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文档简介
第一章岩土工程勘察基本技术要求
第一节岩土工程勘察的分级第二节岩土工程勘察的阶段第三节岩土工程勘察的方法第一节岩土工程勘察分级一岩土工程勘察等级划分:按照工程重要性等级、场地复杂程度等级和地基复杂程度等级三个指标划分为三级:1甲级:至少有一个指标为一级;2乙级:除甲级、丙级之外的;3丙级:三个指标均为三级。4岩质地基上的一级工程,当场地复杂程度等级和地基复杂程度等级均为三级时,可定为乙级。二工程重要性等级:主要根据建筑物破坏造成的生命和财产经济损失、社会影响、修复可能性等分为三级:工程重要性等级破坏后果工程类型一级很严重重要工程二级严重一般工程三级不严重次要工程第一节岩土工程勘察分级
工程重要性等级划分目前尚无定论。对住宅和公用建筑大致30层以上为一级;7~30为二级;≤6层为三级。《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)
《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)根据地基复杂程度、建筑物规模、功能特征及由于地基问题造成建筑物破坏和影响建筑物正常使用的程度将地基基础设计分为甲级,乙级和丙级三个等级。
地基基础设计等级设计等级建筑和地基类型甲级重要的工业与民用建筑;30层以上的高层建筑;体形复杂,层数相差超过10层的高低层连成一体的建筑;大面积的多层地下建筑物(如地下车库,商场和运动场等);对地基变形有特殊要求的建筑物;复杂地质条件下的坡顶建筑物(包括高边坡);对原有工程影响较大的新建建筑物;场地和地基条件复杂的一般建筑物;位于复杂地质条件及软土地区的2层及2层以上的地下室基坑工程。开挖深度大于15米的建筑。周边环境要求保护高的基坑工程乙级除甲级和丙级以外的工业与民用建筑丙级场地和地基条件简单、荷载分布均匀的≤7层民用建筑和一般的工业建筑物;次要的轻型建筑物第一节岩土工程勘察分级4.2.3场地复杂程度等级:根据建筑抗震稳定性、不良地质作用发育程度、地质环境破坏程度、地形地貌条件和地下水条件五个指标划分为三级:一符合下列条件之一为一级场地(复杂场地):1建筑抗震危险地段;2不良地质作用强烈发育;3地质环境已经或可能受到强烈破坏;4地形地貌复杂;5有影响工程的多层地下水、岩溶裂隙水或其他水文地质条件复杂,需专门研究的场地二符合下列条件之一者为二级场地(中等复杂场地):1建筑抗震不利地段;2不良地质作用一般发育;3地质环境已经或可能受到一般破坏;4地形地貌较复杂;5基础位于地下水位以下场地。第一节岩土工程勘察分级三符合下列条件者为三级场地(简单场地):1地震设防烈度≤6度,或建筑抗震有利地段;2不良地质作用不发育;3地质环境基本未受破坏;4地形地貌简单;5地下水对工程无影响场地。四分类指标解释:(一)建筑抗震稳定性:
GB50011-2010规定,选择场地时应根据地质,地形,地貌条件将场地划分对建筑抗震有利、一般、不利和危险地段。1危险地段:2不利地段:3一般地段:4有利地段:地段类别地质、地形、地貌有利地段稳定基岩,坚硬土,开阔、平坦、密实、均匀的中硬土。一般地段不属于有利、不利、危险的地段。不利地段软弱土,液化土,条状突出的山嘴,高耸孤立的山丘,陡坡、陡坎、河流及边坡的边缘,平面分布上成因、岩性和性状明显不均匀的土层(含古河道、疏松的断层破碎带、暗埋的塘滨沟谷及半填半挖地基)等,高含水量的可塑黄土,地表存在可塑性裂缝等。危险地段地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等以及发震断裂带上可能发生地表错位的部位;
场地土的类型划分和剪切波速范围划分第一节岩土工程勘察分级(二)不良地质作用发育程度:1强烈发育:指泥石流沟谷、崩塌、滑坡、岸边冲刷、土洞、塌陷、地下水强烈潜蚀等极不稳定的场地,这些不良地质作用直接威胁工程安全。2一般发育:虽有上述不良地质作用,但并不强烈,对工程安全影响不严重。(三)地质环境破坏程度:地质环境指人为和自然因素引起的地下采空、地面沉降、地裂缝、化学污染、水位升降等。例如采矿引起的地下采空、抽吸地下液体引起的地面沉降、地裂缝和地面塌陷,修建水库引起的岸边再造、浸没、土壤沼泽化,排出废液引起的地下污染,等等。1受到强烈破坏:对工程安全产生直接威胁,如浅层采空,地面沉降盆地边缘地带,横跨地裂缝,蓄水沼泽化等。2受到一般破坏:虽有上述现象,但并不强烈,对工程安全影响不严重。(四)地形地貌条件:除地表地貌外,还应注意原始地貌和基岩和软弱夹层地产状指地形起伏和地貌单元(尤其是微地貌)的变化情况。
