[岩土工程勘察]课程设计
《岩土工程勘察》课程设计指导书
1 课程设计步骤
1、认真复习“岩土工程勘察”课中的有关知识,查阅相关资料。
2、以某试验楼工程岩土工程勘察为例,通过对某试验楼建筑场地岩土工程勘察成果的整编、场地的工程地质条件论述、地基岩土工程评价及勘察报告的编写,培养学生综合运用所学的基础理论、基本知识及技能解决实际问题的能力,为毕业实习和毕业设计打下基础。
2 关于原位测试与室内试验
在房屋建筑与构筑物的岩土工程勘察中,岩土体的原位测试与室内试验是一项十分重要的工作,尤其在详细勘察阶段,室内外试验大量开展,其目的是为岩土工程评价与计算提供所需的物理力学性质指标和岩土参数。 2.1 原位测试
原位测试项目和方法应根据岩土条件、设计对参数的需要、地区经验和测试方法的适用性等因素综合确定。而根据原位测试成果,利用地区性经验估算岩土观测特性参数和对岩土工程问题做出评价时,应与室内试验和工程反算参数作对比,检验其可靠性。
当基坑开挖较深,面积较大时,宜进行基坑卸荷回弹观测;对高层建筑物应进行沉降观测,观测工作从基础底面施工完后即应开始,直至沉降稳定为止。为考虑基坑开挖、桩基施工或其他地基处理施工等对相邻已有建筑的影响,应进行边坡位移(或变形)、孔隙水压力变化、打桩振动影响等的监测工作。 2.2室内试验
在房屋建筑与构筑物的岩土工程勘察中,室内试验中的岩土常规试验(土的密度、含水率、土粒密度、液塑限、直接剪切、压缩试验以及岩土的单轴抗压强度试验等)是必不可少的,此外,还应结合建筑物的重要性与特殊要求、基础类型以及土层性质等进行一些特殊项目的试验,如土的高压固结试验、三轴剪切试验、动三轴试验、灵敏度、颗粒分析、相对密度、黄土的湿陷性、膨胀土胀缩性试验以及水质、土质分析试验等。试验项目和试验方法,应根据工程要求和岩土性质的特点确定。当需要时应考虑岩土的原位应力场和压力历史,工程活动引起的新应力场和新边界条件,使试验条件尽可能接近实际;并应注意岩土的非均质性、非等向性和不连续性以及由此产生的岩土体与岩土试样在工程性状上的差别。对特种试验项目,应制定专门的试验方案。制备试样前,应对岩土的重要性状做肉眼鉴定和简要描述。
岩土工程评价时所选用的参数值,宜与相应的原位测试成果或原型观测反分析成果比较,经修正后确定。 1)土的物理性质试验
(1) 各类工程均应测定下列土的分类指标和物理性质指标:
砂土:颗粒级配、比重、天然含水量、天然密度、最大和最小密度。
粉土:颗粒级配、液限、塑限、比重、天然含水量、天然密度和有机质含量。 粘性土:液限、塑限、比重、天然含水量、天然密度和有机质含量。
注:1 对砂土,如无法取得I级、Ⅱ级、III级土试样时,可只进行颗粒级配试验;
2 目测鉴定不含有机质时,可不进行有机质含量试验。
(2) 测定液限时,应根据分类评价要求,选用现行国家标准《土工试验方法标准》(GB/T50123)规定的方法,并应在试验报告上注明。有经验的地区,比重可根据经验确定。
(3) 当需进行渗流分析,基坑降水设计等要求提供土的透水性参数时,可进行渗透试验。常水头试验适用于砂土和碎石土;变水头试验适用于粉土和粘性土;透水性很低的软土可通过固结试验测定固结系数、体积压缩系数,计算渗透系数。土的渗透系数取值应与野外抽水试验或注水试验的成果比较后确定。
(4) 当需对土方回填或填筑工程进行质量控制时,应进行击实试验,测定土的干密度与含水量关系,确定最大干密度和最优含水量。
2)土的压缩-固结试验
当采用压缩模量进行沉降计算时,固结试验的最大压力应大于土的有效自重压力与附加应力之和,试验成果可用e-p曲线整理,压缩模量和压缩系数的计算应取自土的有效自重压力至土的有效自重压力与附加压力之和的压力段;当考虑深基坑开挖卸荷和再加荷影响时,应进行回弹试验,其压力的施加应模拟实际的加、卸荷状态。
当考虑土的应力历史进行沉降计算时,试验成果应按e-1gp曲线整理,确定先期固结压力并计算压缩指数和回弹指数。施加的最大压力应满足绘制完整的e-1gp曲线。为计算回弹指数,应在估计的先期固结压力之后,进行一次卸荷回弹,再继续加荷,直至完成预定的最后一级压力。
当地基内有高压缩性土,需进行沉降历时关系分析时,应在计算深度内选取部分土试样在土的有效自重压力与附加压力之和的压力下,作详细的固结历时纪录,并确定固结系数。
对厚层高压缩性软土上的工程,任务需要时应取一定数量的土试样测定次固结系数,用以计算次固结沉降及其历时关系。 当需进行土的应力应变关系分析,为非线性弹性、弹塑性模型提供参数时,可进行三轴压缩试验,并宜符合下列要求: (1) 采用三个或三个以上不同的固定围压,分别使试样固结,然后逐级增加轴压,直至破坏;每个围压的试验宜进行一至三次回弹,并将试验结果整理成相应于各固定围压的轴向应力与轴向应变关系曲线;
(2) 进行围压与轴压相等的等压固结试验,逐级加荷,取得围压与体积应变关系曲线。 3)土的抗剪强度试验
三轴剪切试验的试验方法应按下列条件确定:
(1) 对饱和粘性土,当加荷速率较快时宜采用不固结不排水(UU)试验;饱和软土应对试样在有效自重压力下预固结后再进行试验;
(2) 对经预压处理的地基、排水条件好的地基、加荷速率不高的工程或加荷速率较快但土的超固结程度较高的工程,以及需验算水位迅速下降时的土坡稳定性时,可采用固结不排水(CU)试验;当需提供有效应力抗剪强度指标时,应采用固结不排水测孔隙水压力( Ū)试验。
直接剪切试验的试验方法,应根据荷载类型、加荷速率和地基土的排水条件确定。对内摩擦角 ϕ≈0的软粘土,可用I级土试样进行无侧限抗压强度试验。
测定滑坡带等已经存在剪切破裂面的抗剪强度时,应进行残余强度试验。在确定计算参数时,宜与现场观测反分析的成果比较后确定。
当岩土工程评价有专门要求时,可进行K0固结不排水试验、K0固结不排水测孔隙水压力试验,特定应力比固结不排水试验,平面应变压缩试验和平面应变拉伸试验
4)土的动力性质试验
当工程设计要求测定土的动力性质时,可采用动三轴试验、动单剪试验或共振柱试验。在选择试验方法和仪器时,应注意其动应变的适用范围。
动三轴和动单剪试验可用于测定土的下列动力性质:
(1) 动弹性模量、动阻尼比及其与动应变的关系; (2) 既定循环周数下的动应力与动应变关系;
(3) 饱和土的液化剪应力与动应力循环周数关系。
共振柱试验可用于测定小动应变时的动弹性模量和动阻尼比。 5)岩石试验
岩石的成分和物理性质试验可根据工程需要选定下列项目: (1) 岩矿鉴定;
(2) 颗粒密度和块体密度试验; (3) 吸水率和饱和吸水率试验; (4) 耐崩解性试验; (5) 膨胀试验; (6) 冻融试验。
单轴抗压强度试验应分别测定干燥和饱和状态下的强度,并提供极限抗压强度和软化系数。岩石的弹性模量和泊松比,可根据单轴压缩变形试验测定。对各向异性明显的岩石应分别测定平行和垂直层理面的强度。
岩石三轴压缩试验宜根据其应力状态选用四种围压,并提供不同围压下的主应力差与轴向应变关系、抗剪强度包络线和强度参数c、ϕ值。
岩石直接剪切试验可测定岩石以及节理面、滑动面、断层面或岩层层面等不连续面上的抗剪强度,并提供c、ϕ值和各法向应力下的剪应力与位移曲线。
岩石抗拉强度试验可在试件直径方向上,施加一对线性荷载,使试件沿直径方向破坏,间接测定岩石的抗拉强度。
4 工程勘察收费预算
4.1 经费预算依据
(1)实物工作量
(2)国家发改委、建设部[2002]计价格10号文件:《关于发布工程勘察收费管理规定》的通知。
尚须指出:工程勘察与设计收费标准是国家统一规定的。随着物价涨落调整因素,国家有权适当调整其收费标准。在作勘查工程经费预算时,必须以当时之规定为准。 4.2《工程勘察设计收费标准(2002)》节录 4.2.1 工程地质钻探
4.2.2现场测试
2)触探试验
4.2.3 室内试验
4.3技术工作费
4.3.1工程测量
工程测量技术工作费收费比例为22%。
4.3.2岩土工程勘察
2. 利用已有勘察资料提出勘察报告的只收取技术工作费,技术工作费的计费基数为所利用勘察资料的实物工作收费额。
4.3.3室内试验
室内试验技术工作费收费比例为10%
4.2.3 室内试验
4.3技术工作费
4.3.1工程测量
工程测量技术工作费收费比例为22%。
4.3.2岩土工程勘察
2. 利用已有勘察资料提出勘察报告的只收取技术工作费,技术工作费的计费基数为所利用勘察资料的实物工作收费额。
4.3.3室内试验
室内试验技术工作费收费比例为10%
5 岩土工程勘察纲要编写
每个建设工程,在进行全面勘察以前,应编写勘察纲要,构中钢筋的腐蚀性;
3. 查明黄土的湿陷类型和地基土湿陷等级及非自重湿陷性黄土的起始压力;
并经审查通过后方可付诸实施。编写勘察纲要的作用,是可以更好地依据工程设计意图和已有的场地地质条件,制定一个行动纲要和工作计划,使得在勘察工作进行以前,就在思想上比较明确本次勘察要解决哪些主要问题,从而使勘察手段和勘察工作量的布置做有的放矢,取得设计、施工所必需的反映客观自然地质条件的资料。编制岩土工程勘察纲要,可从以下几个方面及要求考虑进行: (1)勘察阶段;
(2)场地及其附近已有的工程地质资料和地区建筑经验; (3)场地工程地质条件复杂程度和不良地质作用; (4)工程规模、设计和施工要求。 5.1 岩土工程勘察纲要的基本内容
勘察纲要的基本内容取决于勘察阶段、工程的重要性和场地及其地质条件,其基本内容有以下几个方面: (1)工程名称及建设地点 (2)勘察阶段及技术要求 (3)制订勘察纲要的依据
(4)建筑场地的自然条件及研究程度 (5)勘察工作的内容、方法及要求
① 尚需继续搜集各种资料文献; ② 工程地质测绘; ③ 钻探等; ④ 原位测试; ⑤ 土、水的试验分析; ⑥ 各种长期观测; ⑦ 资料整理及报告书的内容及要求。 (6)勘察工作进行中可能遇到的问题及措施 (7)附件
① 岩土工程勘察任务委托书; ② 勘察试验点平面布置图;
××市邮政局高层住宅楼
岩土工程详细勘察纲要及经费预算
