第八章城市规划和工业与民用建筑工程地质勘察

第二篇各类建筑工程地质勘察第八章城市规划和工业与民用建筑工程地质勘察第一节城市规划工程地质勘察一、概述城市是由相对密集的大量非农业人口和工业、民用建筑物组成的，具有一定的生产能力和商品交换功能，并统一在一个确定的行政边界内；城市的形成和发展是生产力的发展，商品交换、科学文化的进步与人口增长和高度集中的结果；城市的形成和发展要求一定的自然环境条件，如空间（建设场地和发展用）、建筑材料、能源、水源，以及具有避免遭受地质灾害的能力。第一节城市规划工程地质勘察城市规划的程序1.区域规划（全区性总体规划、前期规划）确定区域经济发展的总体布局，确定城市结构、规模、远景发展方向；2.城市总体规划（规划阶段）确定城市的性质、发展方向和规模，安排城市用地的功能分区、建筑分带、交通网络，拟订实施计划。总体规划期限一般20年，近期规划5年；3.详细规划（实施阶段）布置近期规划区的详细布局，并确定第一期规划小区中，各建筑物位置，确定工程指标。第一节城市规划工程地质勘察二、城市规划的工程地质问题（一）区域稳定性城市选址、规划中首要论证的问题，包括地震、砂土液化、地面沉降等。最重要的是地震问题；对城市规划区地震问题的研究包括：震源断层活动性、断裂监测、建筑场地地震效应、场地基本烈度、场地烈度小区划、场地地震加速度分区、建筑物设计烈度值。（二）地基稳定性主要指地基岩土体的强度和变形。根据城市规划的功能分区及建筑分带的意图，对规划区内各类场地地基稳定性进行评价，提出各场地地基允许承载力的基本值，以及有关基础设计方案的工程地质论证。第一节城市规划工程地质勘察（三）供水源地及水资源合理利用城市供水是城市规划中的重要项目之一，包括工业、生活及农业用水。城市供水水源应同时考虑地表水和地下水，一般常以地表水为主。一个城市需有二个以上的水源地及供水方案，就供水源的质量而言，地下水优于地表水，其水质良好，水温稳定，但必须考虑水资源保护与管理。（四）城市地质环境的合理利用及保护环境保护不应局限于地面上的空气、水等，必须涉及到地面以下地质环境的合理利用与保护，研究的问题有三个：1.可能给城市环境带来威胁或危害的各种自然地质灾害或地质作用（地震、火山活动、滑坡、崩塌、泥石流、地震液化、海岸侵蚀、胀缩土等）。第一节城市规划工程地质勘察2.与城市规划和建设有关的人类工程活动对地质环境影响和破坏：如城市附近大型水库的修建所带来的环境水文地质条件的变化：地下水位上升、地基软化、斜坡失稳、黄土湿陷，矿山城市中地下采空引起地面塌陷、变形，废矿渣堆填引起水土污染，露天开采引起地面形态的破坏，城市过量抽汲地下水引起地面沉降、水资源枯竭等。3.城市兴建的污染问题研究由于城市兴建导致多源污染，超过环境自净能力，引起水、土、大气质量单向衰变、恶化；核电站废料引起的长期放射性污染；城市热岛效应或温室效应对大气产生的影响，可能形成长期灾害。第一节城市规划工程地质勘察三、城市规划勘察要点1.城市选址阶段勘察踏勘、小比例尺区域工程地质调查，航卫片研究、区域稳定性评价、重大环境地质问题研究。2.初步勘察为总体规划提供资料，城址区工程地质条件研究，主要工程地质问题评价，中比例尺工程地质测绘、物探、勘探，穿越全区的几条工程地质剖面并有相应的勘探、试验等。3.详细勘察为详细规划提供资料，大比例尺工程地质测绘，勘探工作针对主要工程地质问题，全面评价地基条件。第二节一般工业及民用建筑工程地质勘察一、概述房屋建筑与构筑物系指一般房屋建筑、高层建筑、大型公用建筑、工业厂房及烟囱、水塔、电视电讯塔等高耸构筑物。我国工业与民用建筑划分标准分类高度(m)层数对建筑物结构起控制作用的荷载低层建筑3～61～2竖向荷载多层建筑9～123～7竖向荷载与水平荷载高层建筑24～608～20水平荷载超高层建筑＞60＞20水平荷载第二节一般工业及民用建筑工程地质勘察工业建筑主要包括专供生产用的各种厂房和车间，其特征是：1.跨度大而复杂，一般跨度为9～12m，大者达30m；2.