1山区和丘陵区场地地形起伏大,工程布局困难,挖填土石方量大,土层分布较薄,下伏基岩面高低不平,地形地貌条件较复杂;
2一个建筑场地跨过多个地貌单元,复杂或较复杂;
3平原场地地形平坦,地貌单元均一,土层厚度大且结构简单,地形地貌条件简单。第一节岩土工程勘察分级4.2.4地基复杂程度等级:1符合下列条件之一者为一级地基(复杂地基):1)岩土种类多,很不均匀,性质变化大,需特殊处理;2)严重湿陷、膨胀、盐渍、污染的土和多年冻土,以及其他情况复杂,需专门处理的岩土。2符合下列条件之一者为二级地基(中等复杂地基):1)岩土种类较多,不均匀,性质变化较大;2)除上述规定外的特殊性土。3符合下列条件者为三级地基(简单地基):1)岩土种类单一,均匀,性质变化不大;2)无特殊性土。第一节岩土工程勘察分级一岩土工程勘察等级划分:按照工程重要性等级、场地复杂程度等级和地基复杂程度等级三个指标划分为三级:1甲级:至少有一个指标为一级;2乙级:除甲级、丙级之外的;3丙级:三个指标均为三级。4岩质地基上的一级工程,当场地复杂程度等级和地基复杂程度等级均为三级时,可定为乙级。第二节岩土工程勘察阶段
勘察阶段分为可行性研究勘察阶段,初步勘察阶段和详细勘察阶段三个阶段。地质条件复杂或有特殊施工要求的重要工程地基,还应进行施工勘察,它不是一个固定阶段。可行性研究勘察阶段:符合选址或确定场地的要求;初步勘察阶段:符合初步设计或扩大初步设计要求;详细勘察阶段:符合施工图设计要求。地质条件简单,面积不大或有较多经验积累场地,可简化勘察阶段,但勘察工作布置应按照详细勘察阶段要求布置。4.3.1房屋建筑和构筑物勘察总体要求:房屋建筑和构筑物包括:一般房屋建筑、高层建筑、大型公用建筑、工业厂房和烟囱、水塔、电视电讯塔等高耸建筑物。勘察内容要求:1查明场地和地基的稳定性、地层结构、持力层和下卧层的工程特性、土的应力历史、地下水条件及不良地质作用;2提供满足设计及施工要求的岩土技术参数,确定地基承载力,预测地基变形性状;3提出地基基础、基坑支护、工程降水、地基处理及施工方案的设计的建议;4提出对建筑物有不良影响的不良地质作用的防治方案建议;5抗震设防烈度≥6度的场地,进行场地和地基的地震效应评价。第二节岩土工程勘察阶段一可行性研究勘察阶段:对拟建建筑物场地稳定性和对拟建建筑物是否合适做出评价。1收集区域地质、地形地貌、地震、矿产、当地工程地质、岩土工程和建筑经验等资料。2踏勘,了解场地地层、构造、岩土性质、不良地质作用和地下水等工程条件。3地质条件复杂或研究程度低,据具体情况进行工程地质测绘和调查和必要的勘探工作。4两个以上场地比选,选择分析,明确选择场地范围和应避开的地段,确定最优场地方案。一般性勘探点:为查明地基主要受力层性质,满足地基(包括桩基础)承载力评价等一般常规性问题的要求而布设的勘探点。控制性勘探点:为控制场地地层结构,满足场地、地基基础和基坑工程的稳定性、变形评价的要求而布设的勘探点。技术性勘探点:在勘探点中进行取样和原位测试及其他测试的勘探点第二节岩土工程勘察阶段二初步勘察阶段:(一)主要工作对拟建建筑物地段的稳定性进行评价,主要包括以下工作:1收集文件,资料,地形图。2初步查明场地质构造、地层结构、岩土工程特性和地下水埋藏条件等。3初步查明场地不良地质作用的成因、分布、规模、发展趋势,并对场地稳定性进行评价。4抗震设防烈度≥6度的场地,进行场地和地基的地震效应初步评价。5季节性冻土地区,调查场地土的标准冻结深度。6初步判定水土对建筑材料的腐蚀性。7高层建筑初步勘察时,对可能采取的地基基础类型、基坑开挖与支护、工程降水方案进行初步分析评价。(二)勘探工作布置:1要求:1)勘探线垂直于地貌单元、地质构造、地层界线布置;2)每个地貌单元均有勘探点,交接部位和地层变化较大地段,加密勘探点;3)地形平坦区,网格状布置勘探点;第二节岩土工程勘察阶段4)岩质地基勘探线和勘探点布置和孔深,根据地质构造、岩体特性、风化情况按照当地标准或经验确定。5)土质地基按照以下要求进行:初步勘察勘探线和勘探点间距地基复杂程度等级勘探线间距(m)勘探点间距(m)一级(复杂)50~10030~50二级(中等复杂)75~15040~100三级(简单)150~30075~200
