某工程场地地质条件及适宜性评价

第19卷 第5期 中 国 水 运 Vol.19 No.5 2019年 5月 China Water Transport May 2019 某工程场地地质条件及适宜性评价 白 杰，徐世光，黄建国 （昆明理工大学 国土资源工程学院，云南 昆明 650039） 摘 要：通过对贵州省安顺市某典型场地工程地质条件的实例分析与评价，为工程设计以及施工提供了重要的参考依据。安顺市高原地区土体主要呈上软下硬的二元结构；通过室内试验、计算分析得出该地区下层基岩中的中风化灰岩是建筑物地基持力层的理想选择，成孔形式采用人工挖孔桩；通过里正岩土软件的边坡定性分析，计算得出该地区土体在10m高的基坑条件下边坡不稳定，需要进行支护。 关键词：工程地质条件；二元结构；地基持力层；成孔形式；边坡；支护 中图分类号：U412.22 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2019）05-0217-03 一、前言 安顺市地处长江水系乌江流域和珠江水系北盘江流域的分水岭地带，是世界上典型的喀斯特地貌集中地区，平均海拔高度在1,102~1,694m之间，全境海拔高度560~1,500m。由于高原区土层结构及其物理力学性质差异较大，本文试图通过一个高海拔典型场地的实例分析，从侧面反映在安顺市高原区岩土体工程地质的基本特征和一些特点。 二、场地工程地质条件 1．工程概况 拟建“安顺市开发区星火片区城市棚户去改造项目”位于贵州省安顺市星火路南侧黔中腹地某开发区内。拟建项目由主楼、商场裙楼、地下室人防、其他配套附属设施建筑组成。场地拟建26层的高层及两层的地下室，地下室深6m。 2．地形地貌条件 原始地貌属于中低山地貌，经过开挖、平整后，场地已变得较为平坦、开阔。拟建的两栋楼的场地天然孔口高程为1,388.35~1,391.66m，高差3.31m。 3．场地岩土构成 场地基岩为三叠系永宁镇组中厚-厚层石灰岩（T1yn）岩层，呈单斜构造，岩层倾向14度，倾角为8度。根据钻探揭露，场地内主要为杂填土、红粘土及中三叠系永宁镇组中厚-厚层石灰岩岩层。最上层的杂填土包含粘土、碎块石及建筑垃圾，为新近填筑，结构较松且分布极不均匀，厚度变换亦较大，工程场地厚度为0.40~1.70m，平均厚度为1.30m。中间的红粘土层切面光滑，细腻，结构致密，土质均匀，工程场地厚度为0.50~1.50m，平均厚度为0.80m。下层基岩为强风化石灰岩和中风化石灰岩。强风化石灰岩节理裂隙发育，岩芯呈碎块状、砂状。场地仅在个别地段揭露，且厚度亦较薄。中风化石灰岩为细晶结构，节理裂隙发育，岩芯呈短柱状，岩体较破碎。该层在整个场地分布均匀。 该场地可塑状红粘土有Ir=ωl/ωp=75.76/38.93=1.95（1），Ir′=1.4+0.0066×ωl=1.90（2） 收稿日期：2018-12-07 作者简介：白 杰（1994-），甘肃正宁人，昆明理工大学 国土资源工程学院 地质工程专业，硕士生。 由于Ir≥Ir′，故场地红粘土收缩后复浸水膨胀，能恢复到原位，复浸水特性为Ⅰ类[1]。由于该场地地基压缩层范围内主要为红粘土和基岩，故该场地红粘土地基均匀性为不均匀地基[2]。 4．岩溶发育 该场地下伏基岩为可溶性岩石，具有发育岩溶的条件，局部岩石表面有溶蚀现象，场地基岩面起伏不平，局部起伏较大，其起伏高差大于5m。钻探揭露有岩溶洞隙发育，场地的岩溶主要为浅层裂隙以及石芽、溶沟溶槽[3]。该场地共布置勘探孔140个，钻探完成140个，钻探揭露有4个勘探孔遇溶洞，见洞率为2.8%。场地岩溶发育程度属岩溶微发育。 5．水文地质条件 场地地下水主要由基岩内的岩溶裂隙水和粘土之上的地面径流滞水组成。上层滞水径流停滞于地面，主要靠大气降水及场地周边生活用水补给。上层滞水受补给来源影响较大，雨天水位高，水量大，反之则低。 岩溶裂隙水存在于岩体构造裂隙和岩溶裂隙之中，水量相对较小。