勘查技术与工程

1前言改革开放以来，我国经济一直保持快速稳定的增长，各种基础设施建设逐渐完善，高层、超高层、大重型建筑物不断涌现，对地基处理的要求越来越高，越来越规范［1］。我国幅员辽阔，地域广阔，地质条件十分复杂，建筑物地基有时很难处理。因为地基破坏而导致建筑物不能正常使用的实例为数不少。国内外不乏有这些事例。如果我们不继续研究和掌握地基处理技术，不仅影响建筑物的建设，而且妨碍人们正常生活，严重制约国民经济的发展［2］本次毕业设计是在完成毕业实习任务后开始的。是检验我们在大学期间学习的一个重要环节，它对培养我们的知识运用能力、实践能力和创造性思维起着非常重要的作用；毕业设计又可以使我们对所学的专业知识进行深化理解和系统掌握。因此，毕业设计是我们对所学知识的掌握程度和运用能力的一次全面的汇总。在作设计之前，我到石家庄卓达青年城基坑支护和地基处理施工现场进行了毕业实习，在实习过程中，我不但了解了野外工作的具体操作，同时也熟悉了资料的收集和整理的过程。本次毕业设计是在对野外勘探资料和室内土工试验成果进行了分析、整理；对地基土层的稳定性做出了评价；对建筑物地下水、土的腐蚀性做出了评价；提出各层土的承载力特征值；为建筑的基础施工提供地质资料；并通过详细的计算、验算提出了地基基础设计比较好的方案，和基坑支护建议。本文包括八部分内容，第一部分工程概况。第二部分工程地质条件。第三部分地震效应。第四部分天然地基评价。第五部分基础设计方案的分析与评价。第六部分素混凝土桩复合地基设计方案。第七部分基坑开挖边坡稳定性分析及建议,第八部分结论与建议。由于本人理论水平和实践经验有限；文中有不少欠妥和错误之处，恳请老师批评指正。2第1章工程概况1.1工程简介拟拟建场地位于石家庄市栾城县，地处石环公路南侧，西临京珠高速栾城高速入口,南临308国道,工程场地地处纵5路与横3路交口东北角，属卓达太阳城二期总体建筑的一部分，交通条件便利。本工程主要包括六栋高层住宅楼及裙楼，受业主委托，北勘院承担该项目的岩土工程勘察任务，茛据建筑总图，拟建建筑的性质如下表1—1。表1—1拟建建筑物性质一览表建筑物名称层数高度结构类型建筑物基础地上地下基础形式基底压力基础埋深2#楼32层2层94m剪力墙结构筏板基础660kPa地表下6.5m附属商业2层框架结构独立柱基地表下1.5m注：拟建建筑物平面尺寸见“勘探点平面位置图”。1.2勘察的目的、任务本次勘察为详细勘察阶段，工程重要性等级为一级，场地复杂程度等级为二级，地基复杂程度为二级，勘察等级为甲级，其目的是为施工图设计和施工提供可靠的岩土技术参数及依据，对建筑地基作出岩土工程分析评价，并对地基处理、基础设计、不良地质作用的防治等具体方案作出论证和建议。根据规范要求，主要进行了下列工作：（1）查明不良地质作用的类型、成因、分布范围、发展趋势和危害程度，提出整治方案的建议；（2）查明建筑范围内岩土层的类型、深度、分布、物理力学性质、工程特性、分布和评价地基的稳定性、均匀性和承载力；（3）查明河道、沟渠、墓穴、防空洞、孤石等对工程不利的埋藏物；（4）提供地基变形计算参数，预测建筑物的变形；（5）查明地下水的埋藏条件、提供地下水位及其变化幅度；（6）提供场地土的标准冻结深度；（7）判定水和土对建筑材料的腐蚀性；（8）进行场地与地基的地震效应评价。划分场地土类型和场地类别，查明场地内3有无液化土层，并对液化可能性及液化等级做出评价。划分抗震有利、不利或危险地段；（9）查明有无湿陷性土层，并评价湿陷性等级及处理措施；（10）提出基坑支护和地基处理设计与施工方案的建议。对可供采用的地基基础设计方案进行论证分析，提出经济合理的设计方案建议；提供与设计要求相对应的地基承载力及变形计算参数。论证其对周围已有建筑物和地下设施的影响；（11）地基评价采用钻探取样、室内土试验、触探、并结合其它原位测试方法进行；应提抗剪强度指标、变形参数指标和触探指标。除满足上述要求外，还应满足相关国家及地方现行规范、规程及规定的要求。