初步勘察勘探孔深度注:1不适应于物探;2控制孔比例1/5~1/3,每个地貌单元均有勘探点。工程重要性等级一般孔深度(m)控制孔深度(m)一级(重要)≥15≥30二级(一般)10~1515~30三级(次要)6~1010~20第二节岩土工程勘察阶段
孔深调整:同样适合详细勘察阶段的调整
A)勘探孔地面标高与预计整平标高相差较大,按照差值调整;
B)预定深度内遇到基岩,控制孔按照要求到达基岩适当深度,一般孔到达确认的基岩后即可中止钻进;
C)预定深度内有厚度较大,分布均匀的坚实土层(如碎石土,密实砂,老沉积土),控制孔按照要求到达规定深度,一般孔深度适当减小;
D)预定深度内遇到软弱土层,勘探孔深度适当增加,部分控制孔应穿透软弱土层或到达预计控制深度。
E)重型工业建筑,根据结构和荷载特点适当增加孔深。6)取样和原位测试要求:技术孔①技术孔应结合地貌单元、土层结构和土的工程性质布置,数量占总钻孔数量的1/4~1/2;②采样数量和原位测试竖向间距按照地层特点和土的均匀程度确定,每层土取样和原位测试数量≥6个。竖向间距一般1~2m。7)水文地质工作:①调查含水层埋藏条件、地下水类型、补给排泄条件、各层地下水位及其变化幅度,必要时设置长期观测孔,监测水位变化。②需地下水位等位线图,根据地下水埋藏条件和层位,统一量测地下水位。③地下水可能浸湿基础时,取水样评价腐蚀性。三详细勘察阶段:(一)工作:1收集文件和附有坐标的建筑总平面图,整平标高,建筑物的性质、规模、结构、荷载特点、基础型式、埋置深度、允许变形等资料。2查明场地不良地质作用的成因、分布、规模、发展趋势和危害程度,提出整治方案建议。3查明建筑范围内岩土层类型、深度、分布、工程特性,分析评价地基的稳定性、均匀性和承载力。4需进行沉降计算的建筑物,提供地基变形计算参数,预测建筑物变形特征。5查明埋藏的河道、沟浜、墓穴、地下洞穴(包括防空洞)、孤石等对工程不利的埋藏物。6查明地下水的埋藏条件,提供地下水位及其变化幅度。7季节性冻土地区,提供场地土的标准冻结深度。8判定水和土对建筑材料的腐蚀性。9抗震设防烈度≥6度的场地,进行场地和地基的地震效应评价:划分场地土类型和场地类别;划分建筑抗震危险、不利、有利地段;判定饱和砂土和粉土的液化并计算液化指数,判定液化等级。10采用桩基础时,还应符合桩基础勘察要求(提供桩基础设计所需参数,确定桩基承载力,提出桩基础类型、长度和施工方法建议);进行基坑开挖与支护及降水设计时,还应符合基坑工程勘察要求(提供设计所需参数C/φ/γ/k,支护及降水方案,开挖和降水对环境的影响)。11详细勘察应论证地下水在施工期间对工程和环境的影响。对情况复杂的重要工程,需论证使用期间水位变化和需提出抗浮设防水位时,应进行专门研究。(二)岩质地基勘探线和勘探点布置和孔深,根据地质构造、岩体特性、风化情况按照当地标准或经验确定。(三)土质地基勘探线和勘探点布置和孔深:1勘探点间距:控制孔比例在GB50021-2001中并未明确规定,一般应≥1/3总钻孔数地基复杂程度等级勘探点间距(m)复杂(一级)10~15中等复杂(二级)15~30简单(三级)30~502勘探点布置:1)布置在建筑物周边线和墙角(承重墙/柱轴线,四角);2)同一建筑范围内主要受力层或有影响的下卧层起伏较大时,加密勘探点;3)重大设备基础单独布置勘探点;重大动力机器基础和高耸建筑物(构筑物)勘探点不少于3个。4)勘探手段:钻探+触探相结合。复杂地质条件、湿陷性土、膨胀岩土、风化岩和残积土地区,宜布置少量探井。5)高层建筑:满足地基均匀性评价要求,≥4个;3勘探孔深度要求:1)≥地基变形计算深度加1~2m;满足地基变形计算需要;(起控制作用)2)满足地基承载力和软弱下卧层验算要求;3)满足支护体系和工程降水设计要求;4)满足对不良地质作用追索要求。详细勘察阶段勘探孔深度从基础底面算起(已知基础类型和埋深时):1)一般孔能控制地基主要受力层,当b≤5m时,条形基础勘探孔深度≥3b;单独柱基础≥1.5b且不小于5m。2)高层建筑和需作变形计算的地基:控制孔深度大于地基变形计算深度;一般孔达到基底下0.5~1b且深入稳定分布的地层(此范围内无稳定分布地层时加深钻孔)。3)仅有地下室的建筑和高层建筑的裙房:当不能满足抗浮设计要求,需设置抗浮桩和锚杆时,深度满足抗拔承载力要求;4)有大面积地面堆载和软弱下卧层:适当加深控制孔深度;3勘探孔深度要求:控制孔深度经验值基础底面宽度b(m)控制孔深度经验数据(基底以下深度)软土一般粘性土、粉土和砂土老堆积土、密实砂土和碎石土≤53.5b3~3.5b3b5<b≤102.5~3.5b2~3b1.5~3b10<b≤202~2.5b1.5~2b1~1.5b20<b≤401.5~2b1.2~1.5b0.8~1b>401.3~1.5b1~1.2b0.6~0.8b第二节岩土工程勘察阶段5)上述规定深度内遇到基岩或厚层碎石土等稳定地层时,勘探孔深度据具体情况调整。
