地质勘察报告
无锡恒隆广场工程岩土工程勘察报告
勘察编号:2007-8-38
一、工程概况 (一)前言
受无锡恒隆地产有限公司委托,我公司对无锡恒隆广场工程拟建场地进行岩土工程详细勘察,为设计提供依据。
拟建工程位于无锡市人民中路、后西溪路之间和健康路东侧,拟建物包括一座购物广场和二座塔楼,总建筑面积约为24.3万m2,设计正负零为3.5m(黄海高程),购物广场共有7层,楼高32m,另设3层地下室及1层地下夹层,地下室深度21.65m;西塔楼41层,高度216m,东塔楼47层,高度245m,另设3层地下室及1层地下夹层,地下室深度21.65m,以上深度参照正负零,塔楼结构体系筒体结构,其它为剪力墙结构。
接受任务后,我公司于2007年9月12日开始现场野外施工,因拆迁原因,中间几次进场施工,到2008年12月15日结束,2008年12月25日提供土工试验成果报告,2009年1月5日提供正式岩土工程勘察报告。
本工程设计单位为:无锡市城归设计有限责任公司,建筑顾问为凯达环球有限公司、结构顾问为迈进公司。 (二)勘察的目的与要求
本次勘察主要目的是查明场地工程地质条件,对场地和地基稳定性作出结论;对不良地质作用和特殊性岩土的防治、地基基础形式、埋深、地基处理、基坑工程支护等方案的选型提出建议;提供设计、施工所需的岩土工程资料和参数,根据本工程建筑类型,需解决的重点技术问题如下:
1、查明建筑场地各岩土层成因、时代、地层结构和均匀性以及特殊性岩土的
防治,尤其查明基础下软弱和坚硬地层的分布,以及各岩土层的物理力学性质。
2、查明地下水类型、埋藏情况、补给及排泄条件、腐蚀性、初见及稳定水位;提供季节变化幅度和各主要土层的渗透系数;提供基坑开挖工程就采取的地下水控制措施,当采用降水措施时,就分析评价降水对周围环境的影响。
3、提供勘察场地的抗震设防烈度、设计基本地震加速度和设计特征周期。判定场地类别,评价场地属于对抗震有利、不利或危险地段,提供土层剪切波速等有关地震参数;
4、对地基岩土层的工程特性和地基的稳定性进行分析评价,提出各岩土层的地基承载力特征值;论证采用天然地基基础形式的可行性,对持力层选择、基础埋深等提出建议。
5、预测地基沉降、差异沉降和倾斜等于变形特征,提供计算变形所需的计算参数。
6、对复合地基或桩基类型、适宜性、持力层选择提出建议;提供桩的极限侧阻力、极限端阻力和变形计算的有关参数;对沉桩可行性,施工时对环境的影响及桩基施工中就注意的问题提出意见。
7、 基坑工程的设计、施工方案提出意见;提供各侧边地质模型的建议。 8、 对不良地质作用的防治提出意见,并提供所需计算参数。 三)勘察工作依据及完成工作量
根据本工程特点及本次勘察的目的与要求,按规范要求确定本次勘察的工作依据与工作量。
1.工作依据
(1)《岩土工程勘察规范》 GB 50021-2001 (2)《高层建筑岩土工程勘察规程》 JGJ 72-2004 (3)《建筑地基基础设计规范》 GB 50007-2002
(
(4)《建筑桩基技术规范》 JGJ 94-2008
(5)《建筑抗震设计规范》 GB 50011-2001 (2008版) (6)《建筑抗震设防分类标准》 GB 50223-2008 (7)《土工试验方法标准》 GB/T 50123-1999 (8)《土的分类标准》 GB 145-90 (9)《建筑基坑支护技术规程》 JGJ 120-99 (10)《建筑工程地质钻探技术标准》 JGJ87-92
(11)《建筑工程勘察文件编制深度规定》 试行2003年6月版 (12) 业主单位提供的勘探点平面布置图、工程地质勘察任务书。 2.地基设计等级、抗震等级、勘察等级
(1).按《建筑地基基础设计规范》GB5007-2002,拟建工程主体工程地基基础设计等级为甲级。
(2).按《建筑抗震设防分类标准》GB50223-2008,建筑抗震设防等级为重点设防类(乙类);
机钻孔采用GXY150钻机3台,进行外业施工,钻进采用间断性回转钻进。逐段描写编录,钻进回次不超过1.0m。
(2). 室内岩石、土工试验
土工试验项目系根据工程性质、基础类型、地基土性质及均匀性、基坑支护、降水设计等因素确定,具体项目为:
a常规物理性质试验:测定土的一般物理性质指标,用于土类定名,评价其物理性质。此项目对所有原状土及扰动试样均作。
b颗粒分析试验:对场地内的砂卵石土及标贯器中的粉土、砂土进行颗粒分析试验,以进行准确的定名,并计算其颗粒含量,粉土还应做粘粒含量。
c界限含水量试验:对场地内粘性土采用76g园锥光电式联合液塑限仪测定的液塑限,确定粘性土的名称,判别其的状态。
d细粒土的室内渗透试验
通过测定粘性土、粉土及砂土的渗透系数,为基坑降水方案的选取、降水设计及评价降水对周围环境的影响提供参数,对砂土采用常水头法,对粘土、粉质
(3).根据本工程的工程重要性等级、场地复杂程度以及地基复杂程度,按照《岩土工粘土及粉土采用变水头法。 程勘
察规范》第3.1条划分:
工程重要性等级:拟建工程为一级; 场地的复杂程度:二级场地; 地基的复杂程度:二级地基。 综合确定勘察等级为甲级。 3.工作方法
本次勘察工作方法如下: (1).钻探野外鉴别土层性质
e直剪试验:测定地基土强度参数C、φ值,计算地基土强度,为基础设计及基坑支护提供参数,包括快剪和固结快剪。
f三轴压缩试验:根据施工进度、地层条件,以尽可能模拟符合建筑和地基土的实际受力状况而进行的三轴压缩试验。通过测定地基土的抗剪强度指标,准确地确定地基土的承载力,为基坑支护设计提供反映建筑物和地基土的实际受力状况下的抗剪强度参数。其成果除提供抗剪强度指标外,还包括摩尔圆及其强度包线。试验方法包括不固结不排水剪(UU)和固结不排水剪(CU)。