边墙高度大，一般可达20～30m，高的可达40m；3.基础荷载大，承重墙、框架墙、柱和地面的静荷载都很大；4.基础埋置较深，常设地下室，以深基础为主。民用建筑按其用途可分为住宅建筑和公共事业建筑，其特点是：跨度不大而结构简单，基础的荷载较小，且以静荷载为主，很少考虑动荷载和偏心荷载，基础埋深不大，以浅基础为主。第二节一般工业及民用建筑工程地质勘察工业及民用建筑场地分类按建筑场地工程地质条件复杂程度，将其划分为简单的，中等的和复杂的三类：1.简单的场地地形平坦，地貌单一；地质构造及地层结构简单，岩土体强度高而岩性均匀，土体压缩性变化较小；无不良物理地质现象；地下水埋深大且对基础无不良影响；2.中等复杂的场地地形有起伏，地貌单元较多；地层种类较多，岩土体性质变化较大，或在一般地基压缩层计算深度内，基岩面起伏较大；局部有不良的物理地质现象；地下水埋藏较浅且对基础可能有不良影响；第二节一般工业及民用建筑工程地质勘察3.复杂的场地地形起伏大，地貌单元多；地层结构复杂，岩土体性质变化大且不均匀，或在地基压缩层计算深度内，基岩面起伏大或有断裂存在；场地内有对振动敏感的地层；不良的物理地质现象发育；地下水埋深小于基础砌置深度，且对基础有不良影响。按建筑物的重要性、工程规模大小和特点、荷重大小及安全等方面，建筑工程可分为三级：一级（重要工程）：荷重较大的建筑、大于30层的住宅及公用建筑；二级（一般工程）：7～30层的住宅及公用建筑；三级（次要工程）：6层以下的的住宅及公用建筑。第二节一般工业及民用建筑工程地质勘察二、工业民用建筑的主要工程地质问题1.区域稳定性问题区域稳定性的主要因素是地震和新构造运动，在新开发地区选择建筑场址时，更应注意。在强震区兴建房屋建筑与构筑物时，应着重于场地地震效应的分析与评价。2.斜坡稳定性问题在斜坡地区兴建建筑物时，斜坡的变形和破坏危及斜坡上及其附近建筑物的安全。建筑物的兴建，给斜坡施加了外荷载，增加了斜坡的不稳定因素，可能导致其滑动，引起建筑物的破坏。因此，必须对斜坡的稳定性进行评价，对不稳定斜坡提出相应的防治或改良措施。第二节一般工业及民用建筑工程地质勘察3.地基稳定性问题研究地基稳定性是房屋建筑与构筑物工程勘察中的最主要任务。地基稳定性包括地基强度和变形两部分：（1）地基的强度通常以地基容许承载力来表示。是指在建筑物的沉降量不超过容许值条件下，地基单位面积所能承受的最大荷载。影响地基容许承载力的因素有两个方面：A.地基土的成因类型，堆积年代，结构特征，各土层的物理力学性质及其分布情况以及水文地质条件；B.基础的类型、大小、形状、砌置深度和上部结构特点。第二节一般工业及民用建筑工程地质勘察坚硬、半坚硬岩体地基容许承载力确定1.现场载荷试验；2.公式计算(主要指岩石地基)：[R]=kR0式中k为地基的均匀系数，R0为饱和单轴抗压强度。土体地基的容许承载力确定1.理论公式计算：[R]=Pu/k，式中Pu为极限承载力2.根据现场载荷试验确定；3.根据土的基本物理性质指标或用标贯和触探试验结果按《地基基础规范》确定；4.工程地质比拟法。注：对于重要的或结构特殊的建筑物或构筑物，不能采用比拟法，而必须按前三种方法综合确定。第二节一般工业及民用建筑工程地质勘察（2）地基的变形地基的变形是由瞬时沉降、固结沉陷和蠕变沉降(次固结)所组成；地基变形可分为均匀沉降和不均匀沉降两种。地基的均匀变形在一定范围内对建筑物不会带来太大的危害，而不均匀变形却往往导致建筑物产生裂缝；地基的变形特征包括建筑物的沉降量、沉降差、倾斜和局部倾斜等。保证建筑物安全和正常使用的最大变形值称为地基允许变形值（建筑地基的容许变形值见表8-6）。第二节一般工业及民用建筑工程地质勘察4.建筑物的配置问题大型的工业建筑往往是由工业主厂房、车间、办公大楼、附属建筑及宿舍构成的建筑群。由于各建筑物的用途和工艺要求不同，它们的结构、规模和对地基的要求不一样。在满足建筑物对气候和工艺方面的条件下，工程地质条件是建筑物配置的主要决定因素。