其他要求:1)建筑总平面内裙房或仅有地下室的部分(或当基底附加压力Po≤0时):控制孔深度可以适当减少,但应深入稳定分布的地层,且根据荷载和土质条件不宜少于0.5~1b2)地基变形计算深度,对中、低压缩性土可取附加压力等于上覆土层有效自重压力20%的深度;对高压缩性土可取附加压力等于上覆土层有效自重压力10%的深度.3)需进行地基处理时,深度满足地基处理设计和施工要求;采用桩基础时满足桩基础勘察要求。第二节岩土工程勘察阶段(四)取样和原位测试:1、技术孔数量根据地层结构,地基土均匀性、工程特点确定。且不应少于勘探孔总数的1/2.钻探取土试样孔的数量不应少于勘探孔总数的1/3;2、每个场地的每一主要土层,取样和原位测试数量≥6个(件);当采用连续记录的静力触或动力触探为主要勘探手段时,每个场地不应少于3个孔;3、地基主要受力层内,厚度>0.5m的夹层和透镜体,应取样和原位测试;4土层性质不均匀时,取样和原位测试数量增加。
例题1某单位拟建一栋六层住宅,长80米,宽11.28米。采用砖混结构,条形基础。该场地等级为一级。试设计详细勘察阶段的钻孔种类、数量、间距和深度。解:勘察阶段为详细勘察阶段,勘察等级为甲级。六层,采用砖混结构,条形基础。其他条件未知。规范按照地基复杂程度等级决定钻孔间距。本例为复杂场地,勘察等级为甲级,地基等级未知,一般按照邻近场地地基等级大致确定。本例为一级场地,但无地区经验,可以推断地基等级为三级的可能性不大,但是又没有确切资料说明该场地地基等级为一级,所以可按照二级地基设计间距,钻孔间距取15~30m。
住宅长80米,宽11.28米,按照规范要求,钻孔布置除了满足间距要求外,还应布置在建筑物周边线和角点。综上所述,钻孔间距可取20m,控制孔深度10~20m,取15m;一般孔深度6~10m,取8m。钻孔双排布置,每长边各5个钻孔。共10个钻孔按照规范要求,控制孔比例在1/3以上,本例取6个,宜均匀布置,布置在四个角点。技术孔比例1/2~2/3以上,本例取4个6个,宜均匀布置。ZK1ZK10ZK9ZK8ZK7ZK6ZK5ZK4ZK3ZK2控制孔:ZK1,ZK3,ZK5,ZK6,ZK8,ZK10技术孔:ZK1,ZK3,ZK5,ZK6,ZK8,ZK10说明:本例为《土力学地基基础》第四版P273习题6-1,原习题答案是按照旧规范得出。20m例题2(6-2):我国北方某单位建一座仓库,东西向长47.28米,南北向宽10.68米,二层,高8.1米。北方距离10米处有一荷塘。布置详勘钻孔数量、间距、深度和类别。解:根据给定条件,北方要考虑冻土因素,但本场地不是多年冻土(多年冻土地基等级为一级),加上场地附近有荷塘,所以场地地基复杂程度等级为二级,二级场地,工程重要性等级为三级,勘察等级为乙级。二级地基钻孔间距15~30m,考虑到冻土因素,取较小值,可取约16m,控制孔深度10~20m,考虑到一般仓库重要性等级较低(如果仓库中为危险品,则重要性等级为一级,深度加大),取较小值,10m;一般孔深度6~10m,取8m。钻孔双排布置,每长边各4个钻孔。共8个钻孔按照规范要求,控制孔比例在1/3以上,本例考虑到荷塘因素,取5个,宜均匀布置。技术孔比例1/2~2/3以上,本例中,所以取6~8个,宜均匀布置。约16mZK1ZK2ZK3ZK4ZK8ZK7ZK6ZK5ZK1,ZK4,ZK2或3,ZK5,ZK8为控制孔。钻孔及荷塘中取水样进行腐蚀性评价,地下水位按照荷塘常年最高水位确定。例题3(6-3):某厂拟建五层职工住宅,长37.64m,宽8.94m,砖混结构结构。建筑场地几十年前为一个大坑逐年填平。设计详勘工作量。此题为作业高层建筑岩土工程勘察(按照JGJ72-2004)4.4.1基本概念:一《民用建筑设计通则》JGJ-37划分建筑物类型:
1住宅:1~3低层;4~6多层;7~9中高层;10层以上为高层。
2公共建筑和综合性建筑:H超过24m为高层(不包括高度超过24m的单层主体结构)