g压缩试验:测定地基土的压缩系数和压缩模量,用于分层评价地基土变形特性和进行沉降验算。压缩试验施加的最大压力应大于土的有效自重压力和可能
的附加压力之和。一般加至400-800kPa,高层建筑下全部加至3200kPa,并提供各级压力孔隙比、压缩系数、压缩模量和各级压缩曲线;满足绘制完整的e—lgP曲线的需要,以求得先期固结压力、压缩指数、回弹模量及回弹再压缩模量。可进行考虑应力历史条件下的固结沉降计算及进行因基坑开挖卸荷而引起的回弹量的计算。
h单轴抗压强度试验:测定岩块的单轴抗压强度及天然状态的抗剪强度指标,用于评价岩体的天然地基承载力。
i水质分析试验:测定水样中各成分的含量,用于评价地下水对混凝土、混凝土中的钢筋及钢结构的腐蚀性。
(3). 原位测试试验
标准贯入试验采用自动脱钩的自由落锤法,贯入器打入土中15cm后,开始记录每打入10cm的锤击数,累计打入30cm的锤击数为标准贯入击数。
重型动力触探试验采用自动脱钩的自由落锤法,记录每打入10cm的锤击数,累计打入10cm的锤击数为实测击数。
静力触探采用20T设备二台进行野外施工,采用双桥探头,以取得土层有关数据进行力学分层及确定有关地基参数,记录仪采用江苏溧阳市科尔仪器有限公司产LMC-D310型静探仪进行自动记录。
(4). 注水试验
试验采用套管将非试验段隔断,用水泵往钻孔中注水,观测不同时间内水位下降程度,以测定相关土层的渗透性。试验时,初次注水时水头应高出地面约0.5-1.0m,然后观测延续时间的水头高度,得到水头下降比和时间的半对数关系,当其关系曲线呈直线时说明试验成功。稳定时间不小于4小时。
4.工作量布置
本工程勘察工作量由设计院决定。塔楼位置机钻孔120m,购物广场机钻孔
100m,静力触探75m。
本工程放线系根据总图坐标,各勘探点用灵锐S82移动GPS仪定钻孔位。 完成工作量
本次勘察共完成勘探点61个
其中取土标贯孔36个, 静力触探孔25个,完成工作量如下:总进尺5799.30m,其中 机钻孔进尺4221.00m,静力触探孔进尺1582.50m,重探测试4.20m,取原状样893件,取扰动样76件,标贯试验807次。
二、场地工程地质条件 (一) 区域地质构造
无锡市区位于扬子台褶带东端。地质构造总体组成一背斜--梅园背斜(也称马山--惠山背斜)。背斜轴在钱桥--梅园一线,向西南入太湖三山岛、拖山方向。境内断裂构造发育,断裂方向有北西向、北东向、北北东向以及东西向;断裂性质以扭性平移,兼具压或张性;断裂规模长可达数十公里,断距大可至1公里以上。新构造运动表现为丘陵及岛状山体振荡上升,平原缓慢下降,部分断裂近时期仍有活动迹象。
(二)区域岩土层
无锡近场区地层隶属江南地层区苏州—长兴地层小区,自老至新发育有古生代志留系中、上统坟头群,泥盆系中、下统茅山群、上统五通组,石炭系、二迭系。中生代三迭系青龙组、侏罗系上统黄尖组、白垩系上统浦口组、古近系阜宁群以及新近系和第四系。区内大部分地区为第四系覆盖,基岩裸露区主要分布在太湖周边的低山丘陵区,主要由一套晚古生代泥盆系中、下统茅山群(D1-2ms2)和上统五通组(D3w)及夹于其中的火山岩所组成。区内N+Q地层主要分布在近场东北部地区。由太湖岸边向北新生代地层由大约40m逐渐加厚到120-160m,在港下港甚至达200m。沿和桥—阳山断裂新生代地层厚度变化也较大。此外,在综合凹
陷及白茆凹陷中有古近纪沉积。下面主要介绍区内新近系(N)和第四纪(Q)的地层划分。
1.新近系
新近纪地层伏于第四系之下,主要为一套棕黄色、青灰色等含砾泥岩或砂砾岩,上部砾岩中夹数层玄武岩,在无锡青山寺见有橄榄霞石岩和玄武岩的零星露头。厚约117.16m。玄武岩具间歇性喷溢特征,新近系与下伏古近系阜宁群为微角度不整合接触。
2.第四系
区内第四系分布广泛,从下更新统至全新统发育齐全,最大厚度120m多,一般为40-100m左右,自南向北逐渐增厚。区内第四系按沉积类型可分为低山丘陵区和湖积平原区两个沉积区。在低山丘陵区发育有中、上更新统,缺失下更新统。而在平原区则分布有下更新统、中更新统、上更新统及全新统。
(1)下更新统(Q1)
在平原区第四系底部均有下更新统,主要为一套具有一定磨圆度和分选排列的冲积相沉积。平原区以灰褐—灰黄色主砂质粘土或具细—粗—细沉积旋回陆相沉积物,其成因为河流相、河—湖相。
(2)中更新统(Q2)
该地层主要分布于丘陵及岛状山体边缘,组成标高一般为25-60m左右的二、三级基座阶地的底部或后缘。按其岩性、接触关系及岩相特征可分上、中、下三段。其下段为洪坡积相,分布在山坡脚10m高程以上,属洪坡积产物,岩性为砖红色角砾层夹砂、泥及粘土层,厚度小于4m。中段冲积相,分布于冲沟和山坡5-10m高程上,可见岩性为红棕色角砾层,含砾、砂等。上段洪坡积相,分布于山脚和岗脊上,岩性为棕红色角砾石层。
在平原区中更新统叫启东组(Q2q),启东组下段总体以灰、灰白色中、细砂、
粗砂为主,夹粉质粘土;上段为灰、灰黄色粘土、粉质粘土、粉土夹粉细砂,含铁锰质结核,层厚50-103m。
(3)上更新统(Q3)
主要分布在近场区内的山间谷地及岛状山体周围,标高一般在20m以下,最大分布高度可达百米,为区内一、二级阶地或山坡主要组成物。丘陵、岛屿地区按其成因及岩性特征可分上、下两段。下段为洪坡积相,岩性为黄棕、灰棕色角砾层,砾石以石英砂岩为主,砾径1-100cm不等,一般在10-30cm,由粗细砂及少量粉质粘土混杂胶结。