配置问题包括：选择较优的持力层、确定合适的基础类型、提出合理的基础砌置深度。第二节一般工业及民用建筑工程地质勘察A.基础砌置深度的选择影响基础砌置深度的因素主要有三个方面1.工程因素—用途、结构类型、荷载的大小和性质、相邻建筑物的基础埋深；2.土体的工程地质性质、水文地质情况；3.地基土的冻胀和融陷影响—基础砌置深度必须大于最大冻结深度。B.持力层的选择标准岩性均一，结构致密，强度高，层厚且分布均匀，含水量不大，处在硬塑至可塑的稠度状态，变形量小，其层面埋深在当地最大冻深之下并位于地下水位以上。第二节一般工业及民用建筑工程地质勘察5.地下水的侵蚀性问题混凝土是房屋建筑与构筑物的建筑材料，当混凝土基础埋置于地下水位以下时，必须考虑地下水对混凝土的侵蚀性问题；大多数地下水不具有侵蚀性，只有当地下水中某些化学成分(如HCO3–、SO42-、Cl-、侵蚀性CO2等)含量过高时，才对混凝土产生分解性侵蚀、结晶性侵蚀及复合性侵蚀。第二节一般工业及民用建筑工程地质勘察侵蚀性的环境地质条件1.土层中含有石膏（纤维状、透镜状、碎屑状、层状、结核状）；2.盐湖、盐田、盐渍化土和其它含盐及海水渗入地区；3.硫化矿及煤矿水流入区；4.强透水层(粗碎屑土)中从含有泥炭、淤泥及含有大量有机质土层内渗入的水；5.工业废水(酸性、含有大量硫酸盐、镁盐及铵盐)渗入地区；6.使水矿化富集的地形地貌条件。第二节一般工业及民用建筑工程地质勘察6.地基的施工条件问题修建房屋建筑与构筑物基础时，一般都需要进行基坑开挖工作，在基坑开挖过程中，地基的施工条件不仅会影响施工期限和建筑物的造价，而且对基础类型的选择起着决定性的作用。基坑开挖可出现的问题（1）坑壁应采用多大的坡角才能稳定、能否放坡、是否需要支护；（2）如果采取支护措施，采用何种支护方式较合适等问题；第二节一般工业及民用建筑工程地质勘察（3）坑底以下有无承压水存在，能否造成基坑底板隆起或被冲溃；（4）基坑开挖是否会遇到基坑涌水、出现流砂、流土等现象。影响地基施工条件的主要因素（1）土体结构特征；（2）土的种类及其特性；（3）水文地质条件；（4）基坑开挖深度、挖掘方法、施工速度以及坑边荷载情况等。第二节一般工业及民用建筑工程地质勘察三、厂址选择的工程地质论证厂址的选择一般是在城市详细规划的基础上进行。首先在几个可能作为厂址的场地进行工程地质勘察工作，研究各厂址的主要工程地质问题，从建厂适宜性和经济合理性选择厂址。根据建筑场地的地质特征和工程地质问题，将厂址评定为三种类型。Ⅰ类—优秀厂址1.烈度小于6度；2.地形平坦开阔，无不良自然地质现象；第二节一般工业及民用建筑工程地质勘察3.地基中基岩的岩性坚硬，岩体完整，土体结构简单，土层均一，无软弱夹层，持力层厚度大、强度高而均一，容许承载力大于150kPa；4.水源丰富，水质优良，地下水最高水位远远低于基础砌置深度；5.用地面积能满足建筑物的总体布置和远景发展规划要求；6.施工方便而土方量不大。第二节一般工业及民用建筑工程地质勘察Ⅱ类—中等厂址1.区域稳定性较好，基本烈度为6度或稍高一些，区内无活动断裂，局部有易于整治的不良物理地质现象；2.地基土体中有软弱土层和透镜体，持力层不厚而结构复杂，土层岩性不均匀；3.地基的容许承载力不能满足设计要求，需作人工地基或采用加固措施；4.地下水埋深较浅，有侵蚀性，基坑开挖时需采取排水及防治措施；5.地形起伏较大，建筑物布置因难，施工不方便，挖填石方量较大。第二节一般工业及民用建筑工程地质勘察Ⅲ类—不良厂址具有下列任一情况者均为不良的厂址1.厂址位于建筑物抗震危险的地段，地震基本烈度大于9度，地基不是由坚硬、完整的岩体所组或，或岩基中有构造断裂存在；2.在地震基本烈度为7～9度的情况下，厂址的附近存在发震断裂，地基中有饱和松砂、淤泥和淤泥质土、冲填土、杂填土等；地形为条形突出的山咀，高耸的山包及非岩质的陡坡等；3.地下有可开采的有价值矿床，未稳定的采空区或人工洞穴密集地段；第二