3高度H超过100m时,无论住宅还是公共建筑和综合性建筑均为超高层建筑。二高层建筑岩土工程勘察等级划分:场地地基复杂程度,建筑规模和特征以及破坏后果的严重性分为甲级和乙级。高层建筑没有丙级。高层建筑岩土工程勘察(按照JGJ72-2004)勘察等级场地地基复杂程度,建筑规模和特征以及破坏后果的严重性甲级符合下列条件之一,且破坏后果很严重的勘察工程:1)30层以上或高度超过100m的超高层建筑;2)体形复杂,层数相差超过10层的高低层连成一体的高层建筑;3)对地基变形有特殊要求的高层建筑;4)h>200m的高耸构筑物或重要的高耸工业建筑物;5)坡上或邻近边坡的高层建筑或高耸构筑物;6)高度低于1,4条规定的高层建筑或高耸构筑物,但属于一级(复杂)场地或一级(复杂)地基。7)对原有工程影响较大的新建高层建筑;8)有≥3层的地下室的高层建筑或软土地区有≥2层地下室的高层建筑。乙级不符合甲级,破坏后果严重的高层建筑勘察工程高层建筑岩土工程勘察4.4.2勘察方案布设:一天然地基:根据高层建筑平面形状,荷载分布情况进行。(一)勘探点布设:1矩形高层:双排布置;不规则形状高层建筑:凸出角点和凹进阴角布置。2层数,荷载及体形变化较大处布置;3甲级高层:还应在中心点或电梯或核心筒部位布置;4单栋高层:甲级:≥5个;乙级≥4个;控制性勘探点≥勘探点总数的1/3,且不少于2个。5高层建筑群:按建筑物并结合网格状布置,相邻高层建筑勘探点可以共用。高层建筑岩土工程勘察(二)间距:15~35m之间。1甲级取较小值;乙级取较大值;2下列地段加密:暗沟、塘、浜、湖泊沉积地带和冲沟地区;岩性差异显著或基岩面起伏很大的地区;断裂破碎带、地裂缝等不良地质作用场地;3浅层岩溶发育地区:钻探+物探;(浅层地震勘探,孔间地震CT或孔间电磁波CT);钻孔间距取小值。或适当加密;溶洞和土洞密集时,在每个柱基下布置勘探孔。高层建筑岩土工程勘察(三)钻孔深度:1控制孔深度>地基变形计算深度;2箱形基础和筏形基础控制孔深度:不具备变形计算条件时,
dc=d+αc×β×bβ甲级取1.1;乙级取1.03一般孔深度>主要受力层深度,箱形基础和筏形基础一般孔深度为:
dg=d+αg×β×b
土类系数
碎石土
砂土
粉土
粘性土(含黄土)
软土αc0.5~0.70.7~0.90.9~1.21~1.52.0αg0.3~0.40.4~0.90.5~0.70.6~0.91.0同一类土,地质年代越老,越密实或地下水位深者取小值;反之取大值。4一般孔在预定深度内遇到比较稳定且厚度大于3m的坚硬地层时,钻入该层适当深度;在预定深度内遇到软弱地层应加深或穿透。高层建筑岩土工程勘察5基岩和浅层溶岩发育地区,基底下土层深度小于变形计算深度时,一般孔钻至完整和较完整基岩面;控制孔钻至完整和较完整基岩3~5m;甲级取大值,乙级取小值。(四)取样和原位测试:1竖向间距:基底下1b深度内1~2m,(地层简单时)可适当扩大距离。2每个场地的每一主要土层,取样和原位测试数量≥6个(件);3地基主要受力层内,厚度>0.5m的夹层和透镜体,应取样和原位测试;4土层性质不均匀时,取样和原位测试数量增加。5岩石样各层数量≥6个。6地下室侧墙计算,基坑边坡稳定性计算或锚杆设计的抗剪强度指标,各主要土层样≥6个。7甲级高层建筑,工程经验缺乏,研究程度较差地区,布置载荷试验取得持力层承载力特征值和变形参数。高层建筑岩土工程勘察二桩基础勘察方案布设:(一)端承桩:1平面布置:1)按照柱列线布置(能控制桩持力层面和厚度的变化)间距12~24m。2)控制孔数量占1/3~1/2。2深度:1)可压缩地层为桩端持力层(包括全风化和强风化岩石):深度满足沉降计算要求。控制孔深入预计桩端持力层以下5~10m或6d~10d,大直径桩取小值,小直径桩取大值。一般孔:深入预计桩端持力层以下3~5m或3d~5d2)一般岩质地基的嵌岩桩:勘探孔深入预计嵌岩面以下1~3d;控制孔为预计嵌岩面以下3~5d。3)花岗岩地区嵌岩桩,一般孔进入微风化岩石3~5m;控制孔进入微风化岩石5~8m。高层建筑岩土工程勘察(二)摩擦桩:1平面布置:1)沿着建筑物周边或柱列线布置,间距20~35m,桩端持力层或软弱下卧层层位变化大时,加密勘探点。2)每栋高层建筑勘探点数量:甲级≥5个;乙级≥4个;宽度大于35m的高层建筑,中心应布置勘探点。3)控制孔数量:1/3~1/22深度:1)一般孔:进入预计桩端持力层或最大预计入土深度以下≥3m。2)控制孔:到达群桩桩基础(假想实体基础)沉降计算深度以下1~2m,取:桩端平面以下附加应力=20%上覆土有效自重应力的深度;或桩端平面以下1~1.5b(b为假想实体基础宽度)。