在平原区上更新统叫昆山组(Q3K),昆山组(Q3k)为灰、灰白、灰黄色粉、细砂、中粗砂,含砾中粗砂等,总体反映河流、河口—海相沉积。
(4)全新统(Q4)
遍及全区,在低山丘陵区可分洪坡积相和残坡积相。洪坡积相主要分布在坡脚、高岗上、岩性为砾石夹石英砂岩碎块和砂、泥。砾石无分选,大小悬殊。呈透境状或条带状分布,厚0.1-2m。残坡积相,岩性为灰黄色粉质粘土夹石英岩碎块和砂、砾石。砾径5-10cm,分选差,厚度小于1m。
在平原区全新统叫如东组(Q4r),如东组(Q4r)下段为灰色淤泥质粉质粘土、粉土夹泥炭,下部为灰色、深灰色淤泥质粘土、粉质粘土,上部为褐黄、灰黄夹青灰色粘土、粉质粘土;中段为灰—深灰、灰黑色淤泥质粉质粘土、淤泥质粉土、淤泥夹粉砂、泥炭等;上段为灰黄、棕黄色粉质粘土、粘土,含铁锰质氧化斑点,见螺壳、贝壳。沉积环境自下而上为滨海、滨海近岸相—河流相演变。 (三)场地地形地貌
场地主要为老居民区,地面标高最大值4.65m,最小值2.20m,地表相对高差2.45m(绝对高程,85黄海高程系统),整个场地比较平整, 地貌单元属冲湖积平原。
(四)岩土层的构成及特征
本次勘察结果表明,拟建场地在勘探深度内的地基土由粘性土和粉土组成,主要为第四纪更新世及早、中更新世的沉积土层,属第四纪冲积、淤积层,下为二叠纪沉积岩。在最大揭示深度123.0m范围内,场地土层自上而下共分为12个层次,其中(3)、(4)、 (7)、(8)和(9)层又分为2个亚层,(7)层分为4个亚层,现自上而下分述如下:
⑴层表土,拟建场地为老城区,为新近堆积,以杂填土为主,主要为碎砖,局部夹淤泥。场区普遍分布,厚度:1.60~7.70m,平均3.16m;层底标高:-4.05~2.38m,平均0.60m;层底埋深:1.60~7.70m,平均3.16m。该土层土质不均,结构松散,强度较低。
⑵层粉质粘土,灰、黄灰、灰黄色,含有少量褐色铁锰结核与灰白色条纹,可塑状态,场区普遍分布(局部暗浜处缺失),厚度:1.40~4.80m,平均3.46m;层底标高:-4.15~-1.55m,平均-2.59m;层底埋深:5.00~7.50m,平均6.36m。该土层颗粒较细,切面光滑,韧性高,干强度高,中压缩性,强度高。
⑶-1粉土,上部黄灰色,局部夹粉砂,含云母碎屑,稍-中密状态,下部灰色,夹粉质粘土,流塑状。场区普遍分布,场区普遍分布,厚度:4.30~10.00m,平均7.68m;层底标高:-12.50~-7.00m,平均-10.32m;层底埋深:10.70~16.50m,平均14.08m。该土层具有明显的层理结构,土颗粒粗,摇震反应迅速,切面无光泽,中压缩性,强度一般。
⑶-2层淤泥质粉质粘土,灰色,流塑状态,局部夹粉土。场区普遍分布,场区普遍分布,厚度:3.00~10.90m,平均6.50m;层底标高:-21.30~-12.72m,平均-16.81m;层底埋深:17.00~24.50m,平均20.58m。该土层颗粒较粗,摇震反应迅速,切面无光泽,韧性低,干强度低,高压缩性,强度低。
⑷-1层粉质粘土,灰黄色,可塑状态。场区普遍分布,场区普遍分布,厚
度:1.10~6.10m,平均3.07m;层底标高:-23.70~-16.44m,平均-19.67m;层底埋深:20.70~27.70m,平均23.51m。土颗粒较粗,切面稍有光泽,粉粒含量较高,无摇震反应,含有少量的铁锰结核,并夹有姜结石,中压缩性,强度高。 ⑷-2层粉质粘土,灰黄色,硬塑状态,局部夹粉土。场区普遍分布,场区普遍分布,厚度:1.30~7.50m,平均5.08m;层底标高:-26.85~-21.65m,平均-24.49m;层底埋深:25.30~30.50m,平均28.26m。土颗粒较粗,切面稍有光泽,粉粒含量较高,无摇震反应,含有少量的铁锰结核,并夹有姜结石,中压缩性,强度高。
⑸层淤泥质粉质粘土,灰色,流塑状态,局部夹粉土。场区局部缺失,厚度:0.00~8.10m,平均3.50m;层底标高:-32.00~-23.45m,平均-27.70m;层底埋深:27.10~35.70m,平均31.61m。该土层颗粒较粗,摇震反应迅速,切面无光泽,韧性低,干强度低,中偏高压缩性,强度低。
⑹层粉砂, 灰色,中密状态。场区普遍分布,厚度:4.40~13.20m,平均9.65m;层底标高:-38.77~-34.75m,平均-36.53m;层底埋深:38.70~42.30m,平均40.29m。颗粒较细, 切面无光泽,韧性低,干强度低,摇震反应迅速,中压缩性,强度较高。
⑺-1层粉质粘土,黄灰色,可塑状态。场区普遍分布,厚度:1.50~10.00m,平均6.29m;层底标高:-46.15~-38.38m,平均-42.81m;层底埋深:42.70~50.00m,平均46.58m。切面稍有光泽,韧性中等,无摇震反应,韧性高,干强度高,中压缩性,强度高。
⑺-2层粉土夹粉质粘土,灰色,稍密状态。场区普遍分布,厚度:1.50~10.50m,平均4.30m;层底标高:-52.85~-41.80m,平均-47.03m;层底埋深:45.80~56.00m,平均50.78m。切面无光泽,无韧性,干强度低,摇震反应迅速,中压缩性,强度一般。
⑺-3层粉质粘土,灰色,可塑状态,夹粉土。场区局部缺失,厚度:0.00~7.00m,平均4.03m;层底标高:-52.75~-47.48m,平均-50.36m;层底埋深:51.40~56.40m,平均54.12m。切面稍有光泽,韧性中等,干强度中等,无摇震反应,中压缩性,强度较高。