一、拟建场地及工程概况
××市××高层住宅楼拟建场地,位于××市××路南侧,东西宽68m,南北长175m,规划总用地面积10200.0m2。地势南高北低,相对高差约5~8m,地貌单元属渭河南岸Ⅰ级阶地。拟建场地的地层岩性在90.0m深度范围内,主要为第四系上更新统和全新统粉质粘土与砂层互层,砂层以中、细砂为主,粉砂次之,局部夹含砾石的中、粗砂。
拟建场地之地下水为第四纪松散层中之孔隙水,属潜水类型,主要受大气降水及地下迳流的补给,水位埋深5~10m,水位年度幅1.5~2.0m,目前处于较低水位期。
本拟建场地之建筑物为高层住宅楼。高层住宅楼24层,地下1层,剪力墙结构,桩基础,基础埋深-4.85m,基底压力设计值625kN/m2。建筑物等级为一级,本次勘察按甲级进行。二、勘察技术依据
本次勘察主要依据××设计院五所提供的“技术设计、施工图设计阶段工程地质勘察任务书”和拟建场地平面规划图,以及有关现行规范《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)、《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)、《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ72-90)、《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025-2004)、《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)、《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94)、《土工试验方法标准》(GB/T50123-1999)和《工程地质手册》(第三版)等。 三、勘察目的和任务
本次勘察的目的是为施工图设计提供可靠的工程地质资料,为此,本次勘察的任务为:
1. 查明拟建场地的地质结构和地层岩性及各层地基土的物理力学性质指标和承载力标准值以及压缩模量建议值;
2. 查明地下水埋藏条件及其对混凝土及钢筋混凝土结
4. 查明拟建场地砂土有液化的可能性并做出评价; 5. 调查拟建场地范围内有无地裂缝分布及其它不良地质现象;
6. 判定场地土类型和建筑场地类别,提供动力时程分析设计参数;
7. 对桩基持力层均匀性做出评价;
8. 估算单桩竖向极限承载力标准值,对地基基础方案及基础型式进行一定的分析。 四、勘察设计工程量
1. 波速试验兼取土样深孔1个,孔深85.0m,钻探进尺85.0m;
2. 取土样钻孔4个,孔深65.0~70.0m,钻探进尺270m;
3. 静力触探孔2个,孔深35.0m,触探进尺70.0m; 4. 取样探井2个,井深10.0m,共计20.0m; 5. 标准贯入试验40点次;
6. 取原状土样146组172件,取扰动样40件,取水腐蚀性测试样1套2件,土腐蚀性测试样2件; 7. 波速测试53点次;
8. 高程测量和座标测量点5个点; 9. 室内试验
①常规试验 146组 ②剪力(固结快剪)试验 10件 ③静三轴剪(不固结不排水) 8件 ④前期固结压力(快速法) 28件 ⑤黄土湿陷(双线法) 33件
(自重) 33件
⑥颗粒分析 40件 ⑦土腐蚀性测试 2件 ⑧水腐蚀性测试 1件 五、施工安排
(一)设备头投入计划
1. DPP100-3E型车装钻机 2台 2. 标准贯入试验仪 2台 3. 波速测试仪 1台 4. W9-1三联固结仪 30台 5. 四联直剪仪 5台 6. Rs型高压 9台 7. 静三轴剪力仪 2台 (二)人员组织
1. 项目成果审定: ××× 2. 成果审核: ××× 3. 项目负责: ××× 4. 土工试验负责: ××× 5. 报告编写: ×××
(三)施工进度提交成果日期 施工期××天,期中野外施工××天,土工试验××天,资料整理××天。由于平行作业,自我方钻机进入工地算起第××天提交一式四份岩土工程勘察报告。 六、工程勘察预算
根据前述设计工作量,按国家发展计划委员会建设部计价格〔2002〕10号文件《工程勘察设计收费标准》计费,该项工程勘察费用为338561元。本着真诚合作,提高成果质量,加强管理、降低成本、互惠互利的原则,我院在预算费用的基础上优惠______%,即优惠价为__________元。
注:动力时程分析设计参数,由××××提供,需进行的动三轴测试和波速测试等费用由××××作出专项预算。
×××勘察研究院 ××××年××月×××日
附件:勘察费用预算清单 ××市邮政局高层住宅楼 岩土工程勘察预算
(一)钻探(10m以上为Ⅱ级地层,10m以下为Ⅲ级地层) 0~10m 71元×10m×5=3550元 10~20m 147元×10m×5=7350元 20~30m 176元×10m×5=8800元 30~40m 209元×10m×5=10450元 40~50m 249元×10m×5=12450元 50~60m 277元×10m×5=13850元 60~80 307元×5m×2=3070元
307元×10m×1=3070元 307元×15m×1=4605元 307元×20m×1=6140元
80~100m 355元×5m×1=1775元
小计:73335元
泥浆护壁另加50% 73335元×50%=36668元
合计:110003元
(二)探井(按Ⅱ级地层计算) 0~2m 63元×2m×2=252元 2~5m 78元×3m×2=468元 5~10m 97元×5m×2=970元
合计:1690元
(三)取样
1. 原状土样 80元×172件=13760元 2. 扰动土样 15元×40件=600元 3. 水、土腐蚀性测试样 40元×3件=120元
合计:14480元
(四)静力触探(10m以上为Ⅱ级地层,10m以下为Ⅲ级地层) 0~10m 49元×10m×2=980元 10~20m 102元×10m×2=2040元
20~30m 122元×10m×2=2440元
30~40m 145元×5m×2=1450元
小计:6910元
双桥探头另加15% 6910元×15%=1037元
合计:7947元
(五)标准贯入试验
108元×40点次=4320元
(六)测量
1. 导线测量 759元×4km=3036元 2. 高程测量 89元×5点=445元
合计:3481元
(七)室内土工试验
1. 常规试验 76元×146组=11096元 2. 固结快剪试验 71元×10件=710元 3. 黄土湿陷(双线法) 53元×33件=1749元
(自重湿陷) 23元×33件=759元
4. 静三轴剪 413元×8件=3304元 5. 前期固结压力 264元×28件=7392元 6. 颗粒分析 26元×40件=1040元 7. 土腐蚀性测试 250元×2件=500元 8. 水腐蚀性测试 220元×1件=220元
合计:26770元 以上总和Σ168691元
(八)技术工作费 3481元×22%+138440元×120%+26770元×10%=169570元
(九)土样包装及运输费 300元
总计:338561元
×
×××勘察研究院 ××××年××月×
6 岩土工程评价内容
6.1场地稳定性评价
岩土工程勘察应查明影响场地稳定性的不良地质作用,评价其对场地稳定性的影响程度。对有直接危害不良地质作用地段,不应选作建筑建设场地。对于有不良地质作用存在,但经技术经济论证可以治理的场地,应提出防治方案建议,采取安全可靠的整治措施。
场地稳定性评价应符合下列要求:
(1)按现行国家标准《建筑抗震设计规范》(GB50011 —2001)的规定,划分建筑场地属抗震有利、不利或危险地段,提供建筑场地类别和岩土的地震稳定性(如滑坡、崩塌、液化和震陷特性等)评价;
(2)对浅埋(8度区小于60 m ,9度区小于90 m)的全新活动断裂和发震断裂,建筑场地应予避开,避让的最小距离应
(3 (4)对正在活动的地裂缝,建筑场地应予避开,避开的距离和应采取的措施按有关地方标准规定确定;
(5)在地面沉降持续发展地区,应搜集地面沉降历史资料,预测地面沉降发展趋势,提出建筑应采取的措施;
(6)建筑场地不应选在滑坡体上,对选在滑坡体附近的建筑场地,应对滑坡进行勘察,验算滑坡稳定性,论证建筑场地的可行性,并提出岩土工程治理措施;
(7)位于坡顶或边坡附近的建筑应评价边坡整体稳定性,并应分析判断整体滑动的可能性;
(8)当边坡整体是稳定的,还应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》(GB50007) 的规定,验算基础外边缘至坡顶的安全距离;确定建筑物离坡脚的安全距离;
(9)抗震设防地区的建筑场地应选择在对建筑抗震有利地段,避开不利地段,当不能避开时,应采取有效的防护治理措施,并不应选择危险地段;
(10)对抗震设防的地区应确定建筑场地类别,抗震设防烈度为7~9 度地区,应判定饱和砂土和粉土(不含黄土)地震液化可能性,计算各孔的液化指数,评价液化等级,提出处理措施的建议;6 度地区一般不进行判定和处理,但对液化沉陷敏感的乙类建筑可按7 度的要求进行判定和处理;
(11)在岩溶洞隙和土洞强烈发育地段,应查清基础底面以下洞穴顶板厚度,研究地基加固措施,经技术经济分析为不可取时,应另选场地;
(12)在地下采空区,应查明采空区上覆岩层的性质、地表沉降特征、采空区的埋深和范围,根据建筑的基底压力,评价场地稳定性,对有塌陷可能的地下采空区,应另选场地。
6.2天然地基评价
天然地基分析评价应包括以下基本内容:
(1) 场地、地基整体稳定性和处理措施的建议; (2) 地基的均匀性;
(3) 确定和提供各岩土层尤其是基础持力层承载力特征值的建议值和使用条件; (4) 预测高层和高低层建筑地基的变形特征,建议计算沉降地质模型; (5) 对浅基础类型、埋深、持力层等地基基础方案提出建议;