钻孔在钻探深度内，未量测到地下水位，地下水水位埋藏较深，对基础施工没有影响，地下水对拟建物底板不会产生浮托作用，可不考虑其对建筑材料的腐蚀性影响[4]。场地内土层对钢结构和钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。 三、场地岩土工程地质分析与评价 1．场地稳定性、地基均匀性及适宜性评价 根据区域地质资料及现场地质调查，场地及附近没有大型破坏性的断裂构造通过，亦无滑坡，塌陷等不良地质现象存在。场地地形平坦、开阔，场地区域环境稳定性良好，适宜本工程的建设。场地经过开挖、平整后，场地内分布厚度不均红粘土。下伏中风化灰岩厚度较厚，分布均匀，岩石地基为均匀地基。 2．主要岩土建筑性能参数 （1）红粘土物理力学指标 根据场地所取的9件红粘土土样作室内土工试验，其物理力学指标根据fa=Mbγb+Mdγmd+McCk（3） 218 中 国 水 运 第19卷 设基宽3.0m，埋深0.50m，计算地基承载力标准值为： 可塑红粘土：fak=167.7KPa，Es=7.14MPa（C=37.5KPa φ=7.98°）。 建议地基承载力特征值为160KPa[5]。 （2）中风化灰岩 根据本场区所取的9件中风化灰岩岩样综合考虑岩体完整性及岩体基本质量等级等因素，折减系数ψ取0.12；中风化石灰岩承载力特征值fa=0.12×34.60MPa=4,152.0 KPa，建议地基承载力特征值为4,000KPa[6]。 3．地基持力层的选择 （1）持力层的选择 场地土层为杂填土及红粘土，其厚度、分布都不均匀，工程性质较差，承载力较低，根据拟建物的荷载情况及场地岩土层的分布，场地内分布的土层不宜作为拟建建筑地基持力层；场地中风化灰岩，分布均匀，承载力较高，是拟建建筑理想的地基持力层[7]。 （2）基础形式选择 根据拟建场地现状、工程地质条件和拟建建筑形式特征，场地开挖后，拟建1、2号楼场地内分布的土层均已被挖除，基础形式采用独立基础，以中风化石灰岩作基础持力层[7]。基础埋深深度应满足设计、构造要求。 （3）成桩可能性评价和对环境的影响 根据场地地层结构、各岩土层工程特性、场地周边环境分析，场地具有较好的成桩条件，成孔形式应采用人工挖孔桩或钻孔灌注桩。 根据钻探资料揭露显示，由于场地下伏基岩其基岩面起伏不平，为保证基础的稳定性，基础类型建议采用人工挖孔桩将拟建物基础置于下伏中风化灰岩上，基础应嵌入中风化基岩且不少于0.5m。对于基岩突起部位，基础应加大嵌入深度。 4．基坑边坡工程 （1）建筑物边坡特征及边坡等级 在拟建2号楼场地产生最高约10m的基坑边坡，其北侧紧靠规划的星火路无放坡条件，南侧具备放坡条件。针对其北侧边坡，选取剖面11-11’、13-13’、15-15’按圆弧滑动法对其进行稳定性计算、评价；针对其南侧边坡，选取剖面12-12’、14-14’、16-16’按圆弧滑动法对其进行稳定性计算、评价，按《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）第5.3.2条表5.3.2规定边坡稳定安全系数应取1.30[8]。 （2）边坡特征及稳定性计算、评价 北侧边坡由于该侧边坡紧邻规划建设的星火路，应考虑增加的活动荷载。计算采用北京里正岩土6.5软件的边坡稳定性分析模块，考虑地下水位，输入上文室内试验所得出各土层物理力学参数，选用圆弧滑动面自动搜索最危险滑动面得出计算结果。里正岩土6.5软件计算原理是基于瑞典条分法的极限平衡法，软件结合了多个国家标准、规范，计算结果可作为加固、支护依据，支护后稳定性系数需达边坡稳定时安全系数[9]。选取 13-13’剖面计算为例，其土层结构如图1。 图1 13-13’结构 在里正软件内计算简图如下图2。 图2 计算简图 自动圆弧搜索计算结果如下图3。 图3 13-13’剖面最不利滑动面： 滑动圆心=（3.085，10.030）（m），滑动半径=10.024（m），滑动安全系数=0.525； 其余剖面同理计算后综述如下： 11-11’剖面：场地开挖后。边坡岩土组成特征为：0~3.2m为填土，3.2~10m为中风化石灰岩。坡脚为中风石灰岩，形成岩土质边坡。经计算，边坡稳定性系数Ks=0.556，小于边坡稳定安全系数1.30，边坡不稳定。 15-15’剖面：场地开挖后。边坡岩土组成特征为：0~4.80m为填土，4.80~10.00m为中风化石灰岩，坡脚为中风石灰岩，形成岩土质边坡。经计算，边坡稳定性系数Ks=0.453，小于边坡稳定安全系数1.30，边坡不稳定。 南侧边坡只考虑自重荷载即可： 12-12’剖面：场地开挖后。边坡岩土组成特征为：0~3.50m为填土，3.50~10.00m为中风化石灰岩，坡脚为中风石灰岩，形成岩土质边坡。经计算，边坡稳定性系数Ks=0.535，小于边坡稳定安全系数1.30，边坡不稳定。 14-14’剖面：场地开挖后。边坡岩土组成特征为：0~3.75m为填土，3.75~10.00m为中风化石灰岩，坡脚为中风石灰岩，形成岩土质边坡。经计算，边坡稳定性系数Ks=0.518，小于边坡稳定安全系数1.30，边坡不稳定。 16-16’剖面：场地开挖后。边坡岩土组成特征为：0~2.70m为填土，2.70~10.00m为中风化石灰岩，坡脚为中风石灰岩，形成岩土质边坡。经计算，边坡稳定性系数Ks=0.592，小于边坡稳定安全系数1.30，边坡不稳定。 （3）建议支护方案 （下转第221页） 第5期 贺创波等：TU4 粉细砂地层盾构接收井开挖对周边环境的影响分析 221 降为11.4mm，略大于现场实测数据8.44mm。数值模拟结果和现场实测值基本吻合。 五、结论 （1）钻孔灌注桩加内支撑，结合止水帷幕，可以有效的对粉细砂地层进行支撑，但需要及时施作支撑，防止桩体变形过大，引起桩间漏水漏砂。 （2）基坑的开挖顺序，开挖方式，出土方位，出土路线等都对基坑的变形有较大的影响。在施工过程中，应控制基坑周围堆载及施工荷载对基坑的影响。 （3）钻孔灌注桩最大水平位移，发生在开挖深度中部附近， 图7 桩体沉降云图（z向） 从上部云图可以看出，数值模拟结果值比实际测量值（5.85mm）偏大，数值模拟结果和现场实测值基本吻合。 应提高内支撑施工质量，加强该部位支撑的应力变形监测。 （4）基坑开挖初期，钻孔灌注桩水平位移值变化不大，当开挖深度达到一定程度（本工程开挖深度10m附近），已经进入粉细砂地层（开挖8m即进入）桩体位移有了明显的变化。 参考文献 [1] 深厚粉细砂层中深基坑支护设计实例[J].岩石力学与工程学报，2005，24（a02）：5438-5442. 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[10] 赵明阶，何光春，王多垠.边坡工程处治技术[M].北京：人民交通出版社，2003.（上接第218页） 根据计算结果显示，拟建区基坑边坡不稳定。因此，其北侧形成的边坡建议采用排桩加混凝土挡板进行支护[10]；南侧边坡采用放坡的形式进行开挖，放坡坡率按1：0.75~1：1.00进行，采取挡土墙的形式进行支护，或直接采取排桩加混凝土挡板进行支护[10]。 四、结论与建议 本文通过对贵州省安顺市某典型场地工程地质条件的实例分析与评价，为工程设计以及施工提供了重要的参考依据。 （1）安顺市高原地区土体主要呈上软下硬的二元结构。上层红粘土工程性质差、承载力低，不宜作为大型建筑的地基持力层。下层基岩中的中风化灰岩分布均匀承载力高，是建筑物地基持力层的理想选择。 （2）拟建场地内分布的土层均已被挖除，基础形式可采取独立基础。 （3）场地下伏基岩其基岩面起伏不平，为保证基础的稳定性，基础类型建议采用人工挖孔桩将拟建物基础置于下伏中风化灰岩上。 （4）基坑所涉及土层土性软，力学强度低，基坑开挖需要进行支护。其北侧形成的边坡采用排桩加混凝土挡板进行支护。南侧边坡采用放坡的形式进行开挖，采取挡土墙的形