⑺-4层粉土, 灰色,稍密状态。场区普遍分布,厚度:1.70~10.30m,平均5.80m;层底标高:-57.65~-53.50m,平均-55.62m;层底埋深:57.00~61.50m,平均59.37m。土颗粒较细, 切面无光泽,韧性低,干强度低,摇震反应迅速,中压缩性,强度一般。
⑻-1层粉质粘土,灰黄色,可塑状态。场区普遍分布,厚度:3.00~10.50m,平均6.95m;层底标高:-66.45~-59.25m,平均-62.57m;层底埋深:62.20~69.80m,平均66.32m。土颗粒较粗,切面稍有光泽,粉粒含量较高,无摇震反应,含有少量的铁锰结核,并夹有姜结石,中压缩性,强度高。
⑻-2层粉细砂, 灰色,中密状态,局部夹软塑的粉质粘土。场区普遍分布,厚度:4.30~17.10m,平均8.47m;层底标高:-76.39~-68.40m,平均-70.78m;层底埋深:70.60~80.50m,平均74.52m。颗粒较细, 切面无光泽,韧性低,干强度低,摇震反应迅速,中压缩性,强度较高。
⑼-1层粉质粘土,灰黄色,硬塑状态,场区普遍分布,厚度:5.40~13.60m,平均10.06m;层底标高:-82.39~-79.72m,平均-81.39m;层底埋深:84.00~86.50m,平均85.19m。土颗粒较粗,切面稍有光泽,粉粒含量较高,无摇震反应,含有少量的铁锰结核,并夹有姜结石,中压缩性,强度高。
⑼J层粉细砂:灰色,中密状态。颗粒较细,场区局部分布,厚度:2.10~3.60m,平均2.85m;层底标高:-78.70~-78.60m,平均-78.65m;层底埋深:82.50~83.10m,平均82.80m。颗粒较细, 切面无光泽,韧性低,干强度低,摇震反应迅速,中压缩性,强度较高。
⑼-2层粉细砂, 灰色,中密状态,局部夹软塑的粉质粘土。场区普遍分布,厚度:11.80~23.70m,平均15.62m;层底标高:-105.00~-93.84m,平均-97.08m;层底埋深:97.20~108.70m,平均100.85m。颗粒较细, 切面无光泽,韧性低,干强度低,摇震反应迅速,中压缩性,强度较高。
⑽层粉质粘土,灰黄色、褚黄色,硬塑局部坚硬状态。场区普遍分布,厚度:0.90~5.70m,平均2.58m;层底标高:-106.30~-96.85m,平均-100.50m;层底埋深:100.20~110.00m,平均104.38m。切面有光泽,韧性高,干强度高,无摇震反应,低压缩性,强度高。
⑾层强风化基岩:结构大部分破坏,成分已变化,主要成分为长石、石英,夹云母碎屑和其它暗色矿物,岩体破碎,风化裂隙很发育,母岩为石英砂岩,场区普遍分布,厚度:6.10~14.30m,平均10.26m;层底标高:-113.70~-107.20m,平均-110.75m;层底埋深:111.20~117.40m,平均114.63m。
⑿层中风化基岩:结构部分破坏,沿节理面有次生矿物,风化裂隙发育,主要成分为砂岩,场区普遍分布,本次勘察未揭穿该层。
2.工程特性指标 (1).静力触探试验指标
静力触探试验采用双桥静力触探连续贯入法进行,依此测得的锥尖阻力和侧壁摩阻力进行力学分层,确定地基土承载力和压缩模量,根据静探试验成果统计,本工程各土层静探统计情况见下表1:
(2).标准贯入及重型动力触探试验指标
标准贯入试验采用63.5kg锤自由落体,以判别粉土、砂土液化及砂土密实度,确定各地基土承载力,共进行标贯试验807次,重型动力触探试验采用自动脱钩的自由落锤法,记录每打入10cm的锤击数,累计打入10cm的锤击数为实测击数。本工程各岩土层标准贯入及重型动力触探试验主要统计指标见表2,详细指标见标贯击数分层统计表及钻孔柱状图。
以上为标准值,各种统计指标见分层统计附表。 (3).土的抗剪强度指标
本工程土工剪切试验采用直接剪切、固快剪切、固结不排水三轴剪切和不固结不排水三轴剪切试验,经统计修正后,得到各土层的抗剪强度指标。各土层的
抗剪强度见下表3:
(4).土的压缩性指标
静力触探试验根据静力触探Ps值(MPa)按地区经验公式计算,一般粘性土: Es1-2 =3.47*1.1qc+1.01,粉土、粉砂: Es=1.86*1.1qc +0.63,室内土工试验土的压缩性指标采用加载各级垂直荷重,根据土的变形来测定;各土层的压缩性指标平均值见表4:设计时压缩性指标根据附图”综合固结曲线试验成果图”量测再计算确定。
见土工试验成果表。可以利用先期固结压力与现有的自重应力的比值判断该土层的应力状态和压密状态,根据压缩指数Cc可以计算土的压缩性。利用固结系数
Cv可以计算受压层不同时间的固结度。
(5).各岩土层承载力特征值 各土层承载力特征值的确定分别根据土工试验指标以及静力触探原位测试成果并结合地区经验综合确定。
a.根据土工试验指标采用查表法求得基本值,再根据回归修正求得标准值,再综合得特征值;
b.根据土试抗剪强度指标按规范公式fak=Mbbγ+Mdγmd+Mcck进行计算; c.根据静力触探成果按地区经验公式计算,一般粘性土:fak=45.3+86[1.1qc],粉质粘土夹粉土:fak=89[1.1qc]0.63+14.4,粉土、粉砂:f1/2ak=[91.7[1.1qc]-23]×0.85。按具体计算见下表6:
岩石承载力特征值根据重型动力触探试验和单轴抗压强度试验成果来确定,见表7 。
此岩石承载力特征值系按经验值推荐。 3.颗粒分析
本工程对粉性土、砂性土进行颗粒分析试验,以确定其颗粒组成及级配情况,并根据成果进行定名。具体成果请见分层土工试验成果统计表。 三、场地地震效应
1.地震