(6) 抗震设防区应对场地地段划分、场地类别、地震稳定性、覆盖层厚度等作出评价,并提供所需动力参数; (7) 当地下水位较高时,对地下室防水和抗浮进行评价; (8) 基坑工程评价。
天然地基方案应在拟建场地整体稳定性基础上进行分析论证,并应考虑附属建筑既有或拟建建筑、地下设施和地基条件可能发生显著变化的影响。
在天然地基方案的工程分析中,地基承载力验算采用荷载效应标准组合,地基变形采用荷载效应准永久组合。 符合下列情况之一者,应判别为不均匀地基:
(1) 地基持力层跨越不同地貌单元或工程地质单元时,应判定为不均匀地基;
(2) 地基持力层虽属于同一地貌单元或工程地质单元,但遇下列情况之一时,应判不均匀地基; ① 中~高压缩性地基,直接持力层底面或相邻基底标高的坡度大于10%;
② 中~高压缩性地基,直接持力层及其第一下卧层在基础宽度方向上的厚度差值大于0.05b (b 为基础宽度)。
(3) 高层建筑虽同处于同一地貌单元或同一工程地质单元,但地基土的压缩性有较大差异时,可以地基压缩层深度内的最大压缩模量当量Esmax 和最小压缩模量当量Esmin
的比值判定地基均匀性,当Esmax/Esmin 大于地基不均匀系数界限值[ω
6.3 基坑工程评价
基坑工程岩土工程评价应包括以下内容:
(1)
(2) 根据对场地工程地质条件的分析,提供基坑各侧边的地质模型;
(3) 根据对场地水文地质条件的分析,对地下水控制方案提出建议,若需采取降水措施,应提供水文地质计算地质模型和预测降水时对周边可能造成的影响;
(4) 对基坑的整体稳定性和可能的破坏模式作出评价;
(5) 对基坑工程支护方案和施工中应注意的问题提出建议; (6) 对基坑工程的监测工作提出建议。
基坑工程安全等级应根据周边环境、破坏后果和严重程度、工程地质、地下水条件,按表6-3-4 的规定划分为甲、乙、丙三级。根据场地地貌单元、地层结构、地下水情况,宜提供基坑各侧壁安全可靠、经济合理、有代表性的地质模型的建议。
高时, 宜分析场地地下水与邻近地面水体(江、河、、塘、海) 的补给、排泄条件,判明地面水和地下水的联通关系和对场地地下水位、基坑涌水量的影响;在详细分析周边环境和场地水文地质条件的基础上,应对基坑支护采取降水或截水措施提出明确结论和建议;若建议采取降水措施,应提供水文地质计算模型,估算基坑涌水量,并建议降水井设置和深度。
当基坑底部为饱和软土(淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等) 或基坑深度内有软弱夹层时,应建议设计进行抗隆起和整体稳定性验算;当基坑底部为砂类土,尤其是粉细砂层和存在承压水时,应建议设计进行抗渗流稳定性验算;提供有关参数和防治措施的建议;当土的有机质含量超过10%时,应建议设计考虑水泥土的可凝固性或增加水泥含量。
(5)专门岩土工程问题的技术咨询报告。
8.勘察报告的文字、术语、代号、符号、数字、计量单位、标点,均应符合国家有关标准的规定。
7.1岩土工程勘察成果报告的基本要求
9.对丙级岩土工程勘察的成果报告内容可适当简化,采用
1.岩工工程勘察报告所依据的原始资料,应进行整理、检
以图表为主,辅以必要的文字说明;对甲级岩土工程勘察的
查、分析,确认无误后方可使用。
成果报告除应符合本节规定外,尚可对专门性的岩土工程问
2。岩土工程勘察报告应资料完整、真实准确、数据无误、
题提交专门的试验报告、研究报告或监测报告。
图表清晰、结论有据、建议合理、便于使用和适宜长期保存,
7.2岩土工程勘察成果报告的主要内容及参考格式
并应因地制宜,重点突出,有明确的工程针对性。
建筑场地岩土工程勘察报告的编写主要是根据拟建工
3.岩土工程勘察报告应根据任务要求、勘察阶段、工程特
程的特点、任务要求、勘察阶段、工程地质条件、岩土工程
点和地质条件等具体情况编写,并应包括下列内容:
性能等具体情况来确定其内容,但在一般建筑场地岩土工程
(1)勘察目的、任务要求和依据的技术标准;
勘察报告中应包括如下主要内容:
(2)拟建工程概况;
1.勘察目的、要求和任务
(3)勘察方法和勘察工作布置;
说明勘察工作的目的,委托单位的具体要求和承担单
(4)场地地形、地貌、地层、地质构造、岩土性质及
位的具体任务。
其均匀性;
2.拟建工程概述
(5)各项岩土性质指标,岩土的强度参数、变形参数、
阐明委托单位和承担单位、拟建场地位置和面积、拟
地基承载力的建议值;
建工程特点等内容。其中拟建工程特点应包括拟建建(构)
(6)地下水埋藏情况、类型、水位及其变化;
筑物类型、安全等级、结构、层数、高度、平面尺寸、荷载、
(7)土和水对建筑材料的腐蚀性;
基础类型和尺寸、特殊要求等内容。
(8)可能影响工程稳定的不良地质作用的描述和对工
3。勘察方法和勘察工作布置
程危害程度的评价;
主要阐明如下内容:
(9)场地稳定性和适宜性的评价。
(1)勘察工作所依据的有关或相关的规范和其它技术
4.岩土工程勘察报告应对岩土利用、整治和改造的方案进
标准及技术要求。
行分析论证,提出建议;对工程施工和使用期间可能发生的
(2)按照上述规范及技术标准,针对拟建场地工程地
岩土工程问题进行预测,提出监控和预防措施的建议。
质特征、拟建建筑物的特点布置勘察工作。
5.成果报告应附下列图件:
(3)勘察工作包括物探、钻探和室内试验与室内资料
(1)勘探点平面布置图;
整理等内容。
(2)工程地质柱状图;
物探工作内容有:物探点(或线)的布置方式、数量
(3)工程地质剖面图;
及位置,物探种类(如瑞雷波,孔中波速测试等),物探勘
(4)原位测试成果图表;
察工作的目的等。
(5)室内试验成果图表。
钻探工作内容有:钻孔布置方式、位置、深度和钻孔
注:当需要时,尚可附综合工程地质图、综合地质柱状图、地
的数量、钻孔的目的(取样孔、静力触探孔等),除此之外,
下水等水位线图、素描、照片、综合分析图表以及岩土利用、
尚有探井、探槽等勘察内容,包括其位置、大小、深度及探
整治和改造方案的有关图表、岩土工程计算简图及计算成果图
井、探槽等勘察工作的目的等。
表等。
(4)勘察工作所完成各种野外和室内工作量。
6.对岩土的利用、整治和改造的建议、宜进行不同方案的技术
一般情况下,应将勘察工作完成的所有工作量,包括
经济论证,并提出对设计、施工和现场监测要求的建议。
各种野外和室内工作量详细统计列表(见表7-1)。除了工作
7.任务需要时,可提交下列专题报告:
量统计表外,还有必要对使用的机械、施工方法、取样方式、
(1)岩土工程测试报告;
地面标高和地层深度的测量、试验设备等有关内容做出说
(2)岩土工程检验或监测报告;
明。
(3)岩土工程事故调查与分析报告; (4)岩土利用、整治或改造方案报告;
7 岩土工程勘察成果报告的编写
层中相间成韵律沉积,厚度相差较大(厚度比为1/10至1/3)邻土层性质变化较大时,其qc和fs及Ps值会发生大的变化。时,可定为“夹层”;厚度相关不大(厚度比大于1/3)时,曲线在两土层接触区域,会急剧地变化(增大或变小)。但定名为“互层”;若在很厚的土层中夹有别一种非常薄(厚度需要提出的是:有的同一土层中qc和fs及Ps值也会变化较比小于1/10)的土层,且有规律地多次出现时,可定为“夹大,这时可根据物理力学性能指标如Ic,Pd,e,a,W,ds等,参考薄层”。 触探曲线,对其进行进一步划分。另外,qc和fs及Ps值在两
依据土的物理力学性质指标,如塑性指数Ip、颗粒大小土层接触区域会有“滞后”现象,因此,在场地地层的划分工等,根据规范正确定出土的名称,并对土层的划分进行确定。作中,应将野外宏观分层,土的物理力学性质,静力触探结通过钻孔内静力触探结果,由qc和fs及Ps曲线图中,也可果综合起来,从而确定一个较合理的场地地层划分(格式见以进行分层工作,其原理是相同性质的土层其硬度应一致或表7-2)。
接近一致,qc和fs及Ps值应大致接近。一般情况下,两个相
② 主要包括拟建场地地基土的各种物理力学性质指标,即每一个岩土层的名称、深度变化范围,各种物理力学性质指标的统计项目(包括样数、最大值、最小值、平均值、标准差、变异系数等)。
一般可列表表示。原始数据来源于岩土物理力学性质测试结果(见表7-3)。
除此之外,应将直剪试验成果、静力触探成果等用表格形式表示出来(格式见表7-4和7-5)。
5(1)场地黄土湿陷性评价
依据前述计算公式,先求出每一土层的湿陷系数(s)、总湿陷量(S)、自重湿陷系数(2s)、自重湿陷量(2s)。然后对拟建场地湿陷性黄土地基的湿陷等级作出确定。当做这项工作时,应根据基底下各层土层累计的总湿陷量和计算自重湿陷量的大小查表7-6确定拟建场地湿陷性黄土地基的湿陷等级。上述计算结果,一般列表表示(如表7-7),表的最右侧二
地基土的均匀性以压缩层内各土层的压缩模量为评价依据时,当s1,s2的平均值小于10MPa时,符合下式要求者为均匀地基:
s1s2
1
(Es1s2) 25
当s1、s2的平均值大于10MPa时,符合下式要求者为均匀地基:
其中,s1、s2为基础宽度方向两个钻孔中压缩层范围内压缩模量按厚度的加权平均值(MPa),取大者为s1,取小者为s2。
(3① 利用静力触探资料来确定
由静力触探资料,可以得出每一土层的压缩模量(Es)、比贯入阻力(ps)、锥尖阻力(qc)等值,然后,经前述计算公式可得到每一土层承载力特征值。上述计算结果以表7-10形式表示。 ② 利用标准贯入试验资料来确定
由标准贯入试验结果的N值,通过查表方式,即可得到每一土层承载力特征值,一般情况下可列表表示,格式见表7-11。
③ 具体计算内容见课本有关章节,统计表格式见表7-12。 ④ 承载力建议值的确定
将上述几种计算结果,按每一土层分类表示,依据每一土层性质不同,分别计算出相应地地基土承载力特征值,根据结果并参照地区建筑经验,提出一个符合实际情况的地基承载力建议值(f)。
f值按第6章计算公算公式求得,将所得数据加权平均后,结合场地实际情况并参考本地区经验值,提出承载力建议值,统计表格式见表7-12。