高层建筑岩土工程勘察(三)取样和原位测试:1)桩基础勘探孔深度内每一主要土层,取样和原位测试数量≥6个2)嵌岩桩端持力层岩石,取≥6个岩石饱和单轴抗压强度实验样。3)以不同风化带作桩端持力层的高层建筑勘察,甲级高层建筑控制孔应进行压缩波波速测试。按照完整性系数或波速比定量划分岩体完整程度和风化程度。高层建筑岩土工程勘察三复合地基勘察方案布设:(一)平面布置和深度:平面布置按天然地基勘察方案布设。深度按照桩基工程勘察要求确定。高层建筑岩土工程勘察四基坑工程勘察方案布设:(一)任务:与地基勘察同步进行。1初勘:查明场地环境情况和工程地质条件,预测基坑工程可能产生的岩土工程问题。2详勘:详细查明场地工程地质条件的基础上,判断基坑的稳定性,预测可能的破坏模式,为基坑工程的设计和施工提供基础资料,对基坑工程等级和支护方案提出建议(二)勘察范围和间距及深度:
1范围:平面上延伸至两倍H(基坑深度)范围;勘探孔沿着地下室周边线布置,边线外调查为主,如果要查明某些专门问题,可在边线外布置勘探点。2间距:15~30m,遇暗塘、暗浜、填土厚度变化很大、基岩面起伏很大时,加密勘探点。3深度:一般应≥基坑2H深度;对深厚软土层,控制孔应穿透软土层;降水或截水需要,控制孔穿透含水层,进入隔水层一定深度;基坑深度内,遇到微风化基岩,一般孔进入微风化岩石1~3m,控制孔超过基坑深度1~3m;4控制孔数量:占总孔数的>1/3,且每一基坑边壁上≥2个控制孔。高层建筑岩土工程勘察(三)取样和原位测试:1原位测试方法:一般粘性土用静力触探试验和标准贯入试验;砂土和碎石土用标准贯入试验及圆锥动力触探试验;软土用十字板剪切试验;设计需要时,进行基床系数试验或者旁压试验、扁铲侧胀试验。2不扰动样取样和原位测试:场地每一主要岩土层代表性数据≥6组(个);室内土工试验:主要是含水量、密度、抗剪强度、渗透试验;砂、砾、卵石层宜进行水上、水下休止角试验;例题4(6-8):北京市某高层建筑,东西向长30.1米,南北向宽20.8米,地上18层,基础埋深为6米,框架剪力墙结构。场地原为松树林,东部为河道,河顶宽15米,河底宽3米,深3米,一年前填平。设计详勘工作量(包括勘探,取样和原位测试,室内土工试验项目),破坏后果很严重。解:北京市土层厚度大,常见地层为:1)填土,厚1~8米;2)粉质粘土、粘质粉土或粉土互层,厚5~10米;3)砂卵石层;4)粘性土层。潜水水位一般在地下15m左右,承压水埋深大致在地下20m左右。根据给定条件,该场地为一级场地,地基等级为一级。层数虽然小于30层,但地质条件复杂,破坏后果很严重,勘察等级定为甲级。地基土物理力学性质参数未知,基础宽度近似取建筑物宽度20.8m。
显然会采用摩擦桩基础或摩擦端承桩基础。勘察方案布设应该同时满足天然地基、桩基础、填土和软土要求。主要以天然地基和桩基础勘察要求为主。
1按照岩土工程勘察规范GB50021-2001布孔:
按照岩土工程勘察规范详细勘察阶段中要求:一级地基钻孔间距取10~15m。甲级单栋高层建筑钻孔数不少于5个,控制孔>1/3且不少于2个。控制孔深度大于地基变形计算深度1~2m。一般孔达到基底以下0.5~1.0b深度,且深入稳定地层。可按经验变形计算深度数据设计钻孔深度。本例基础宽度b=20.8m,一般孔取基底以下1b深度,控制孔按照一般土取1.5b深度。因此,本例按照岩土工程勘察规范设计时,一般孔深度为:6+1×20.8+2≈29m;控制孔深度:6+1.5×20.8+2≈40m。(注:2指钻孔深度要超过要求深度1~2m,取2m)按照一般高层建筑荷载(每层取均布荷载20kPa),土的重度取20kN/m3,
本例因有河流,地下水位可认为接近地表。基底附加压力Po=20×18-10×6=300kPaL/b=30.1/20.8≈1.4基底以下30m,即地表以下36m,Pcz=360kPa,Pz=4×0.0583×300=69.96kPaPz/Pcz=0.194≈0.2(中低压缩性土)一般孔深度为6+1×20.8+2≈29m;控制孔深度为>6+30+2=38m。从计算分析可知,按照经验地基变形计算深度偏于安全,可以采用。ZK1ZK2ZK3ZK4ZK5ZK6ZK7ZK8ZK9控制孔5个,四个角点和中心点ZK1,3,9,7。技术孔6个以上,ZK1,2,3,7,8,9,(5)
2按照高层建筑岩土工程勘察规范(J366-2004)布孔:高层建筑地上18层,基础埋深假设为6米,框架剪力墙结构,属于对地基变形严格要求、地质条件复杂的建筑,破坏后果很严重。根据高层建筑勘察规范,勘察等级为甲级。按照高层建筑天然地基勘察要求:钻孔间距取15~35m中的较小值,暗埋的塘滨沟谷坑或不良地质作用地段适当加密。中心或电梯部位应布置钻孔。甲级单栋高层建筑钻孔数不少于5个,控制孔>1/3且不少于2个。控制孔深度大于地基变形计算深度1~2m。因钻孔间距本身按照甲级等级已经接近15m,实际上考虑到场地有暗埋的河谷负地形,按照规范应适当加密,结合岩土工程勘察规范,钻孔间距可取10~15m,场地中心应布置钻孔。
钻孔深度:按照该规范(J366-2004)第4.1.4条确定。经验系数αg和αc根据北京市土层特征按照基底以下主要土层为粘性土确定。因场地地下水位较高,取粘性土一栏中的大值。①一般孔:dg=d+αg×β×b=6+0.9×1.1×20.8≈27m②控制孔:dc=d+αc×β×b=6+1.5×1.1×20.8≈41m∵控制钻孔深度要超过地基变形计算深度dc,一般孔要超过主要受力层深度dg,一般情况下超过1~2m,因此本例控制孔深度取43米,一般孔深度取29米。钻孔布置与根据《岩土工程勘察规范》设置结果基本相同,仅控制孔深度略有出入。取样和原位测试及室内土工试验项目参见规范。例题5:某高层建筑长72米,宽20米,地上30层,地下3层,基础埋深15米,基底竖向荷载510kPa,基础类型待定,破坏后果很严重。拟建建筑物场地位于冲积扇中部,30米以下有厚层卵石层,但其下仍为Vs<500m/s的粘性土、粉土、砂土、卵石的交互层,基岩埋深大于80米,地震设防烈度8度。假设电梯位于中点。设计详细勘察阶段勘察方案。解:根据给定条件,按照高层建筑岩土工程勘察规范,勘察等级为甲级。1钻孔间距:按照高层建筑天然地基勘察要求:钻孔间距取15~35m中的较小值,暗埋的塘滨沟谷坑或不良地质作用地段适当加密。中心或电梯部位应布置钻孔。甲级单栋高层建筑钻孔数不少于5个,控制孔>1/3且不少于2个。控制孔深度大于地基变形计算深度1~2m。控制孔5个(4个角点和中点)
ZK1ZK2ZK3ZK4ZK5ZK6ZK7ZK8ZK92
钻孔深度:按照该规范(J366-2004)第4.1.4条确定。经验系数αg和αc根据土层特征按照粘性土确定。取粘性土一栏中的大值。αg=0.9,αc=1.5,β=1.1(甲级)①一般孔:dg=d+αg×β×b=15+0.9×1.1×20≈35m②控制孔:dc=d+αc×β×b=6+1.5×1.1×20≈53m∵控制孔深度要超过地基变形计算深度,一般孔要超过主要受力层深度dg,一般情况下超过1~2m,因此本例控制孔深度取55米,一般孔深度取37米。3取样:1)技术孔数量:≥总钻孔数的2/3,且甲级单栋高层建筑不少于4个。为满足均匀布置要求,本例取7个,5个控制孔全是技术孔,另外,两长边中间各选1个(ZK2/ZK6或ZK3/ZK7)。2)取样间距:深度15~35米(基底下1倍基础宽度的深度范围),取样间距1~2米,其余地段可适当放宽。3)室内土工试验:除了一般项目外,15米以上加做不固结不排水三轴剪切试验(验算地基稳定性)和固结不排水三轴剪切试验(计算土压力),提供抗剪强度指标。;15~35米加做高压固结试验,提供变形计算等指标。4原位测试:根据土质和要求选用标贯试验,静力触探试验,旁压试验,重型圆锥动力触探试验,选2个以上控制孔中做波速测试。5其他:分层测量地下水位并取水样进行腐蚀性分析评价。例题6:某单位在冲沟填平场地上拟建一高层建筑,要进行详细勘察。建筑物长×宽=60m×30m,地上35层,地下室3层,基坑深度12m,拟采用φ800(mm)的桩基础,桩基拟以微风化粉砂岩为持力层,破坏后果很严重。根据相邻建筑场地勘察资料,冲沟底部场地地层结构大致为:①0~5m为素填土;②5~8m为粉土;③8~15m为粉质粘土;④15~20m为圆砾层;⑤20~28m为粉质粘土;⑥28~36m为强风化粉砂岩,破碎;⑦36~46m为中风化粉砂岩,较破碎;⑧46m以下为微风化粉砂岩,较完整,已揭露厚度10m,未揭穿。
1试根据《高层建筑岩土工程勘察规范》(JGJ72-2004,J366-2004)回答下列问题:①根据高层建筑天然地基勘察要求,钻孔间距宜为多少米?一般孔深度为多少米?控制孔深度为多少米?②按照高层建筑桩基工程方案布设,钻孔间距宜为多少米?一般孔深度为多少米?控制孔深度为多少米?③按照高层建筑基坑工程方案布设,钻孔间距宜为多少米?一般孔深度为多少米?控制孔深度为多少米?④该场地建筑物平面范围内布置多少孔?一般孔深度为多少米?控制孔深度为多少米?