近场区位于下扬子断块内的苏南—勿南沙隆起上,在印支运动时该区经历了强烈的挤压褶皱运动,形成了北东向为主的复式背斜和向斜构造,局部还出现规模较大的逆冲、推覆构造。到燕山运动时该区发生强烈的断块作用,并伴有大规模的岩浆活动。自喜马拉雅运动以来,该区又经受了断块差异运动,在近场局部地区形成了徐舍凹陷和白茆凹陷,凹陷中推积了古近纪沉积(E)。而太湖及周边低山丘陵区仍处于相对隆升状态。自新构造期以来,近场区出现了整体性沉降,接受第四纪沉积,局部深凹区还堆积了新近纪晚期沉积(N2)。N+Q沉积厚度近百米,局部达200m左右。
该区新构造运动自第四纪以来已逐渐减弱,若仍未停息。区内几条主要断裂,如苏锡常断裂、顾山—虞山断裂、和桥—阳山断裂、北国—南丰断裂等,在早、中更新世仍有活动表现。历史上近场区未发生过破坏性地震。现代仍有小地震活动,但震级不高、最大仅ML2.9级。
由于近场外围地区发生过3次破坏性地震,徐舍凹陷和奔牛凹陷在第四纪仍是沉降中心,加之部分断裂在早、中更新世曾有活动,故在近场西北部、东南部及太湖中、南部地区划分出了3个潜在震源区。第一个潜源区是常州潜在震源区,第二个是昆山潜源区,第三个是宜兴潜在震源区,3个潜源区的震级上限都是6级。
近场区是新构造运动的弱活动区,历史上未发生过破坏性地震。据区域地震台网记录,自1970年至2007年6月,近场区内共记录到ML≥1.0级地震14次,其中1.0-1.9级地震9次;2.0-2.9级地震5次,最大地震为1990年5月31日2.9级地震。历史记载公元999年11月3日江苏常州5级地震(震中烈度为Ⅶ度)、1524年3月19日江苏吴县太湖里5级地震及1668年7月25日山东郯城8级地震(震中烈度为Ⅻ度),对本工程场地的影响烈度皆为Ⅵ度(表3-1和图3-4)。
区内几条主要断裂在早、中更新世虽曾有活动表现,但自晚更新世以来基本已停止活动,区内不存在晚第四纪活动断裂。区内虽有现代有小地震活动,但频次不高,震级较小。综合分析,近场区背景地震震级可定为5-5½级,未来最大潜在地震不会超过6级。
2.波速试验与场地类别
江苏省地震工程研究院承担了无锡恒隆广场工程场地地震安全性评价之波速测试工作。
依据工作要求,本次工作共进行3个钻孔的波速测试工作,孔号为孔号为DH17、DH31和DH35,测试点距1m,测试土层部分的横波速度。本工程波速测试使用仪器为XG-1型悬挂式测井系统。该仪器为井下自激自收式,精度高,避免了地表激发可能产生的干扰和误差。
仪器组成:主机、采集单元、井下探头。
仪器性能:采样率:0.05~8ms;记录长度:1024~8096点; 野外工作于2007年12月3日~2008年1月8日完成。
根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2001)中第4.1.4条规定,场地覆盖层厚度一般应按地面至剪切波速大于500m/s土层顶面的距离确定。结果见表8。
按照《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2001)中第4.1.5规定土层的等效剪切波速的计算公式为:
Vsed0/t
n
tdi/V
si
i1
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。
根据《建筑抗震设计规范》附录A,该场地抗震设防烈度为6度,设计基本地震加速度为0.05g,所属的设计地震分组为第一组。特征周期值根据场地类别和设计分组按《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2001)内插为0.52s。
4.液化判别
本工程塔楼为超高层建筑,建筑抗震设防等级为重点设防类(乙类),需对地表下20m深度范围内的饱和粉土和砂土进行液化判别,由于拟建场地地表下20m深度范围内的饱和粉土为(3)-1层粉土,经判别地基土DH35孔个别点为液化,该孔IlE=1.81,属轻微液化,因基坑深度大于该层,可不考虑液化影响。液化判别结果见表8
5.抗震地段划分
根据本次勘察成果,按《建筑抗震设计规范》第4.1.1条,因为老城区,表土较厚,但相对分布深度比较均匀,属可进行建设的一般场地。
考虑到本工程塔楼为超高层建筑,业主委托江苏省地震工程研究院进行场地地城安全性评价。涉及到安全性评价方面的内容以《场地安全性评价报告》为准。 四、气象及水文地质条件
(一)水文条件
无锡市气候温和湿润,雨量充沛,属长江下游季风温湿气侯带。据无锡气象台统计资料:年平均降水量为1290.5 mm,但从多年降水量资料分析,年际变化较大,1954年年降水量达1521.3mm,而1978年年降水量仅569.1mm。年平均蒸发量为1241.3mm,年平均相对湿度79%,年平均气温15.4℃,极端最高气温37.7℃(85年7月),极端最低气温-8℃(86年1月)。气候总的特点是:冬季偏北风占多,受海洋季风的影响,炎热湿润,春夏之交多“梅雨”,夏末秋初有台风,干湿冷暖时来适量,春夏秋冬季节分明。
无锡市地表水系十分发育,河网密布,河湖水位的变化与降水量年际、年内的变化基本一致,稍有滞后,从近几十年来资料反映,市区多年平均水位为3.08m,历史最高水位4.88m(1991年),最低水位为1.93m(1934年)(上述水位均为吴淞高程,黄海高程=吴淞高程-1.826m)。
(二)地下水水位
拟建场地与地基基础设计施工有关的主要含水层有:
1、上部⑴层表土中地下水:属上层滞水-潜水类型,主要接受大气降水及南侧侧向河流渗漏补给,本场地3-5年最高地下水位为3.0m,其水位随季节、气候变化而上下浮动,年变化幅度在1.0m左右。本次勘察期间经现场采用挖坑法8小时后测得该场地上层滞水的稳定水位,共测得27只机钻孔中的水位,具体见剖面图,