(4)砂土地基液化的判别
① 利用标准贯入试验资料判定
首先,计算土层液化临界标准贯入锤击(Ncr)值,然后计算土层的液化指数(LLE)值,依据液化值的大小,查表得出液化等级。
② 利用静力触探资料判定
首先计算液化比阻力临界值(Pscr)或液化锥尖阻力临界值(qccr),然后将其与比贯入阻力(Pso)或锥尖阻力(qco)值对比,当Pscr或qccr值>Pso或qco值时,应判别为液化土,否则应判别为非液化土。
③ 相对密度或土粒分析判别法
利用相对密度(Dr)来判定。当Dr小于下表所列临界值时,一般认为是可液化砂土。
z④ 综合上述结果,结合场地具体工程地质条件和已有的经验,对饱和砂土液化可能性作出判断,并分析可能对建筑物产生的危害。
(5)拟建筑地地震效应
① 拟建场地地震烈度设防 ② 拟建场地土类型和建筑场地类型的确定
场地土的类型,宜根据土层剪切波速度按表7-15查得。
注:ssm厚度加权的平均值。
当无实测剪切波速时,可按下列原则确定场地土类型,当为单一土层时,土的类型即为场地土类型;当为多层土时,场地土类型可根据地面下15m且不深于场地覆盖厚度范围内各土层类型和厚度综合评定,即根据表7-16得出场地土类型。
(6① 分层总和法
利用已有资料,可以计算出最终沉降(S)值。
② 单位变形量法
或Ic)在取得已有沉降实测资料为前提下,计算单位变形量(Is或IC),比单位变形量(Is,以及土层预测回弹量(Ss)或沉降量(Ss)值。
③ 倾斜度
计算出建筑物四个角点处的沉降值(S),计算公式为:
Pbn
S(ii1), 其中os oi1
P为相应于荷载标准值时基础底面处平均压力(kPa);b为基础底面宽度(m);i为1/b有关的无因次系数,可查《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ72-90)附录三附表6;为修正系数,查上述规程中表6.2.6—1;o为根据实测沉降反算的综合变形模量(MPa);a为o
/o的比值,查上述规程中表6.2.6—4。
由四条剖面上的4个角点沉降值差与相邻孔距之比值,即为倾斜度(%)。依据计算结果查上述规程中表6.2.8得出地基变形的特征。
(7在这一部分,主要对上述计算结果和关资料综合起来加以概况总结,为设计工作提供相关的数据或参数,如地基持力层的位置,土层承载力建议值,地震效应有关参数,土层沉降量等,在有些报告中,这部分内容或写在各个相关的内容中,或写在最后一部分总结和建议中。
(8)岩土利用、整治、改造方案
依据拟建场地工程勘察结果,对地基基础方案必须进行论证分析,主要包括
a 天然地基方案:对地基均匀性、承载力和变形指标有正确的、定量的计算和评价,必须时对倾斜作出预测;对基础形式和尺寸、基础埋深提出合理、可行的建议。
b 地基处理方案: ① 换土处理方案;② 压密处理方案:(机械碾压、强夯、振动压密等);③ 挤密处理方案(土或灰土桩、砂桩、振冲桩等);④ 排水处理方案(加载、砂井加载及砂井真空排水预压法等);⑤ 胶结处理方案(硅化法,高压旋喷法,深层搅拌法等);
当天然地基不能满足荷载要求时,对人工地基应论证其可能性,并提出技术要行、经济合理的地基处理方案和提供必要的参数值,当有多种处理手段可供选择时,应提出两个以上方案进行对比。
具体内容参照《建筑地基处理技术规范》(TGJ79-91)。 c 桩基础方案
对需采用桩基础的工程,应提出:桩端土承载力和桩周土摩阻力的建议值,并说明选值依据;桩型、桩径、桩长和桩端持力层的建议并估算单桩承载力;对各类桩的适用性和施工可行性的分析和选型建议,必要时作桩基沉降计算和分析,主要包括表7-20和表7-21的内容。具体计算内容《高层建筑岩土工程勘察规范》(JGJ72-2004)
经上述地基基础方案比较后应提出较为合理的地基基础方案。
强调指出的是:在报告中,应先论证天然地基方案,然后是浅基础,最后才是深基础,并提出几种可行的方案(通常情况下,仅两种方案)然后,分别计算有关参数,进行经济性,可靠性和可行性的分析,依据这种分析结果,最终提出一种较为合理的地基基础方案。
d 对需开挖深基坑(一般情况下为深度小于6m的基坑)的工程,应提供下列资料: ① 对基坑开挖施工方案提出分析和建议,对基坑边坡稳定性有正确的分析评价,对支挡措施提出合理可行的建议。 ② 有必要的水文地质试验资料,提供必需的水文地质参数建议值,作出施工降水可行性分析,提出合理可行的施工降水方案建议。
③ 对基坑开挖和降水可能导致的对相邻建(构)筑物的影响作出正确分析、判断,并提出可行的预防措施建议。 ④ 对基坑开挖、降水的施工程序、措施提出建议
(9由于所提出的地基基础方案在其工程施工过程中,总有一部分会与拟建场地工程地质条件不相符合,因此,必须指出在工程施工过程中可能会产生什么样的工程地质问题,因而需采用什么相应的预防措施来保证地基基础在工程施工中的安全。
(10)总结和建议
在有些报告中,最后一部分应对场地工程地质条件、存在的问题、选址、基础方案、承载力、持力层等问题做出总结,并提出一些相应的建议。
7.3岩土工程勘察应附主要图表 7.3.1勘察点平面布置图
它是场地岩土工程勘察工作在平面图上的反映,主要包括图名、比例尺、图件方位、拟建建筑物位置,附近已建建筑物位置、钻孔、井探、槽探、洞探、地球物勘探点(或线)位置;工程地质剖面位置,图例图签等内容。
图名和比例尺位于图的正上方,比例尺大小与拟建建筑物场地相适应,不宜过大或过小,一般以图的边缘表示出已建建筑物位置为宜,常用比例尺有1∶50,1∶100,1∶200,1∶250,1∶500,1∶1000,1∶2000等。图件的方向标在图的右上角,图件向上的方向允许不是正北方向。拟建建筑物位置、钻孔、井探、槽探、洞探,地球物理勘探点(或线)位置原则上是通过坐标系统来定的,但由于场地勘察工作的具体要求,可采用相对坐标系统来画在图上。除了标出位置外,还将所做的试验项目标在相应的位置上,通过工程地质勘察结果,依据场地勘察范围和拟建建筑物的特征及场地工程地持和水文地质条件,沿勘察孔布置的方向,画出若干条工程地质剖面图,并将剖面的位置标在图上,一般情况下采用拉丁文字母Ⅰ—Ⅱ′,Ⅱ——Ⅱ′……等命名,在勘探点平面布置图上,一般不需要绘出地形线及地貌特征,但在特殊要求下,需要将这些内容绘在图上。图例可根据图幅来安排,一种放在图的左下角;一种放在图的右上角。有关图例内容可查阅本书中的附录5。图签一般放在图的右下角,基本格式如表7-22所示。
7.3.2它是对工程地质钻孔工作及孔内所做试验资的总结,通常包括如下几个方面:
① 图名:必须指明工程勘察名称和钻孔的编号:
比例尺:根据实际情况,确定相应的比例尺;
地面坐标(即X值和Y值)值和地面高程值(H) ② 柱状图:一般情况下,从左到右第一列为地层时代,第二列为地层代号,第三列为每一土民支分层时地面标高的变化,第四列为岩性柱状图,第五列为每一土层分层的厚度,第六列为地质描述,第七、八…等列为钻孔骨在相应位置所做试验内容,如静力触探,孔内波速测试,压(注)水试验等等,最后一例为备注栏。需要指出的是:岩性柱状图一列一般宽度在1.5—2cm之间,第1—3列,第五列的宽度则是岩性状图列宽度的1/2,其它各列则根据具体内容来定其列宽。
依据岩土层的物理力学性质指标及各种试验结果,将性质不同的各层划出来,当详细勘察时,地基主要持力层内,对厚度大于0.5的夹层或透镜体应划分出来。 ③ 图签部分:同上述相关内容,格式见图7.1。
7.3.3工程地质坑探、井探与槽探剖面图
坑探是从地表向下,铅直的,深度小于3~5m的圆形或方形小坑中的勘察工作。井探则是深度大于5m以上的圆形或方形井中的勘察工作。其成果常为四壁辐射展视图:一般先确定绘图的方向,在此方向上,先将孔口到孔底的工程地质情况绘制出来,然后仍然在这个方向上,将坑(井)的四壁剖面图旋转90°画在与底、壁相同的一个面。
槽探是在地表上深度小于3~5m的长条形槽子中进行的勘察工作,其成果主要是展视图:一般情况下,将槽底和槽壁的一侧同时画出,图的止方为侧壁图剖面图,下方对应的则是底部图。如果槽长且方向、坡度有转折时,可分段画出,使壁与底保持平行。
此类剖面图可见《专门工程地质学》中有关图件等。
(扫描附上)图7.1 工程钻孔柱状图示意
7.3.4工程地质剖面图
工程地质剖面能很好地反映场地工程地质的特征,它主要包括以下几方面内容: ① 图名:包括工程地质剖面图的图名,比例尺。一般情况下,应与勘察点平面布置图上的剖面名称和比例尺相一致,但垂直比例尺因勘察工作的具体要求,可与水平比例尺不一致,即缩小或放大。
② 剖面线:原则上依据地形变化而定,由于场地内一般比较平坦,因此,可用直线来表示地形线。在剖面线的上方按比例标出钻孔,探槽或坑(井)勘察工程的位置,在此位置上将钻孔编号和地面绝对高程表示出来,具体表示方法:上方为钻孔编号,中部一条细线,下部为地面绝对标高(高程)。
③ 剖面线下,钻孔以较粗的直线来表示,坑(井)探用两条平行线来表示,底部封口,顶部不封口。按垂向比例画出钻孔深度。
④ 在钻孔或坑(井)左侧,自上到下标出不同深度处取样的位置,用实心圆点表示,如果已计算了土的湿陷系数δ值(包括自重,湿陷系数)时,应将数据写在取样位置的左侧。
⑤ 在钻孔或坑(井)右侧自上到下先标出分层的位置,有两组数据,左边为层厚,右边为地面标。对于作静力触探的钻孔来说,应将锥尖阻力和侧壁摩擦阻力曲线图标在钻孔的右侧,一般情况下,在钻孔中或底部各绘制一水平线,方向由左到右,代表锥尖阻力(qc)和侧壁摩擦阻力值(fs),以钻孔的深度为基础,用实线绘制出锥尖阻力线,以虚线绘制出侧壁摩擦阻力,需要特别强调的是,这两条曲线内除了分层厚度和标高两组数据外,其它内容(如岩性符号等)不得绘制在这个范围内。