解:根据《高层建筑岩土工程勘察规范》35层,破坏后果很严重,勘察等级为甲级。β甲级取1.1;b=30m,d=12m。1按照天然地基和主要受力层为粉质粘土布孔,αc=1.0~1.5取1.5αg=0.6~0.9取0.9(高层建筑规范第4.1.4.2和4.1.4.3条)控制孔:dc=d+αc×β×b=12+1.5×1.1×30=61.5m取63m一般孔:dg=d+αg×β×b=12+0.9×1.1×30=41.7m取43m
又根据高层建筑规范第4.1.4.4和4.1.4.5条,在此深度内提前遇到基岩,一般孔钻至完整和较完整基岩面;控制孔钻至完整和较完整基岩3~5m(甲级取大值,乙级取小值);本场地46m以下为较完整微风化粉砂岩。∴控制孔孔深取46+5=51m,一般孔取46。根据高层建筑规范第4.1.3条,间距取15~30m中的较小值,结合建筑物尺寸,间距取15m,共3排15个孔。。
2按照桩基工程方案布设(题目未确定建筑物为一桩一柱工程,所以均匀布置)
端承桩勘探孔间距12~24m,结合建筑物尺寸,间距取15m,共3排15个孔。勘探孔深度:嵌岩深度未知,为偏于安全,取5d=4m(实践中一般不会超过2d)。根据高层建筑规范第4.2.3.2条,一般岩质地基的嵌岩桩:一般孔孔深入预计嵌岩面以下1~3d;控制孔为预计嵌岩面以下3~5d,Ⅲ级以上岩体适当放宽。∵46m以下粉砂岩质中无韵律层,控制孔深度不必大于5m,∴本场地控制孔深入预计桩端以下5d=4m;一般孔深入预计桩端以下3d=2.4m,
控制孔深度:>46+4+4取54m;一般孔深度:>46+4+2.4取53m。
技术孔数量为>1/3总钻孔数,参照天然地基要求取10个。第二节岩土工程勘察阶段3按照基坑工程方案布设:
按照高层建筑规范第4.4.3和第4.4.4条:范围:平面上延伸至两倍H(基坑深度)范围;勘探孔沿着地下室周边线布置,边线外调查为主,如果要查明某些专门问题,可在边线外布置勘探点。间距:15~30m,遇暗塘、暗浜、填土厚度变化很大、基岩面起伏很大时,加密勘探点。深度:一般应≥基坑底部2H深度;对深厚软土层,控制孔应穿透软土层;降水或截水需要,控制孔穿透含水层,进入隔水层一定深度;基坑深度内,遇到微风化基岩,一般孔进入微风化岩石1~3m,控制孔超过基坑深度1~3m;控制孔数量:占总孔数的>1/3,且每一基坑边壁上≥2个控制孔。根据以上条款,钻孔间距取15m,钻孔深度大于36m,此深度内未遇到微风化基岩,取孔深36m,∴间距取15m。控制孔数量大于总孔数的>1/3,且每一基坑边壁上≥2个控制孔。地下室周边1~2H范围如果能布设钻孔,应适当布设钻孔。
综合分析,钻孔间距取15m,控制孔深度取54m,一般孔深度取53m,技术孔10个,地下室周边1~2H范围如果能布设钻孔,应适当布设钻孔(沿着基坑四周布置1排,间距15m)。如果相邻勘探孔揭露的持力层顶面坡度大于10%,且单向倾斜时,应缩小间距。在冲沟两侧,进入微风化基岩深度可在上述原则上,加以调整。
(注:例题6中。如果取消已知的采用桩基础的条件,则例题6可只需按照天然地基和基坑工程要求布设钻孔。)第二节岩土工程勘察阶段地下室范围内钻孔布置:ZK1、ZK8、ZK15为波速测试孔;ZK1、3、5、11、13、15、10、8、6、7或9为控制孔(2/3总钻孔数),其余为一般孔;ZK5和ZK11为取水样和抽水试验孔;地下室周边如果有条件布置一定数量的钻孔(未编号者),每边控制孔数量不少于2个,加上地下室范围内的控制孔,不少于1/3总钻孔数。ZK1ZK2ZK3ZK4ZK5ZK6ZK7ZK8ZK9ZK10ZK11ZK12ZK13ZK14ZK15第二节岩土工程勘察阶段例题7:条件同例题6,按照《岩土工程勘察规范》GB50021-2001布设钻孔。解:1按照《岩土工程勘察规范》GB50021-2001房屋建筑和构筑物勘察确定:
35层,工程重要性等级为一级;存在冲沟,场地等级和地基等级均为一级。详细勘察阶段勘探点间距为10~15m,结合建筑物尺
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