统计见表9:
少量越流补给。因本场地后西溪为河道,原新华书店位置也为河道,本层水与上部上层滞水-潜水已经相通,已经是混合水位。其水位值采用表9表格。
3、(6)层粉砂中地下水:属承压水,补给来源主要为横向补给。本次水位测量位于DH35孔附近,采用PVC管至(6)层粉砂中2m段开口,管侧用干的粘土胶泥加膨胀剂封孔,24小时后测得该层承压水位时为标高-0.5m,之后一周内测得水位为-0.7m,雨前雨后基本无变化,因拆迁,该水位孔现已填埋。
(三)透孔直立管和孔隙水压力
透孔直立管目前仅保留三只,小学内、总工会北和华北大厦北各1只,测得(3)-1层粉土中地下水数据为地表下1.195m、0.855m和1.28m。根据1周1次的频率,除雨天外其它基本无变化。水位测量结果与挖坑法结果一致。
本场地完成三只三组共9只孔隙水压力孔,根据现场检测到的8只数组成果,孔深下5m为37.4-55.5 kPa,孔深下8m为60.6-65.4kPa,孔深下17m为
136.1-152.1kPa。根据1周1次的频率,除雨天外有细微变化外其它基本无变化。根据孔隙水压力计算地下水位深度,与挖坑法结果一致,因降水未开始,孔隙水压力目前变化不大。
(四)土层渗透性指标
拟建场地有基坑影响深度范围内各地基土层进行了室内渗透试验,其成果详见表10。
表11:
坑设计前建议进行专门的水文地质勘察。
(五)水质分析
拟建物基础位于地下水位以下,根据本场地钻孔水质分析成果,见表12。
和表12.2.5-1
的评价规定综合评定如下:
⑴、按环境类型III,水中腐蚀介质SO2-4和Mg2+含量及总矿化度含量判定,场地地下水对混凝土结构无腐蚀性。
⑵、按土层渗透性,pH值、腐蚀性CO2含量及HCO-3含量判定,场地地下水对混凝土结构无腐蚀性。
⑶、按水中Cl-总含量(Cl-+SO2-4×0.25)判定,在长期侵水状态下地下水对钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性,在干湿交替状态下地下水对钢筋混凝土结构中的钢筋有弱腐蚀性。对钢结构有弱腐蚀性
拟建场地周围无化工厂及污染源。且无锡地区降水量较充沛,土中易溶盐极易渗透至地下水中。根据区域易溶盐分析资料及场地水质分析结果,判定场地土对混凝土结构和钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性,对钢结构有弱腐蚀性。 五、岩土工程评价
(一)场地稳定性评价
经勘察,场地内未发现全新世活动断裂,另据区域地质资料及附近地区工程
地质资料,在其周围也不存在活动断裂,无锡地区抗震设防烈度为六度。据历史记载,近一千年内在其四十公里范围内未发生过五级以上的地震,因此本场地为稳定场地。
(二)天然地基基础评价
根据本工程地基土的分布及基础埋藏深度,(1)、((2)、(3)和(4)号购物广场群楼下地下室开挖到21.65m,正好至(4)-2层粉质粘土顶板。经验算该土层承载力可以满足要求,按一般情况其附加应力已很小,沉降量不会大,但由于地下水作用,与其它地下室抗浮问题将引起差异变形,建议与其它地下室一起全部采用桩基,以减少差异变形及内在应力。
(三)桩基础评价 1、桩型及持力层选择
设计正负零为3.5m(黄海高程),购物广场共有7层,楼高32m,另设3层地下室及1层地下夹层,地下室深度21.65m;西塔楼41层,高度216m,东塔楼47层,高度245m,另设3层地下室及1层地下夹层,地下室深度21.65m,天然地基无法满足要求,必须采用桩基础。
根据地区工程经验结合无锡地质情况,可以采用的桩型有高强度预应力管桩和钻孔灌注桩。比较如下表13:
本次勘察揭示, (8)-1层粉质粘土、(8)-2层粉细砂、(9)-1层粉质粘土和(9)-2层粉细砂,层位稳定,可作为钻孔灌注桩的桩基持力层。
2、地基稳定性、均匀性评价
本次勘察揭示:拟建场地以(8)-1层粉质粘土、(8)-2层粉细砂、(9)-1层粉质粘土和(9)-2层粉细砂全场分布,各土体分布基本均匀,较稳定较均匀,综合评价拟建物场地为较稳定较均匀地基。
3、桩基参数
根据国家行业标准《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-2008)的有关规定,按照土工试验成果结合地区经验,提供各土层的桩侧极限侧阻力标准值qsik和桩端极限端阻力标准值qpk,详见下表14:
单桩承载力估算,估算方法采用《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-2008)第5.3.5条,计算公式为:
Quk= uΣqsikli + qpkAp
根据建筑物及场地情况,按上述桩基方案分别假设估算钻孔灌注桩的单桩极限承
行估算,以上结果是根据几个钻孔土层分布情况估算得到的,未考虑桩身强度、施工对质量的影响及大直径钻孔灌注桩(d≥800mm)的尺寸效应。桩基单桩承载力特征值的确定必须根据静载荷试验成果结合规范规定的有关方法综合确定。
静载荷试验要求吨位较大,可采用锚桩和堆载相结合的方法进行。亦可在钻孔灌注桩内部预埋压力计估计单桩承载力。
5.桩基变形估算
按《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ72-2002)所规定的高层建筑控制其总沉降量及整体倾斜,计算方法可采用规范所使用的等代深分层总和法,压缩模量选用自重压力到自重应力与附加压之和压力段(计算时就按综合固结曲线取值)所对应的数值。公式可采用: s=η*ψs1ψs2Σ(Poihi/Esi)