⑥ 通过勘察工作,已将场地地层分层工作完成,在相邻的勘察孔中,将相同类型的层位用实线连接起来,如果地质条件复杂,存在有透镜体或情况不明,可用虚线连接起来,表示推测之意。每一个土层都应用相应的绘图符号,名称,具体内容可见本书中的附录一。根据附录一中提供的绘图符号,在剖面图上,用符号表示每一土层,并且将土层自地面向下依次编为1,2,3…等层,并标在图上。
⑦ 图例和图签,可见上述有关内容 ⑧ 工程地质剖面图可以单独绘制成一个剖面图,也允许在一张图上绘制一组(若干个行)剖面图,格式见图7.2。
图7.2 工程地质剖面示意图
7.3.5工程地质立体图
它是包含X、Y、Z三轴线的投影图,这种图能够清楚表示出建筑场地的地质结构。具体制图方法是:x,y轴代表地面水平线的方向,z轴代表铅直方向,因此,绘制此图时,z轴朝图的下方,表示钻孔或坑(井)的深度,而x,y轴方向却是变化的,在制图过程中先在图上确定一水平“基线”,再将X,Y二水平轴线与水平基线作下列三种交角(1)30°,30°,(2)7°,40°,(3)0°,45°。选取任一组确定方向,然后,按比例在这种方向系统中确定钻孔或坑(井)的位置,确定后,钻孔或坑(井)用上、下不封口的平行线,从上到下绘制,并将分层及分层厚度表示在钻孔或坑(井)的右侧,最后,将相邻钻孔或坑(井)上的相同层位连接起来,就形成立体图(见专门工程地质学中的有关图件)。这种图件除规定有图名,方向,图例,图签外,还需用线段比例尺表示立体投影图的轴线交角,一般画在图的右下角,并注明三轴中与z轴小于或大于90°的交角度数。需要强调指出的是,此图一般不绘制静力触探等试验结果或数据,各相同类型的土层应用绘图符号表示,分层界线用实线,推测界线用虚线。
7.3.6静力触探图
此图划分为三部分,左侧为钻孔图,钻孔用上不封口的平行线表示,底部呈三角形封口,三角形的锐角向下,钻孔的左侧为分层厚度(m)和各分层编号,钻孔的右侧为相应每一层的锥尖阻力值(qc)和侧壁摩擦阻力值(fs);图的中部则是锥尖阻力值(qc)和侧壁摩擦阻力值(fs)随深度变化曲线。上部水平线自左到右为f(s)值,下部水平线自左到右为q(c)值,左侧纵座标为钻孔深度,当qc和fs随深度发生变化时,就绘制成了变化曲线图,其中qc为实线,fs为虚线,以示区别。图的右侧为fs/qc变化曲线。水平线自左到右为fs/qc(单位%),左侧纵坐标为深度,当fs/qc值随深度变化时,就绘出了fs/qc随深度变化曲线图。该图深度比例尺要求1个单位长度相当于0.2MPa;Rs=(fs/qc)×100%值比例尺要求1个单位长度相当1。有时,此图仅绘制锥尖阻力(qc)和侧壁摩擦阻力值(fs)随深度变化曲线图。
此类图可见《岩土工程勘察》课本中有关图件。
7.4岩土工程勘察报告实例
西安市×××区15#多层住宅楼岩土工程勘察报告
一 工程概况
拟建场地呈东西向展布,长×宽为73.7m×13.3m,6层,高度18m,地下一层砖混结构,条形基础,上部荷重200kN/㎡,总建筑面积约6860㎡。 二 勘察目的与任务
本次勘察的目的是为拟建建筑物施工设计提供可靠的岩土工程资料,勘察任务为: 1、查明场地的地形、地貌、地层结构及岩性特征等;
2、查明地基各土层的物理力学性质,提供各层地基土的承载力特征值及压缩摸量; 3、查明场地内黄土的分布,湿陷类型和地基湿陷等级;
4、查明场地内地下水埋藏条件及场地水、土对地基的腐蚀特性; 5、调查场地内有无地裂缝分布及其它不良地质作用; 6、判定场地的建筑场地类别,提供有关抗震设计参数;
7、查明场地范围内砂土、粉土有无液化可能性,并做出评价; 8、对地基进行评价,提供切实可行的地基基础方案。 三 勘察工作量布置及完成情况
勘探点沿拟建建筑物中轴线线布置,共布勘探点3个,其中东侧1#孔利用我院2003年8月对拟建场地东侧15m处10#高层住宅楼勘察1#勘探资料,资料利用深度为20m;2#和3#孔为本次施工的钻孔,深度分别为15m和20m。合计钻探总进尺55m。采用不扰动土样26组36件。
本次勘察室内土工试验、常规试验26组,黄土湿陷性试验26件,直剪(固结快剪)10件,颗粒分析2件。另外本次勘察还利用了10#高层住宅楼勘察的波速试验结果和水腐蚀性测试资料2件、土腐蚀性测试资料2件。 四 场地工程地质条件
1) 地形与地貌
拟建场地地貌单元属于皂河二级阶地,地势平坦,孔口相对高程为99.02~99.82m,相对高差0.80m。 2) 地层结构及岩性
根据钻探揭露,拟建场地内地层主要是由第四系全新统人工填土,上更新统风积黄土、残积古土壤和冲积粉质粘土、细砂等组成。各层在水平方向上的分布比较稳定。按其埋藏条件、成因、岩性特征和物理力学性质,将地基划分为6个工程地质层。现自上而下分述如下:
1、 全新统人工杂填土(Q42ml)
分布整个拟建场地,以粉质粘土为主,含有较多的碎转瓦块,呈黄色,稍湿。层厚0.50~0.60m,层底相对高程98.52~99.32m。
2、 全新统人工素填土(Q42ml) 广布全区。以粉质粘土为主,含有少量灰渣,可见蜗牛壳,呈黄褐色,可塑。层厚2.20~3.40m,层底埋深2.70~4.00m,层底相对高程95.79~96.32m。
3、 上更新统风积黄土(Q32eol) 广布全区。呈黄褐色,土质均匀,大孔隙发育,含蜗牛壳碎片,硬塑~可塑。层厚5.90~8.20m,层底埋深8.60~12.20m,层底相对高程87.59~90.42m。
4、 上更新统残积古土壤(Q32el)
广布全区。呈棕红色,土质较均。呈可塑状态,含虫孔,具团粒结构,含少量钙质结核。层厚0.30~1.70m,层底埋深10.30~12.50m,层底相对高程87.29~88.82m。
5、 上更新统冲积粉质粘土(Q31dl)
广布全区。土质较均匀,可塑状态含铁锰质锈班,可见虫孔及零星蜗牛壳碎片,偶见钙质结核,在中、西部,含有细砂透镜体。该层最大揭露厚度7.60m,揭露最大厚度20.00m,揭露最深相对高程79.79~81.12m。
6、 上更新统冲积细砂(Q31al)
仅在1#孔揭露,砂质较纯净,级配不良,成分以石英、长石为主,次为暗色矿物,饱和,密实。该层厚20m,揭露最大厚度2.1m,未揭穿。 五 地下水
拟建场地的地下水为第四系松散岩层中的孔隙水,属于潜水类型,主要受大气降水和地下径流的补给,水位埋深15.87~17.40m,水位相对高程82.39~83.15m。据我院地下水长期观测资料,水位年变幅1.0~2.0m,勘察期处于平水期。 六 地裂缝及其它不良地质现象
根据《西安市工程地质图集》中的地裂缝分布图,拟建场地位于F2、F3地裂缝延伸方向之间,西安市F3地裂缝在场地东南方2.5公里以外出现,F2地裂缝出露在东北方向2.5公里白家口处。根据地面调查,未发现有地裂缝经过痕迹,也未见其它不良地质作用。
七 地基土工程性能分析及其评价
1) 地基土物理力学参数 1、室内试验 ①常规试验结果
为了查明地基土的物理力学性质指标,本次勘察在各粘性土层内取不扰动土样进行常规项目试验,并分层进行了数理统计分析,在统计过程中,对少数高散度较大的极值予以剔除,其统计结果见表1。
②固结快剪试验结果
为了基坑坑壁稳定性验算和土压力计算,取一定数量的不扰动土样进行了固结快剪试验,其试验统计结果见表2。
①标准贯入试验结果
为了解砂层的密实度,确定其承载力,估算其变形模量就、以及进行地震液化可能性分析,本次勘察在各钻孔的砂层中进行了标准贯人试验。其统计结果见表3。
本次勘察收集了场地东侧10#高层住宅楼剪切波速测试资料。
2)地基土承载力特征值及压缩模量
地基土承载力特征值是根据室内土工试验和标准贯入试验有关结果,采用有关公式计算,并结合工程实践经验等方法综合确定,各层地基土承载力特征值及压缩模量建议值见表4。
八 1)地基评价
假定拟建多层住宅楼设计室外地坪相对高程为100.00m,基础埋深3.3m基底相对高程96.70m,地基各土层主要工程性质归纳见表5。
2(1)天然地基分析
假定地坪相对高程为100.00m,基础埋深为3.30m,则基底高程为96.70m,拟拟建建筑物地基主要持力层为第②层素填土,由于素填土土质不均,不能作天然地基持力层,应将该素填土全部清除掉,采用人工地基。
(2)垫层方案 第一下卧层③层黄土厚5.90~8.20m,其承载力特征值fak=140 kPa,上部荷载200kN/㎡,若将条形基础宽度取1.50m,则地基承载力特征值可以满足上部荷载的要求,可以采用天然地基,但在基底下宜垫以厚0.6~1.0m的2:8或3:7灰土垫层。
(3)复合地基方案
复合地基方案可采用杂土桩,桩长英不长于6.0m,桩径400~500mm。桩顶应铺设0.2~0.3m砂石垫层或墙下片筏基。 九 结论与建议
1、建场地地貌单元属于皂河二级阶地,地势平坦,地面相对高程99.02~99.82m,高差0.80m。
2、拟建场地内底层按成因类型、岩性特征和物理力学性质等划分为六个工程地质层。各土层承载力特征值和压缩模量可按表4建议值采用。
3、拟建场地内地下水为第四纪松散岩层中的孔隙水,属潜水类型,水位埋深15.87~17.40 m,水位相对高程82.39~83.15m。水位年变幅1.0~2.0m,目前处于平水期。
4、地下水对混凝土结构不具有腐蚀性,在干湿交替条件下,对钢筋混凝土结构中钢筋具弱腐蚀性,对钢结构具弱腐蚀性;地下水位以上土层不具有腐蚀性。
5、拟建场地为非自重湿陷性黄土场地。地基湿陷等级为I级(轻微)。 6、拟建场地及其附近未发现地裂缝痕迹,也未见有不良地质作用。
7、本拟建工程抗震设防烈度为8度,抗震构造措施按现行抗震设计规范VIII度III类场地设防。
8、在15m深度内为上更新统地层,属于不液化土层。在15~20m深度内的细砂为饱和砂土、标准贯入试验锤击数实测值远大于其锤击数临界值,可以不考虑地基液化为难题。
9、地基基础方案,设计单位可根据具体情况选择,无论选择何种地基基础方案,在施工前均应作有关试验或试桩,根据试验或试桩结果,确定地基承载力设计值。
10、基坑开挖后,应进行普探,若发现有渗井、墓穴等,应按有关规范要求进行处理,并组织设计单位和勘察单位进行验槽。