1.3勘察依据、标准1)拟建建筑物平面图；2)本次勘察所依据的规范、规程及有关文件如下：《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）；《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）；《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）；《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2004）；《高层建筑岩土工程勘察规程》（JGJ72-2004）；《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）；《土工试验方法标准》（GB/T50123-1999）；《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）；《河北省建筑地基承载力技术规范（试行）》（DB13（J）/T48-2005）。1.4勘察方法及工作量根据拟建建筑的安全等级和建筑场地及地基的复杂程度，该工程岩土工程勘察等级为甲级；地基基础设计等级为甲级。勘探点按建筑物的性质及现行规范，结合设计要求并考虑场地具体条件综合布设。间距一般控制在11.10～30.00m。按照拟建建筑的基础形式及埋深，勘探点深度为32.0～42.0m。勘察手段为钻探、探井、原位测试及室内土工试验。现场勘察于2007年5月28日开始，2007年6月5日完成。勘察内、外业完成的工作量见表1—2；勘察所采用的设备、施工工艺等见表1—3。表1—2勘察工作量一览表4工作项目单位数量说明外业工作量钻孔个23总进尺574.5m探井个1总进尺8m取原状土试样件76取扰动土试样件32静力触探试验个10总进尺119.6m标准贯入试验次148重型圆锥动力触探米2.5弹性波速测试个6单孔法载荷试验点3（开槽后进行测试）测放点组日1室内试验工作量常规试验项118固结试验项20静三轴剪切试验组7不固结不排水直接剪切(快剪)试验组8湿陷系数项9双线法起始压力项1筛分试验项106粘粒分析试验项4表1—3勘察施工、测试采用的手段及方法勘察手段设备名称及型号施工工艺及试验方法取样方法及测试目的钻探DPP100型汽车钻，150型钻机15m以上采用冲击钻进，15m以下采用泥浆护壁回转钻进采用薄壁取土器，锤击取土探井人工挖掘在井壁上人工采取I级土样标准贯入试验标准贯入器、触探杆、穿心锤自由落锤，先打入15cm不计数，继续贯入30cm记录锤击数确定地基土承载力及砂土密实度动力触探试验触探头、触探杆、穿心锤自由落锤，记录贯入10cm锤击数或一阵击换算成10cm的锤击数静力触探试验HY-1型车载重型静力触探机；LMC-D310微电脑自动采集仪双桥探头，微电脑自动采集数据划分地层及确定地基土承载力弹性波速测试DZK地震仪采用单孔检层法提供地基土层剪切波速，判定场地土类型及场地类别常时微动测试RS1616K动测仪地表测试提供场地卓越周期测量DSG320水准仪、铝合金塔尺、皮尺闭合法提供各勘探点高程第2章场地工程地质条件52.1地形地貌勘察场地区域地貌单元属太行山山前冲洪积平原，地貌形态单一，场地原始地形平坦，由于场地南侧建筑物建设施工，开槽土方部分堆放在场地内，致使现局部地表起伏较大，经初步测量，地表相对最大高差约4.00m；钻孔部位经甲方协助进行整平，均具备施工条件，各钻孔高程相差不大，最大高差1.07m。2.2地质构造据区域地质资料，石家庄市位于太行山隆起和冀中凹陷的接壤部位。西部太行山隆起主要由前震旦纪变质岩系和古生代地层组成，缺失中生代沉积，新生代继续隆起并产生局部拗陷，如井陉盆地。晚第三纪本区经受了一次侵蚀夷平，形成唐县期夷平面。在太行山东麓，唐县期夷平面保存的比较完整,可以清楚看出从山西高原向东迅速拗曲降低，在灵寿唐县一线附近高程从400-500m逐渐降至200m。在本区西太行山隆起沿东经114°附近有晚第三纪以来的玄武岩分布，如井陉雪花山、微水秀林东山、山西的昔阳玄武岩等。表明该区地壳运动在此期间是较强烈的。冀中拗陷是在中生代中晚期次级隆起和断陷的基础上，接受了下第三系的沉积。所以在凹陷内下第三系厚度达3500m以上。在凸起上缺失或仅数百米。到早第三纪末期，整体上升，经受剥蚀夷平，到晚第三纪前，地势已趋平缓，和华北盆地其他地区一样，整体下沉，上第三系和第四系平缓覆盖其上。石家庄市位于冀中拗陷的西南部，与其有关联的主要是石家庄凹陷和无极低凸起两个次级构造单元。石家庄凹陷位于冀中凹陷西南隅。东以北席断裂和无极低凸起相隔，西与太行山隆起以保定-石家庄断裂为界，向北在无极一带与保定凹陷相通。为一北北东向延伸的中、新生代沉积凹陷。凹陷受保定-石家庄断裂控制，其构造走向与断裂走向一致，沉积中心紧靠断层一侧。凹陷内中生界最厚达4000m，新生界厚度近4000m，其中下第三系厚度近3000m。无极低凸起总体走向北北东，西以北席断裂与石家庄凹陷相接，北在无极一带与保定凹陷相连，东与晋县凹陷以栾城东断裂相隔，西南以元氏断裂与太行山隆起接壤。凸起被一系列北北东向正断层切割，形成地堑和地垒。地堑内中生界沉积达1000m，下第三系大部分缺失，最大厚度500m；在地垒上中生界地层缺失，下第三系厚约200m，直接不整合与古生界地层之上。本区地质构造详见“石家庄地质构造简图（图2-1）”。60102030km邢台任县平乡广宗南宫巨鹿隆尧内丘临城柏乡新河冀县高邑宁晋赞皇元氏赵县衡水获鹿正定无极晋县辛集深县深泽栾城灵寿行唐新乐定州安国博野安平饶阳肃宁曲阳完县满城望都保定安新高阳平山井陉阳泉平定普阳和顺定保凹陷饶阳凹陷石家庄凹陷无极低凸起太行山晋县凹陷宁晋凸起束鹿凹陷南宫凹陷巨鹿凹陷武邑起隆114011501160370380390114011501160370380390F1-晋获断裂带F2-太行山山前断裂带F3-北席断裂F4-栾城东断裂F5-高阳断裂F6-深泽断裂F7-深县断裂F8-衡水断裂F9-柏乡断裂F10-宁晋断裂F11-新河断裂F12-前磨头断裂F13-护架池断裂F14-献县断裂F15-鸡泽断裂凸起一级构造界线正断层推测正断层不明性质断层图例说明F1F2F3F4F5F6F7F8F9F10F11F12F13F14F15F2F2F2F2F16F16-无极北断裂石家庄图2-1石家庄地质构造简图图2-1石家庄地质构造简图2.3地基土的构成与工程特性本次勘察最大深度42.00m，除表层素填土之外，主要地层均为第四系冲洪积成因的黄土状土、粘性土及砂类土，依据岩性和物理力学性质，自上而下分为8个主层和2个亚层，其分布埋藏情况见所附工程地质剖面图及柱状图，各地层岩性及特征见表4。依据现场地层性质鉴定，结合土工试验和原位测试结果，对本次勘察场地内各主要地基土层的工程特性评述如下：素填土①-1层：土质较均匀，以粉质粘土为主，结构疏松，无利用价值。黄土状粉质粘土①层：场地内普遍分布，底部夹黄土状粉土薄层，呈可塑~软塑状态，强度较低，具湿陷性，工程性质较差。粉细砂②层：该层分布连续、稳定，局部夹粉质粘土②-1层，呈稍密~中密状，工7程性质较好，是拟建高层建筑的地基持力层。上述土层构成本工程的基坑边坡土体，①层土的直立性较好，①-1层和②层土为基坑边坡的不利土层，基坑支护设计时应予以重视。粉质粘土③层：层位分布连续，粉质粘土呈可塑~硬塑状，底部为粉土、粉砂薄层。该层分布连续、稳定，工程性质较好。细砂④层：呈中密～密实状，部分区段为中粗砂层，底部0.5m含卵石较多，场地内均有分布，工程性质好。粉质粘土⑤层：可塑～硬塑状，局部含姜石较多，该层层位连续稳定，强度较高，工程性质较好。中砂⑥层：中密~密实状，层位连续稳定，强度高，压缩性低，工程性质好，可做为高层建筑的桩端持力层。粉质粘土⑦层：呈可塑～硬塑状，含少量姜石，强度较高，工程性质较好。中砂⑧层：呈密实状，压缩性低，强度高，工程性质好，但埋藏较深，且已处在地下水位以下。详见：附表土层性状一览表。2.4地下水2.4.1地下水埋藏条件勘察场区所属水文地质单元属太行山山前倾斜平原孔隙水水文地质区，含水层主要为滹沱河冲洪积物，现将其含水岩（组）特征简介如下：第一含水组：底界埋深17至22m，岩性主要为粉细砂、中粗砂，局部含砾石，无稳定连续隔水层，属潜水类型。目前该含水组已被