其中:Po为有效附加应力 (kPa);
poi为桩端下第I土层中的平均有效附加压力(kPa); η桩端入土深度修正系数,η=1-0.5Pcz/Po; ψs1为桩侧土性修正系数; ψs2为桩端土土性修正系数。
按桩端处的有效附加压力P0=2640kPa进行估算S=174.36mm,因上部荷载未提供,以上结果系根据估算荷载估算,仅供参考,实际桩基变形会远小于该数值。6.沉桩的可能性及桩基施工中注意的问题
桩基工程桩施工前应先试桩,以保证单桩承载力达到设计要求。宜平整场地或基坑开挖到一定深度到硬土层后再进行施工。施工时应注意以下几个问题:
(1)本场地(6)层、(7)-4层、(8)-2层和(9)-2层粉细砂局部为密实状,钻孔灌注桩钻在这些土层中钻进时可能会遇到钻进速度缓慢的情况,钻进行时间长,会使桩身局部夹泥,影响单桩承载力。
(2)本场地(7)-1层、(8)-1层和(9)-1层,钻孔灌注桩应选择合适的泥浆浓度,防止缩颈,硬塑粉质粘土中夹有少量姜石,应严格控制沉碴厚度。
(3)(9)-2层粉细砂中夹有砂砾结石沉桩至95m以下,施工桩机需换合适的钻头。
(4)深长钻孔灌注桩由于目前国内的施工水平不参差不齐,这些都是影响单桩承载力的因素,业主应选择施工力量强的施工队伍,以保证施工质量。
(5)采用后注浆工艺增加侧壁摩阻力和桩底端阻力,以提高单桩承载力,消除安全隐患,提供设计安全系数。新的桩基技术规范有5.3.10专门估算承载力。
7.施工对环境的影响
本工程钻孔灌注桩施工时可能产生较多泥浆,可能对环境产生不良影响,故施工过程中必须及时外运,加速沉淀,必要时加入固化剂,严禁泥浆外泄或排入城市管网系统。
(五)差异荷载及变形处理
本工程塔楼与购物广场荷载差异较大,特别是平面不规则会出现差异沉降,为防止建筑物变形不一致,产生开裂,影响建筑物使用,报告建议如下:
1. 先施工荷载较大的,待沉降量趋于稳定或下降到一定数值后再进行荷载较小建筑物的施工;
2. 交界处基础脱开设置沉降缝或施工缝(后浇带),变形达到相同的沉降速率时封闭后浇带;
3.在不影响建筑使用功能的条件下,适当增加裙房上部结构刚度,如适当加厚底板或增加剪力墙等,增加整体稳定性,减少差异沉降。
六、基坑分析与评价
本工程地下车库基坑范围较大,地下室深度为正负零3.50m下21.65m,地面标高最大值4.65m,最小值2.20m,基坑开挖深度为22m左右,因基坑周边未布置钻孔,现根据基坑内勘察对基坑作以下分析:
(一)基坑周边环境调查
场地西为健康路,距离16m,北侧为人民路,距离10m,有规划中的地铁通过。东为35KV三凤变电所,南侧6m外为后西溪路。根据区域资料:人民路部分段、西溪路原为河道回填。
(二)基坑设计有关参数
根据业主要求,本次勘察土工试验对基坑内和底部土样进行了直接剪切、固快剪切、固结不排水三轴剪切和不固结不排水三轴剪切试验、渗透试验、回弹试验,请设计人员根据基坑过程中具体的工况选择其抗剪强度指标。根据地区经验剪切指标一般采用固快剪切试验成果。基坑设计有关参数见表16
(三)基坑支护
基坑深度范围内土层,主要为⑴层表土,拟建场地为老城区,为新近堆积,该土层土质不均,结构松散,强度较低,粘聚力低,对基坑不利;⑵层粉质粘土中压缩性,强度高;⑶-1粉土中压缩性,强度一般,会产生流砂现象,对基坑不利;⑶-2层淤泥质粉质粘土局部夹粉土高压缩性,强度低,易蠕变,对基坑不利;⑷-1层粉质粘土中压缩性,强度高;⑷-2层粉质粘土中压缩性,强度高。
1、
基坑工程安全等级
本工程周边环境比较复杂,南侧和北侧局部填土较厚,为原河道,其周边东西北侧管网众多,北侧为以后的地铁规划,基坑深度大,综合确定基坑工程安全等级为一级。
2、支护主体结构
根据现场施工条件,结合场地土质情况,支护主体结构建议采用地下连续墙或大直径钻孔灌注桩,再用力柱桩进行内支撑。
3、地下室抗浮评价
本工程地下车库基坑范围较大,地下室深度大,地下室的自重小于地下水浮力,必须设置抗浮桩。
计算浮力时,设计正负零标高为3.5m结合历史最高水位3.06m(1991年),抗浮设计水位建议采用3.06m。
计算抗浮桩的单桩抗拔极限承载力可按下式估算:
Qul=u1/nΣλiqsikli
有关桩基参数见表14。单桩抗拔承载力应通过现场抗拔静载荷试验确定。 4、基坑底抗渗透稳定性验算
本工程基坑底存在(3-1)层粉土和 (6)层粉砂,该层赋存微承压水,(6)层粉砂承压水头按-0.5m估算。
按以下公式H=(rw/r)*h计算
其中:H――基坑开挖后不透水层的厚度(m); h――承压水头高于含水层顶板的高度(m); rw――水的重度; r――土的重度。
H=(8.9/18.9)*28*1.1=14.5(m)
验算结果表明:基坑开挖后不透水层的厚度远远小于14.5 m,坑底会产生渗透性破坏,应采取降低(6)层粉砂中赋存的微承压水的措施,水位降至基坑底标高下1.0m。
5、基坑中心回弹量估算 基础长度l(m) 180 基础宽度b(m) 180
基础底面自重压力Pc(kPa) 240 沉降计算经验系数ψs 1
基坑基底下 层底深度 有效重度 回弹模量
h γ Eci 层 号 (m) kN/M^3 MPa
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 4-1 2.00 9.3 28.25 4-2 4.00 8.9 19.90 5 2.70 8.1 23.20