附录1――《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)节录
4 场地、地基和基础
4.1 场地
4.1.1 选择建筑场地时,应按表4.1.1划分对建筑抗震有利、不利和危险的地段。
4.1.3 土层剪切波速的测量,应符合下列要求:
1 在场地初步勘察阶段,对大面积的同一地质单元,测量土层剪切波速的钻孔数量,应为控制性钻孔数量的1/3~1/5,
山间河谷地区可适量减少,但不宜少于3个。
2 在场地详细勘察阶段,对单幢建筑,测量土层剪切波速的钻孔数量不宜少于2个,数据变化较大时,可适量增加;对小区中处于同一地质单元的密集高层建筑群,测量土层剪切波速的钻孔数量可适量减少,但每幢高层建筑下不得少于
一个。
3 对丁类建筑及层数不超过10层且高度不超过30m的丙类建筑,当无实测剪切波速时,可根据岩土名称和性状,
按表4.1.3划分土的类型,再利用当地经验在表4.1.3的剪切波速范围内估计各土层的剪切波速。
注:ak为由载荷试验等方法得到的地基承载力特征值(kPa):υs为岩土剪切波速。
4.1.4 建筑场地覆盖层厚度的确定,应符合下列要求:
1 一般情况下,应按地面至剪切波速大于500m/s的土层顶面的距离确定。
2 当地面5m以下存在剪切波速大于相邻上层土剪切波速2.5倍的土层,且其下卧岩土的剪切波速均不小于400m/s时,可按地面至该土层顶面的距离确定。
3 剪切波速大于500m/s的孤石、透镜体,应视同周围土层。
4 土层中的火山岩硬夹层,应视为刚体,其厚度应从覆盖土层中扣除。 4.1.5 土层的等效剪切波速,应按下列公式计算:
vsed0/t (4.1.5-1)
tdi/vsi (4.1.5-2)
i1
n
式中:vse――土层等效剪切波速(m/s);d0――计算深度(m),取覆盖层厚度和20m二者的较小值; t――剪切波在地面至计算深度之间的传播时间;di――计算深度范围内第i土层的厚度(m); vsi――计算深度范围内第i土层的剪切波速(m/s);n――计算深度范围内土层的分层数。
4.1.6 建筑的场地类别,应根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度按表4.1.6划分为四类。当有可靠的剪切波速和覆盖层厚度且其值处于表4.1.6所列场地类别的分界线附近时,应允许按插值方法确定地震作用计算所用的设计特征周期。
4.1.7 1 对符合下列规定之一的情况,可忽略发震断裂错动对地面建筑的影响: 1) 抗震设防烈度小于8度; 2) 非全新世活动断裂;
3) 抗震设防烈度为8度和9度时,前第四纪基岩隐伏断裂的土层覆盖厚度分别大于60m和90m。
2 对不符合本条1款规定的情况,应避开主断裂带。其避让距离不宜小于表4.1.7对发震断裂最小避让距离的规定。
4.1.8 筑时,除保证其在地震作用下的稳定性外,尚应估计不利地段对设计地震动参数可能产生的放大作用,其地震影响系数最大值应乘以增大系数。其值可根据不利地段的具体情况确定,但不宜大于1.6。
4.1.9 场地岩土工程勘察,应根据实际需要划分对建筑有利、不利和危险的地段,提供建筑的场地类别和岩土地震稳定性(如滑坡、崩塌、液化和震陷特性等)评价,对需要采用时程分析法补充计算的建筑,尚应根据设计要求提供土层剖面、场地覆盖层厚度和有关的动力参数。
4.3 液化土和软土地基
4.3.1 饱和砂土和饱和粉土(不含黄土)的液化判别和地基处理,6度时,一般情况下可不进行判别和处理,但对液化沉陷敏感的乙类建筑可按7度的要求进行判别和处理,7~9度时,乙类建筑可按本地区抗震设防烈度的要求进行判别和处理。 4.3.2 存在饱和砂土和饱和粉土(不含黄土)的地基,除6 度设防外,应进行液化判别;存在液化土层的地基,应根据建筑的抗震设防类别、地基的液化等级,结合具体情况采取相应的措施。
4.3.3 饱和的砂土或粉土(不含黄土), 当符合下列条件之一时,可初步判别为不液化或可不考虑液化影响: 1 地质年代为第四纪晚更新世(Q3)及其以前时,7、8度时可判为不液化。
2 粉土的粘粒(粒径小于0.005mm 的颗粒)含量百分率,7度8度和9度分别不小于10、13、和16时,可判为不液化土。
注:用于液化判别的粘粒含量系采用六偏磷酸钠作分散剂测定,采用其他方法时应按有关规定换算。 3 天然地基的建筑,当上覆非液化土层厚度和地下水位深度符合下列条件之一时,可不考虑液化影响:
du >d0 + db - 2 (4.3.3-1) dw >d0 + db - 3 (4.3.3-2)
du + dw >1.5d0 + 2db - 4.5 (4.3.3-3)
式中:dw---地下水位深度(m),宜按设计基准期内年平均最高水位采用,也可按近期内年最高水位采用; du---上覆盖非液化土层厚度(m),计算时宜将淤泥和淤泥质土层扣除;
db-基础埋置深度(m),不超过2m时应采用2m; d0-液化土特征深度(m),可按表4.3.3 采用。
4.3.4 用桩基或埋深大于5m的深基础时,尚应判别15~20m范围内土的液化。当饱和土标准贯入锤击数(未经杆长修正)小于液化判别标准贯入锤击数临界值时,应判为液化土。当有成熟经验时,尚可采用其他判别方法。 在地面下15m
NcrN00.90.1dsdw3/cds15 (4.3.4-1)
在地面下15~20m
NcrN02.40.1dw3/c15ds20 (4.3.4-2)
式中 Ncr――液化判别标准贯入锤击数临界值; N0――液化判别标准贯入锤击数基准值,应按表4.3.4采用; ds――饱和土标准贯入点深度(m);
ρc――粘粒含量百分率,当小于3或为砂土时,应采用3。
4.3.5 对存在液化土层的地基,应探明各液化土层的深度和厚度,按下式计算每个钻孔的液化指数,并按表4.3.5综合划分地基的液化等级:
Ni
IlE1diWi (4.3.5) Ni1cri
n
式中:IlE-液化指数;
n-在判别深度范围内每一个钻孔标准贯入试验点的总数;
Ni、Ncri-分别为i点标准贯入锤击数的实测值和临界值,当实测值大于临界值时应取临界值的数值;
di-i点所代表的土层厚度(m),可采用与该标准贯入试验点相邻的上、下两标准贯入试验点深度差的一半,但上界不高于地下水位深度,下界不深于液化深度;
Wi-i土层单位土层厚度的层位影响权函数值(单位为m-1)。若判别深度为15m,当该层中点深度不大于5m时应采用10,等于15m时应采用零值,5~15m时应按线性内插法取值;若判别深度为20m,当该层中点深度不大于5m时应采用10,等于20m时应采用零值,5~20m 时应按线性内插法取值。
4.3.6 根据液化震陷量的估计适当调整抗液化措施。
不宜将未经处理的液化土层作为天然地基持力层。
1 采用桩基时,桩端伸入液化深度以下稳定土层中的长度(不包括桩尖部分),应按计算确定,且对碎石土,砾、粗、中砂,坚硬粘性土和密实粉土尚不应小于0.5m,对其他非岩石土尚不宜小于1.5m。
2 采用深基础时,基础底面应埋入液化深度以下的稳定土层中,其深度不应小于0.5m。
3 采用加密法(如振冲、振动加密、挤密碎石桩、强夯等)加固时,应处理至液化深度下界;振冲或挤密碎石桩加固后,桩间土的标准贯入锤击数不宜小于本节第4.3.4条规定的液化判别标准贯入锤击数临界值 。 4 用非液化土替换全部液化土层。
5 采用加密法或换土法处理时,在基础边缘以外的处理宽度,应超过基础底面下处理深度的1/2且不小于基础宽度的1/5。
4.3.8 部分消除地基液化沉陷的措施,应符合下列要求:
1 处理深度应使处理后的地基液化指数减少,当判别深度为15m时,其值不宜大于4,当判别深度为20m时,其值不宜大于5;对独立基础和条形基础,尚不应小于基础底面下液化土特征深度和基础宽度的较大值。
2 采用振冲或挤密碎石桩加固后,桩间土的标准贯入锤击数不宜小于按本节第4.3.4条规定的液化判别标准贯入锤击数临界值。
3 基础边缘以外的处理宽度,应符合本节第4.3.7条5款的要求。 4.3.9 减轻液化影响的基础和上部结构处理,可综合采用下列各项措施: 1 选择合适的基础埋置深度。
2 调整基础底面积,减少基础偏心。
3 加强基础的整体性和刚度,如采用箱基、筏基或钢筋混凝土交叉条形基础,加设基础圈梁等。 4 减轻荷载,增强上部结构的整体刚度和均匀对称性,合理设置沉降缝,避免采用对不均匀沉降敏感的结构形式等。 5 管道穿过建筑处应预留足够尺寸或采用柔性接头等。
4.3.10
液化等级为中等液化和严重液化的故河道、现代河滨、海滨,当有液化侧向扩展或流滑可能时,在距常时水线约100m以内不宜修建永久性建筑,否则应进行抗滑动验算、采取防土体滑动措施或结构抗裂措施。 注:常时水线宜按设计基准期内年平均最高水位采用,也可按近期年最高水位采用。
4.3.11 地基主要受力层范围内存在软弱粘性土层与湿陷性黄土时,应结合具体情况综合考虑,采用桩基、地基加固处理或本节第4.3.9条的各项措施,也可根据软土震陷量的估计,采取相应措施。
附录2――《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)节录
3 基本规定
3.0.1 根据地基复杂程度,建筑物规模和功能特征以及由于地基问题可能造成建筑物破坏或影响正常使作的程度,将地基基础设计分为三个设计等级,设计时应根据具体情况,按表3.0.1选用。
3.0.2 1 所有建筑物的地基计算均应满足承载力计算的有关规定; 2 设计等级为甲级、乙级的建筑物,均应按地基变形规定;
3 表3.0.2所列范围内设计等级为丙级的建筑物可不作变形验算,如有下列 情况之一时,仍应作变形验算: 1)地基承载力特征值小于130kPa,且体型复杂的建筑;
2)在基础上及其附近有地面堆载或相邻基础荷载差异较大,可能引起地基产生过大的不均匀沉降时;