6 10.60 8.7 52.28 7-1 7.30 9.2 19.90
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 基坑中心点最大回弹量S'=24.14mm 沉降计算经验系数ΨC=1.00
基坑中心点最大回弹量Sc=ΨC*S'=24.14mm (四)、止水、排水和降水措施
1、本工程地下水位较高,地表水较丰富,由于抗浮和渗透性破坏基坑开挖后坑底如不降低水位会破坏。(3)-1层粉土和(6)层粉砂出水量较大,应进行专门的降水设计,建议在周边形成止水帷幕后再采用降水,同时在坑边进行施工排水。止水帷幕可采用高压旋喷桩,止水深度应进入(7-1)层一定深度。根据规范有关规定,施工期间应有临时抗浮施工措施,以防破坏地下室底板。
2、基坑涌水量估算
基坑涌水量估算按承压水非完整井类型,公式按:
Q2.73k
MS
lg(1RMlMr)llg(10.2r)
00
按降水井长度35m,滤水管6m[在(3)-1层粉土和(6)层粉砂段分别开口],影响半径125m估算,基坑涌水量为569m3/天,以上为估算,专门降水设计时按现状进行。
3、止水帷幕封闭后基坑开挖时为减小周边水体对支护主体的侧壁影响,可以在止水帷幕外侧适当抽水,基坑开挖时封闭后的赋存水体尚应排除,以保证顺利施工。
4、降水对周围环境的影响
基坑降水对周围建筑物的影响,主要表现在两个方面:其一是降低地下水位后,在基坑附近形成较大的水力坡度,进而有产生潜蚀和管涌的可能,使粗颗粒
土中的细小颗粒流失而重新排列压密,引起地面变形;其二是地下水位下降引起的有效应力增加,而对下部土体产生的附加压缩变形。降水时建议进行坑外补水,防止对基坑边的管线和道路产生不良影响。
(五)、其它注意事项
1、设计时除进行本报告建议的计算外,尚应进行其它规范规定的验算。 2、基坑、基槽开挖过程中存在很多意外情况,如地面超载、雨水冲刷等,必须对其有充分的估计,采取必要的应急预防措施。
3、基坑开挖过程建议施工单位对基坑进行监测,进行实时观察,做好预测预报工作。
4、当基坑开挖接近底板标高30cm左右时,应注意保持坑底土的原状结构,防止水浸和暴露,并应及时进行基础施工。 七、现场监测与检验
由于本工程建筑物层数较高,基坑深度较大,高层施工和基坑施工过程必须进行现场监测和检验。
根据本工程特点,按规范要求,建议采用下列方法进行:
1、建筑物变形观测:按规范要求必须对建筑物进行变形观测,按沉降观测要求进行,设置专门的沉降观测点。
2、基坑监测:应按规范对基坑回弹、土体孔隙水压力、土体水平变形(测斜)、支护主体中的内力、支撑及圈梁的水平位移、基坑内外的水位等进行监测。
3、试桩及工程桩试验与动测,按规范要求进行,监测桩身质量,检验承载力,了解变形情况等。桩基承载力测定采用静载荷试验方法,桩身质量采用动测法检测。 工程桩的检测应符合GB50007-2002《建筑地基基础设计规范》第10.1.8条和江苏省桩基检测的有关规定。 八、结论与建议
⑴.本报告为拟建场地岩土工程详细勘察报告,可作为地基基础设计时的工程地质依据。
⑵.拟建场地内未发现影响场地稳定性的不良工程地质作用,适宜进行本工程的建设。
⑶.拟建场地属可进行建设的一般场地,拟建物场地为稳定均匀地基。场地地基土由粘性土和粉土组成,主要为第四纪更新世及早、中更新世的沉积土层,属第四纪冲积、淤积层,下为二叠纪沉积岩。在最大揭示深度123.0m范围内,场地土层自上而下共分为12个层次。各土层分布情况详见工程地质剖面图,各土层物理力学指标详见有关图表。(3-2)层和(5)层为本场地主要软弱土层。
⑷.根据场区工程地质条件,结合拟建物特征及设计荷载要求,建议: 拟建购物广场建议采用钻孔灌注桩基础,根据单桩承载力估算值建议以(8)-1层粉质粘土或(8)-2层粉细砂作为桩基持力层。抗浮桩采用钻孔灌注桩,深度同购物广场桩基。
拟建东、西塔楼建议采用钻孔灌注桩基础,根据单桩承载力估算值建议以(9)-2层粉细砂作为桩基持力层。建议采用后注浆技术以增加单桩承载力。同时应注意桩身强度的影响。
⑸.场地抗震设防烈度为6度,设计基本地震加速度为0.05g,所属的设计地震分组为第一组。场地土类型为Ⅲ类。特征周期值为0.52s。
⑹.本次勘察期间测得场地浅部地下水位较高,常年变化幅度在1m左右。判定场地下水土对混凝土结构和钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性,对钢结构为弱腐蚀性。
⑺.本工程勘察等级为甲级,基坑工程安全等级为一级,基坑开挖时,应进行专门的基坑支护设计。工程设计抗浮水位建议采用3.06m。基坑应进行降水,止水帷幕建议采用高压旋喷桩,止水深度应进入(7-1)层一定深度。施工期间应有临
时抗浮施工措施,以防破坏地下室底板。 九、说明
⑴.本报告所提供的坐标为城市坐标,标高为85黄海高程,高程系根据南侧高程引测点引测,BM=3.361m(有钢钉红漆标志)。施工前应与基准点进行复核,消除各时段高程误差。
⑵.文物保护单位及需保留的建筑物在施工之前建议先搬迁至施工结束后再回迁。
⑶.因勘察施工时部分民宅未拆除,部分钻孔有所偏位,详见勘探点平面布置点图。
⑷.本次勘探点的种类、数量由设计院提供(见附图),部分勘探点不在建筑物周边、角点位置、部分勘探点间距过大,基坑内河道及基坑外未布置钻孔,建议增加工作量。以前出的成果资料以本报告为准。
⑸.本报告使用过程中如发现有疑问,请与我公司联系。本场地原为老城区,上部土体分布比较复杂,民居内有水井等不明物,基坑开挖时请及时通知我公司验槽。