3)软弱地基上的建筑物存在偏心荷载时;
4)相邻建筑距离过近,可能发生倾斜时;
5)地基内有厚度较大或厚薄不均的填土,其自重固结未完成时。
4 对经常受水平荷载作用的高层建筑、高耸结构和挡土墙等,以及建造在斜坡上或边坡附近的建筑物和构筑物,尚应验算其稳定性;
5 基坑工程应进行稳定验算;
6 当地下水埋藏较浅,建筑地下室或地下构筑物存在上浮问题时,尚应进行抗浮验算。
范围(二层以下一般的民用建筑除外);
2 地基主要受力层中如有承载力标准值小于130kPa的土层时,表中砌体承重结构的设计,应符合本规范第七章的有关要求;
3 表中砌体承重结构和框架结构均指民用建筑,对于工业建筑可按厂房高度、荷载情况折合成与其相当的民用建筑层数;
4 表中吊车额定起重量、烟囱高度和水塔容积的数值系指最大值。
3.0.3 地基基础设计前应进行岩土工程勘察,并应符合下列规定:
1 岩土工程勘察报告应提供下列资料:
1) 有无影响建筑场地稳定性的不良地质条件及其危害程度;
2) 建筑物范围内的地层结构及其均匀性,以及各岩土层的物理力学性质;
3) 地下水埋藏情况,类型和水位变化幅度及规律,以及对建筑材料的腐蚀性;
4) 在抗震设防区应划分场地土类型和场地类别,并对饱和砂土及粉土进行液化判别;
5) 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,并对设计与施工应注意的问题提出建议;
6) 当工程需要时,尚应提供:
(1)深基坑开挖的边坡稳定计算和支护设计所需的岩土技术参数,论证其对周围已有建筑物和地下设施的影响;
(2)基抗施工降水的有关技术参数及施工降水方法的建议;
(3)提供用于计算地下水浮力的设计水位。
2 地基评价宜采用钻探取样,室内土工试验,触探,并结合其它原位测试方法进行。设计等级为建筑物应提供载荷试验指标,抗剪强度指标,变形参数指标和触探资料,设计等级为乙级的建筑物应提供抗剪强度指标,变形参数指标和触探资料;设计等级为丙级的建筑物应提供触探及必要的钻探和土工试验资料。
3 建筑物地基均应进行施工验槽。如地基条件与原勘察报告不符时,应进行施工勘察。
3.0.4 地基基础设计时,所采用的荷载效应最不利组合与相应的抗力限值应按下列规定:
1 按地基承载力确定基础底面积及埋深或按单桩承载力确定桩数时,传至基础或承台底面上的荷载应应按正常使用极限状态 下荷载效应的标准组合。相应的抗力应采用地基承载力特征值或单桩承载力特征值。
2 计算地基变形时,传至基础底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合,不应计入风荷载和地震作用。相应的限值应为地基变形允许值。
3 计算挡土墙土压力、地基或斜坡稳定及稳定及滑坡推力时,荷载效应应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合,但其分项系数均为1.0。
4 在确定基础或桩台高度、支挡结构截面、计算基础或支挡结构内力、确定配筋和验算材料强度时,上部结构传来的荷载效应组合和相应的基底反力,应按承载能力级限状态下荷载效应的基本组合,采用相应的分项系数。 当需要验算基础裂缝宽度时,应按正常使用极限状态荷载效应标准组合。
5 基础设计安全等级、结构设计使用年限、结构重要性系数应按有关规范的规定采用,但结构重要性系数γ0不应小于1.0。
3.0.5 正常使用极限状态下,荷载效应的标准组合值Sk应用下式表示:
Sk=SGk+SQlk+ψc2SQ2k+......+ψcnSQnk (3.0.5-1)
式中: SGk---按永久荷载标准值Gk计算的荷载效应值;
SQik---按可变荷载标准值Qik计算的荷载效应值;
ψci---可变荷载Qi的组合值系数,按现行《建筑结构荷载规范 》GB 50009的规定取值。
荷载效应的准永久组合值Sk应用下式表示:
Sk=SGk+ψq1SQ1k+ψq2SQ2k+......+ψqnSQnk (3.0.5-2)
式中: ψqi——准永久值系数,按现行《建筑结构荷载规范》GB 50009的规定取值。
承载能力极限状态下,由可变荷载效应控制的基本组合设计值S,应用下式表达:
S=γGSGk+γQ1SQ1k+γQ2ψC2SQ2k+......+γQnψcnSQnk (3.0.5-3)
式中: γG ---永久荷载的分项系数,按现行《建筑结构荷载规范》GB 50009的规定取值;
γQi ---第i个可变荷载的分项系数,按现行《建筑结构荷载规范》GB 50009的规定取值。
对由永久荷载效应控制的基本组合,也可采用简化规则,荷载效应基本组合的设计值S按下式确定:
S=1.35Sk≤R (3.0.5-4)
式中:R---结构构件抗力的设计值,按有关建筑结构设计规范的规定确定;
Sk---荷载效应的标准组合值。
《建筑地基基础设计规范》附录D 深层平板载荷试验要点
D.0.1 深层平板载荷试验可适用于确定深部地基,土层及大直径桩桩端土层在承压板下应力主要影响范围内的承载力。
D.0.2 深层平板载荷试验的承压板采用直径为0.8m的刚性板,紧靠承压板周围外侧的土层高度应不少于80cm。
D.0.3 加荷等级可按预估极限承载力的1/10~1/15分级施加。
D.0.4 每级加荷后,第一个小时内按间隔10、10、10、15、15min,以后为每隔半小时测读一次沉降。当在连续两小时内,每小时的沉降量小于0.1mm时,则认为已趋稳定,可加下一级荷载。
D.0.5 当出现下列情况之一时,可终止加载:
1 沉降s急骤增大,荷载~沉降(p~s)曲线上有可判定极限承载力的陡降段,且沉降量超过0.04d(d为承压板直径); 2 在某级荷载下,24小时内沉降速率不能达到稳定;
3 本级沉降量大于前一级沉降量的5倍;
4 当持力层土层坚硬,沉降量很小时,最大加载量不小于设计要求的2倍。
D.0.6 承载力特征值的确定应符合下列规定:
1 当p~s曲线上有比例界限时,取该比例界限所对应的荷载值;
2满足前三条终止加载条件之一时,其对应的前一级荷载定为级限荷载,当该值小于对应比例界限的荷载值的2倍时,取极限荷载值的一半;
3 不能按上述二款要求确定时,可取s/d=0.01~0.015所对应的荷载值,但其值不应大于最大加载量的一半。
D.0.7 同一土层参加统计的试验点不应少于三点,当试验实测值的极差不超过平均值的30%时,取此平均值作为该土层的地基承载力特征值fak。
《建筑地基基础设计规范》附录H 岩基载荷试验要点
H.0.1 本附录适用于确定完整,较完整,较破碎岩基作为天然地基或桩基基础持力层时的承载力。
H.0.2 采用圆形刚性承压板,直径为300mm。当岩石埋藏深度较大时,可采用钢筋混凝土桩,但桩周需采取措施以消除桩身与土之间的摩擦力。
H.0.3 测量系统的初始稳定读数观测:加压前,每隔10min读数一次,连续三次读数不变可开始试验。
H.0.4 加载方式:单循环加载,荷载逐级递增直到破坏,然后分级卸载。
H.0.5 荷载分级:第一级加载值为预估设计荷载的1/5,以后每级为1/10。
H.0.6 沉降量测读:加载后立即读数,以后每10min读数一次。
H.0.7 稳定标准:连续三次读数之差均不大于0.01mm。
H.0.8 终止加载条件:当出现下述现象之一时,即可终止加载:
1 沉降量读数不断变化,在24小时内,沉降速率有增大的趋势;
2 压力加不上或勉强加上而不能保持稳定。
注:若限于加载能力,荷载也应增加到不少于设计要求的两倍。
H.0.9 卸载观测,每级卸载为加载时的两倍,如为奇数,第一级可分为三倍。每级卸载后,隔10min测读一次,测读三次后可卸下一级荷载。全部卸载后,当测读支半小时回弹量小于0.01mm时,即认为稳定。
H.0.10 岩石地基承载力的确定
1 对应于p-s曲线上起始直线段的终点为比例界限。符合终止加载条件的前一级荷载为极限荷载。将极限荷载除以3的安全系数。所得值与对应于比例界限的荷载相比较,取小值。
2 每个场地载荷试验的数量不应少于3个,取最小值作为岩石地基承载力特征值。
3 岩石地基承载力不进行深宽修正。
《建筑地基基础设计规范》附录J 岩石单轴抗压强度试验要点
J.0.1 试料可用钻孔的岩心或坑,槽探中采取的岩块。
J.0.2 岩样尺寸一般为φ50mm×100mm,数量不应少于六个,进行饱和处理。
J.0.3 在压力机上以每秒500-800kPa的加载速度加载,直到试样破坏为止,记下最大加载,做好试验前后的试样描述。 J.0.4 根据参加统计的一组试样的试验值计算其平均值,标准差,变异系数,取岩石饱和单轴抗压强度的标准值为: frkfrm (J.0.4-1)
11.7044.6782 (J.0.4-1) nn
式中: frm---岩石饱和单轴抗压强度平均值;frk---岩石饱和单轴抗压强度标准值;
ψ---统计修正系数;n---试样个数;δ---变异系数。
附录3――《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025-2004)节录
6 地基处理
6.1 一般规定
6.1.1 当地基的湿陷变形、压缩变形或承载力不能满足设计要求时,应针对不同土质条件和建筑物的类别,在地基压缩层内或湿陷性黄土层内采取处理措施,各类建筑的地基处理应符合下列要求:
1 甲类建筑应消除地基的全部湿陷量或采用桩基础穿透全部湿陷性黄土层,或将基础设置在非湿陷性黄土层上; 2 乙、丙类建筑应消除地基的部分湿陷量。
6.1.2 湿陷性黄土地基的平面处理范围,应符合下列规定:
1 当局部处理时,其处理范围应大于基础底面的面积。在非自重湿陷性黄土场地,每边应超出基础底面宽度的1/4,并不应小于0.50m;在自重湿陷性黄土场地,每边应超出基础底面宽度的3/4,并不应小于1m。
2 当为整片处理时,其处理范围应大于建筑物底层平面的面积,超出建筑物外墙基础外缘的宽度,每边不宜小于处理土层厚度的1/2,并不应小于2m。
6.1.3 甲类建筑消除地基全部湿陷量的处理厚度,应符合下列要求:
1 在非自重湿陷性黄土场地,应将基础底面以下附加压力与上覆土的饱和自重压力之和大于湿陷起始压力的所有土层进行处理,或处理至地基压缩层的深度止。
2 在自重湿陷性黄土场地,应处理基础底面以下的全部湿陷性黄土层。
6.1.4 乙类建筑消除地基部分湿陷量的最小处理厚度,应符合下列要求:
1 在非自重湿陷性黄土场地,不应小于地基压缩层深度的2/3,且下部未处理湿陷性黄土层的湿陷起始压力值不应小于100kPa。
2 在自重湿陷性黄土场地,不应小于湿陷性土层深度的2/3,且下部未处理湿陷性黄土层的剩余湿陷量不应大于150mm。
3 如基础宽度大或湿陷性黄土层厚度大,处理地基压缩层深度的2/3或全部湿陷性黄土层深度的2/3确有困难时,在建筑物范围内应采用整片处理。其处理厚度:在非自重湿陷性黄土场地不应小于4m,且下部未处理湿陷性黄土层的湿陷起始压力值不宜小于100kPa;在自重湿陷性黄土场地不应小于6m,且下部未处理湿陷性黄土层的剩余湿陷量不宜大于150mm。
6.1.5 丙类建筑消除地基部分湿陷量的最小处理厚度,应符合下列要求:
1 当地基湿陷等级为Ⅰ级时:对单层建筑可不处理地基;对多层建筑,地基处理厚度不应小于1m,且下部未处理湿陷性黄土层的湿陷起始压力值不宜小于100kPa。
2 当地基湿陷等级为Ⅱ级时:在非自重湿陷性黄土场地,对单层建筑,地基处理厚度不应小于1m,且下部未处理湿陷性黄土层的湿陷起始压力值不宜小于80kPa;对多层建筑,地基处理厚度不宜小于2m,且下部未处理湿陷性黄土层的湿陷起始压力值不宜小于100kPa;在自重湿陷性黄土场地,地基处理厚度不应小于2.50m,且下部未处理湿陷性黄土层的剩余湿陷量,不应大于200mm。
3 当地基湿陷等级为Ⅲ级或Ⅳ级时,对多层建筑宜采用整片处理,地基处理厚度分别不应小于3m或4m,且下部未处理湿陷性黄土层的剩余湿陷量,单层及多层建筑均不应大于200mm。
6.1.6 地基压缩层的深度:对条形基础,可取其宽度的3倍;对独立基础,可取其宽度的2倍。如小于5m,可取5m,也可按下式估算:
pz0.20pcz (6.1.6)
pz――相应于荷载效应标准组合,在基础底面下z深度处土的附加压力值(kPa); pcz――在基础底面下深度z深度处土的自重压力值(kPa)。
在z深度处以下,如有高压缩性土,可计算至pz=0.10pcz深度处止。 式中:
对筏形和宽度大于10m的基础,可取其基础宽度的0.80~1.20倍,基础宽度大者取小值,反之取大值。
6.1.7 地基处理后的承载力,应在现场采用静载荷试验结果或结合当地建筑经验确定,其下卧层顶面的承载力特征值,应满足下式要求:
pzpczfaz (6.1.7)
pz――相应于荷载效应标准组合,下卧层顶面的附加压力值(kPa); pcz――地基处理后,下卧层顶面上覆土的自重压力值(kPa);
faz――地基处理后,下卧层顶面经深度修正后土的承载力特征值(kPa)。
式中:
6.1.9 当按处理后的地基承载力确定基础底面积及埋深时,应根据现场原位测试确定的承载力特征值进行修正,但基础宽度的地基承载力修正系数宜取零,基础埋深的地基承载力修正系数宜取1。
6.1.10 选择地基处理方法,应根据建筑物的类别和湿陷性黄土的特性,并考虑施工设备、施工进度、材料来源和当地环境等因素,经技术经济综合分析比较后确定。湿陷性黄土地基常用的处理方法,可按表6.1.10选择其中一种或多种相结合的最佳处理方法。
6.1.11
土)受雨水淋湿或冻结,并应防止地面水流入已处理和未处理的基坑或基槽内。
选择垫层法和挤密法处理湿陷性黄土地基,不得使用盐渍土、膨胀土、冻土、有机质等不良土料和粗颗粒的透水性(如砾、石)材料作填料。
6.1.12 地基处理前,除应做好场地平整、道路畅通和接通水、电外,还应清除场地内影响地基处理施工的地上和地下管线及其他障碍物。
6.1.13 在地基处理施工进程中,应对地基处理的施工质量进行监理,地基处理施工结束后,应按有关现行国家标准进行工程质量检验和验收。
6.1.14 采用垫层、强夯和挤密等方法处理地基的承载力特征值,应按本规范附录J的静载荷试验要点,在现场通过试验测定结果确定。
试验点的数量,应根据建筑物类别和地基处理面积确定。但单独建筑物或在同一土层参加统计的试验点,不宜少于3点。
6.2 垫层法
6.2.1 垫层法包括土垫层和灰土垫层。当仅要求消除基底下1~3m湿陷性黄土的湿陷量时,宜采用局部(或整片)土垫层进行处理,当同时要求提高垫层土的承载力及增强水稳性时,宜采用整片灰土垫层进行处理。
6.2.2 土(或灰土)的最大干密度和最优含水量,应在工程现场采取有代表性的扰动土样采用轻型标准击实试验确定。
6.2.3 土(或灰土)垫层的施工质量,应用压实系数c控制,并应符合下列规定:
1 小于或等于3m的土(或灰土)垫层,不应小于0.95;
2 大于3m的土(或灰土)垫层,其超过3m部分不应小于0.97。
土垫层不宜超过180kPa,对灰土垫层不宜超过250kPa。
6.2.5 施工土(或灰土)垫层,应先将基底下拟处理的湿陷性黄土挖出,并利用基坑内的黄土或就地挖出的其他黏性土作填料,灰土应过筛和拌合均匀,然后根据所选用的夯(或压)实设备,在最优或接近最优含水量下分层回填、分层夯(或压)实至设计标高。
灰土垫层中的消石灰与土的体积配合比,宜为2:8或3:7。
当无试验资料时,土(或灰土)的最优含水量,宜取该场地天然土的塑限含水量为其填料的最优含水量。
6.2.6 在施工土(或灰土)垫层进程中,应分层取样检验,并应在每层表面以下的2/3厚度处取样检验土(或灰土)的干密度,然后换算为压实系数,取样的数量及位置应符合下列规定:
1 整片土(或灰土)垫层的面积每100~500m2,每层3处;
2 独立基础下的土(或灰土)垫层,每层3处;
3 条形基础下的土(或灰土),每10m每层1处;
4 取样点位置宜在各层的中间及离边缘150~300mm。
6.3 强夯法
6.3.1 采用强夯法处理湿陷性黄土地基,应先在场地内选择有代表性的地段进行试夯或试验性施工,并应符合下列规定:
1 试夯点的数量,应根据建筑场地的复杂程度、土质的均匀性和建筑物的类别等综合因素确定。在同一场地内如土性基本相同,试夯或试验性施工可在一处进行;否则,应在土质差异明显的地段分别进行。
2 在试夯过程中,应测量每个夯点每夯击1次的下沉量(以下简称夯沉量)。
3 试夯结束后,应从夯击终止时的夯面起至其下6~12m深度内,每隔0.50~1.00m取土样进行室内试验,测定土的干密度、压缩系数和湿陷系数等指标,必要时,可进行静载荷试验或其他原位测试。
4 测试结果,当不满足设计要求时,可调整有关参数(如夯锤质量、落距、夯击次数等)重新进行试夯,也可修改地基处理方案。
6.3.2 夯点的夯击次数和最后2击的平均夯沉量,应按试夯结果或试夯记录绘制的夯击次数和夯沉量的关系曲线确定。
6.3.3 强夯的单位夯击能,应根据施工设备、黄土地层的时代、湿陷性黄土层的厚度和要求消除湿陷性黄土层的有效深度
2等因素确定。一般可取1000~4000kN²m/m,夯锤底面宜为圆形,锤底的静压力宜为25~60kPa。
6.3.4 采用强夯法处理湿陷性黄土地基,土的天然含水量宜低于塑限含水量1%~3%。在拟夯实的土层内,当土的天然含水量低于10%时,宜对其增湿至接近最优含水量;当土的天然含水量大于塑限含水量3%以上时,宜采用晾干或其他措施适当降低其含水量。
6.3.5 对湿陷性黄土地基进行强夯施工,夯锤的质量、落距、夯点布置、夯击次数和夯击遍数等参数,宜与试夯选定的相同,施工中应有专人监测和记录。
夯击遍数宜为2~3遍。最末一遍夯击后,再以低能量(落距4~6m)对表层松土满夯2~3击,也可将表层松土压实或清除,在强夯土表面以上并宜设置300~500mm厚的灰土垫层。
6.3.6 采用强夯法处理湿陷性黄土地基,消除湿陷性黄土层的有效深度,应根据试夯测试结果确定。在有效深度内,土的湿陷系数s均应小于0.015。选择强夯方案处理地基或当缺乏试验资料时,消除湿陷性黄土层的有效深度,可按表6.3.6中所列的相应单击夯击能进行预估。
6.3.7 1 检查强夯施工记录,基坑内每个夯点的累计夯沉量,不得小于试夯时各夯点平均夯沉量的95%;
2 隔7~10d,在每500~1000m2面积内的各夯点之间任选一处,自夯击终止时的夯面起至其下5~12m深度内,每隔1m取1~2个土样进行室内试验,测定土的干密度、压缩系数和湿陷系数。
3 强夯土的承载力,宜在地基强夯结束30d左右,采用静载荷试验测定。
6.4 挤密法
6.4.1 采用挤密法时,对甲、乙类建筑或在缺乏建筑经验的地区,应于地基处理前,在现场选择有代表性的地段进行试验或试验性施工,试验结果应满足设计要求,并应取得必要的参数再进行地基处理施工。
孔,其直径(d)宜为0.25~0.30m,挤密填料孔直径(D)宜为0.50~0.60m。
6.4.4 挤密填孔后,3个孔之间土的最小挤密系数,可按下式计算:
素土;当提高承载力或减小处理宽度时,宜填灰土、水泥土等。填料时,宜分层回填夯实,其压实系数不宜小于0.97。
6.4.6 成孔挤密,可选用沉管、冲击、夯扩、爆扩等方法。
6.4.7 成孔挤密,应间隔分批进行,孔成后应及时夯填。当为局部处理时,应由外向里施工。
6.4.8 预留松动层的厚度:机械挤密,宜为0.50~0.70m;爆扩挤密,宜为1~2m。冬季施工可适当增大预留松动层厚度。
6.4.9 挤密地基,在基底下宜设置0.50m厚的灰土(或土)垫层。
6.4.10 孔内填料的夯实质量,应及时抽样检查,其数量不得少于总孔数的2%,每台班不应少于1孔。在全部孔深内,宜每1m取土样测定干密度,检测点的位置应在距孔心2/3孔半径处。孔内填料的夯实质量,也可通过现场试验测定。
6.4.11 对重要或大型工程,除应按6.4.10条检测外,还应进行下列测试工作综合判定: