抚州市荟萃中央工程地质条件分析与评价

抚州市荟萃中央工程地质条件分析与评价摘要摘要建筑场地的岩土工程条件的分析及评价是工程项目建设较为重要的环节，直接关系到建筑物的安全及使用情况。为了确保拟建厂址适宜荟萃中央住宅区的建设，应查明拟建厂址的工程地质条件并给出评价，为工程设计和施工提供地质参考依据。本文以荟萃中央21座建筑的工程地质分析与评价为内容，运用工程地质勘察方法、研究了拟建场地的地形地貌、水文地质，查明勘察期间地下水稳定水位埋深一般为2.50-5.00m，整个场地属岗地、小冲沟残积地貌，建议抗浮设防水位标高取4.5m，并判定水和土对建筑材料具有微腐蚀性。运用原位测试、室内试验等方法，研究了岩土类型及其工程地质特征，在系统介绍场地工程地质条件和岩土参数统计分析与选用的基础上，对拟建筑场地岩土工程进行分析与评价，给出了各土层的承载力特征值：①杂填土为60Kpa，②粉质粘土为160Kpa，③全风化泥质细砂岩为200Kpa，④强风化泥质细砂岩为360Kpa，⑤中风化泥质细砂岩（Ⅰ）为780Kpa，⑥中风化泥质细砂岩（Ⅱ）为1200Kpa。根据场地工程地质条件、建筑物的结构特点、柱荷载大小及经济技术条件，并结合场地周围施工环境等各项因素综合分析，建议本工程采用人工挖孔灌注桩基础方案，建议选用选⑤中风化泥质细砂岩（I）或⑥中风化泥质细砂岩（II关键词：岩土工程；工程地质条件；基础ABSTRACTABSTRACTThegeotechnicalengineeringconditionanalysisandevaluationoftheprojectwasveryimportant.Itwasdirectlyrelatedtothesafetyofbuildingsanditsusagecondition.InordertoensuredthattheproposedsitewassuitableforHuiCuiZhongYang,shouldbeidentifiedHuiCuiZhongYang’sengineeringgeologicalconditionsoftheproposedsiteandbeanalyzed,designedsuitablefoundation.Providedwiththeengineeringdesignandconstructionofgeologicalreference.AccordingtothegeotechnicalengineeringinvestigationmaterialsonHuiCuiZhongYangofFuzhou,applyedengineeringgeologicaldrillingmethod,identifiedduringtheinvestigationofgroundwaterstablewaterdepthwasgenerally2.50-5.00m.Entiresitewasahillock,asmallgullyeluvialandscapes,itwasrecommendedtotakeanti-floatingfortificationlevelelevationof45.00m,anddeterminedthewaterandsoilforbuildingmaterialswithmicro-corrosive.Appliedsitutestandindoortestmethods,introducedinthesystemsiteengineeringgeologicalconditionsandgeotechnicalparametersofstatisticalanalysisandselection,basedontheproposedbuildingsiteforgeotechnicalanalysisandevaluation,giventhesoilbearingcapacityvalues:①miscellaneousfillto60Kpa,②siltyclayto160Kpa,③Weatheredmuddyfinesandstoneis200Kpa,④stronglyweatheredmuddyfinesandstoneis360Kpa,⑤weatheredargillaceousfinesandstone(Ⅰ)780Kpa,⑥weatheredargillaceousfinesandstone(Ⅱ)to1200Kpa.Accordingtositeengineeringgeologicalconditions,thestructuralcharacteristicsofthebuilding,columnloadsizeandeconomicandtechnologicalconditions,combinedwiththeconstructionoftheenvironmentaroundthesiteacomprehensiveanalysisofvariousfactors,suggestedthatthisprojectusedartificialdiggingpilefoundationprogram,suggestedtheuseofelection⑤strokeofargillaceousfinesandstone(I)or⑥weatheredargillaceousfinesandstone(II)forthepilebearingstratum.Keywords：Geotechnicalengineering;Engineeringgeologicalconditions;Foundationengineering目录目录目录绪论IV级。采取率=95%～98%，RQD=93%～96%，饱和单轴极限抗压强度标准值frk=5.59Mpa（夹层frk取2.84Mps）。全场分布，层顶埋深10.90～21.30米，层顶标高26.10～36.80米，为揭穿，揭露厚度为5.95～13.35米。以上各岩土层分布情况详见附图二工程地质剖面图，各钻孔资料详见附图三钻孔工程地质柱状图。表2-1场地地层一览表地层编号地层名称层底标高(m)层底埋深(m)地层厚度(m)颜色湿度状态密实度压缩性地层描述及特征1杂填土42.80～46.700.60～4.600.60～4.60灰黑、黑色稍湿松散灰黑、红褐色，成分主要为粘土和碎砖瓦，含植物根和腐殖质；欠压密，欠固结。松散易垮，湿。软。2粉质粘土38.80～43.803.00～8.600.60～6.30黄褐色稍湿～湿可塑中等压缩性黄褐色、红褐色夹灰白色，花斑状，可塑，稍湿～湿，干强度中等，中等压缩性，中等韧性，稍有光泽。含砂砾。3全风化泥质细砂岩36.50～39.606.10～10.400.50～5.40紫红色稍湿～湿可塑中等压缩性紫红色，全风化，风化成砂土状，可塑，稍湿～湿，干强度中等，中等压缩性，低韧性，无光泽。4强风化泥质细砂岩32.30～37.508.10～14.100.60～4.60紫红色湿紫红色，强风化，泥质胶结，细砂结构，湿。风化裂隙发育，岩芯呈短柱状和碎块状，往下风化程度逐渐减弱，向中风化过渡。5中风化泥质细砂岩（1）26.10～36.8010.90～21.302.30～10.10紫红色湿紫红色，中风化，泥质胶结，细粒结构，中厚层状，具水平层理，湿。风化裂隙较少，岩芯成短柱状—长柱状。岩石软硬不均，夹少量软夹层。6中风化泥质细砂岩（2）紫红色湿紫红色，中风化，泥质胶结，细粒结构，中厚层状，具水平层理，风化裂隙较少，岩芯呈长柱状，锤击声脆，不易击碎，偶见薄软夹层，湿。2.4场地水文地质条件2.4.1气象水文抚州市属中亚热带季风型气候，温暖湿润，雨量充沛，日照充足，无霜期长，四季分明。寒冬日出则暖，盛夏雨过便凉。年平均气温17.6℃，1月份平均气温5℃，7月份平均气温29℃，年平均降雨量1735毫米，无霜期平均在270天左右，年平均日照1780小时。抚州区域河流属长江流域赣江鄱阳湖水系。水系完整，河道密布，溪流不断，水流量大，。全市河流分抚河、信江、赣江三支水系，有大小河流470条。抚河是江西省第二大河流，干流总长350公里，抚河水系在抚州市集水面积1.68万平方公里，，多年平均径流量为75.9亿立方米。由于大小河流切割，长年冲积，逐渐形成峡谷沃土，赣抚平原即由此形成。市内水资源总量达232.97亿立方米。水资源分地表水和地下水两种：地表水资源来自降水，全市年平均降水量322亿立方米，多年年平均降水量在1700毫米左右。4～6月份降水量约占全年降水量的50%。全年地表水资源为181.11亿立方米，人均占有水量6300立方米左右。全市地下水（浅层）资源可动量初步估算为51.86亿立方米，平均地下水径流模数为22.6万立方米/年平方公里。2.4.2水文地质条件勘察深度范围内上层滞水赋存于杂填土、粉质粘土等空隙中，初见水位埋深在2.50～5.00米左右，水量小，主要由大气降水补给，水位、水量受季节性影响大。基岩风化裂隙水赋存于强风化、中风化岩层中，水量极小。二者混合稳定水位埋深为2.50～5.00米，水位年变化幅度在1.50～2.00米左右。勘察期间地下水稳定水位埋深一般为2.50～5.00m。整个场地属岗地、小冲沟残积地貌。2.4.3地下水的化学特征依据现场采取水样进行水质分析，水质分析成果表见表2-2：表2-2地下水水质特征试样编号S124352S124353送样编号ZK22ZK17取样深度（m）4.85.0PH值6.806.90K++Na+mg/L0.780.81Ca2+mg/L34.035.2Mg2+mg/L5.905.83Cl-mg/L8.208.60SO42-mg/L23.4623.76HCO3-mmol/L1.4921.510CO32-mg/L--游离CO2mg/L7.057.01侵蚀性CO2mg/L7.007.20以CaCO3计总硬度mg/L109.17108.95以CaCO3计总碱度mg/L74.6674.58总酸度mmol/L0.1600.180总矿化度mg/L117.87118.232.5不良地质作用未揭露有沟浜、墓穴、孤石等对工程不利的埋藏物，未发现有其他不良地质作用。岩土参数统计分析与选用3.岩土参数统计分析与选用3.1统计计算原则与方法岩土参数的统计是对现场原位测试和室内土工试验有关数据，利用三倍标准差进行分析，剔除有粗差的数据，然后进行统计。统计内容包括标贯、动力触探击数及土层物理力学性质指标的平均值、标准差、变异系数。岩土参数的统计分析主要依据《岩土工程勘察规范》GB50021—2001规定要求对各土层物理力学性质指标进行统计，并对异常数据进行取舍。（1）对野外采集的原位测试数据和室内试验数据进行综合分析，剔除异常值，范围值采用舍弃后的最大值、最小值。（2）对野外采集的原位测试数据和室内试验数据按拟建场地的不同地质层进行统计；（3）按以下公式计算平均值、标准差、变异系数和标准值：（3-1）（3-2）（3-3）（3-4）（3-5）式中——各岩土参数；——岩土参数的平均值；——岩土参数的标准差；——岩土参数的变异系数；——统计修正系数；——岩土参数的标准值。3.2各岩土层岩土参数统计3.2.1各岩土层原位测试及取样统计对各主要土层作了现场标准贯入，标贯试验的锤击数经过杆长校正。（1）粉质粘土：该层进行标准贯入试验12次，击数8-9击，平均9击。（2）全风化泥质细砂岩：该层进行标准贯入试验12次，击数33-38击，平均36击。（3）强风化泥质细砂岩：该层进行标准贯入试验12次，击数53-55击，平均54击。各岩土层原位测试统计见表3-1。表3-1原位测试成果统计表编号及土层名称类型统计个数数值范围平均击数标准差σ变异系数δ统计修正系数γs修正后击数②粉质粘土标贯128—990.57750.06570.9710③全风化泥质细砂岩标贯1233—38361.17010.0330.9834④强风化泥质细砂岩标贯1253—55540.57230.01060.99533.2.2室内试验指标统计取土样进行室内土工试验、取岩样做了饱和和单轴极限抗压强度试验。得到的参数见表3-2和表3-3。表3-2土层常规物理力学性质指标统计名称项目含水率w(%)湿密度(g/cm3)孔隙比e液限wL(%)塑限wp(%)塑性指数Ip液性指数IL粘聚力c(kPa)内摩擦角(度)压缩系数av1-2(MPa-1)压缩模量Es1-2(MPa)第②层样本数1010101010101010101010最大值30.61.980.90644.3024.5023.70.7460.030.10.4517.90最小值22.01.790.65131.2019.0011.40.093.88平均值28.21.900.81337.3620.8216.50.4526.719.80.317.05标准差2.70.050.0715.141.66变异系数0.0950.0260.0870.1380.0780.3140.2690.6350.3800.3540.589标准值29.81.870.85534.3519.8613.50.5216.815.40.384.62表3-3岩石饱和单轴极限抗压强度成果统计表岩石名称④强风化泥质细砂岩⑤中风化泥质细砂岩（Ⅰ）⑥中风化泥质细砂岩（Ⅱ）备注统计指标统计值饱和单轴抗压强度样品个数12011frk=ψ.frmψ=fa=ψr.frk中风化岩层ψr选0.21—0.29区间值2.562.84—6.283.89—10.40平均值（frm）2.564.216.62标准差（σ）/1.9771.8705变异系数(δ)/0.46950.2826标准值frk（Mpa）2.563.435.59承载力特征值(kpa)36078012003.2.3岩土层工程地质参数取值通过分析原位测试及室内试验统计结果，依据《建筑地基基础技术规范》，结合该区建筑经验，确定场地地基工程参数建议值见表3-4：表3-4场地地基工程参数建议值编号及岩土层名称承载力特征值fak(kPa)饱和单轴极限抗压强度标准值frk(MPa)人工挖孔桩注:中风化岩弹性模量E50平均值为0.55Gpa，泊松比μ50平均值为0.30。中风化岩层的极限桩侧阻力和极限桩端阻力按饱和单轴极限抗压强度标准值计算极限侧阻力标准值qsik(kPa)极限端阻力标准值qpk(kPa)①杂填土60/不计/②粉质粘土160/501600③全风化泥质细砂岩200/801600④强风化泥质细砂岩360/1402000⑤中风化泥质细砂岩（Ⅰ）7803.43//⑥中风化泥质细砂岩（Ⅱ）12005.59//场地岩土工程分析与评价4.场地岩土工程分析与评价4.1场地稳定性评价拟建场地地面无变形现象，历史上未发生过滑坡、泥石流等不良地质作用，场地无规模较大的断层经过，钻探及地面调查亦未发现小规模断层。场地外围无滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害存在和危害场地。依据分级标准评估认为拟建筑物工程重要性等级为二级，场地复杂程度等级为二级，地基复杂程度等级为三级，岩土工程等级为乙级。结果表明，场地和地基稳定，适宜进行本工程的建设。4.2场地建筑适宜性评价杂填土：新近堆填，尚未完成自重固结，结构松散，工程性质差，具高压缩性，槽（坑）壁极易坍塌。不宜作拟建高层建筑物和人防工程的深基础持力层；粉质粘土：承载力较小，厚度较小，不宜作拟建高层建筑物和人防工程的深基础持力层；场地基岩：强风化层力学性能不稳定，承载力相对较小，厚度较小不宜作拟建高层建筑物及人防工程的深基础持力层，中风化泥质细砂岩厚度大，较完整，工程性质较好，为高层建筑物及人防工程良好的深基础持力层综上所述，场地稳定，中风化泥质粉砂岩无构造断裂存在，承载力较高，能满足拟建工程对地基承载力的要求，场地适宜本工程的建设。4.3地震地质条件评价据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）2008年版等的划分，区内抗震设防烈度小于6度。根据江西省住房和城乡建设厅赣建抗〖2009〗1号文的通知精神，对于非抗震设防区的市、县城区建筑工程可按6度进行设防，该场地设计基本地震加速度值为0.05g，特征周期值（s）为0.35（第一组）。表4-1抗震设防烈度和设计基本地震加速度值的对应关系抗震设防烈度6789设计基本地震加速度值0.05g0.1（0.2）g0.2（0.3）g0.40g4.4场地水腐蚀性评价依据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001)(2009版）附录G表环境类型分类标准，水质分析成果表中各项参数的范围值如下表：表4-3按环境类型水和土对混凝土结构的腐蚀性评价腐蚀等级腐蚀介质环境类型ⅠⅡⅢ弱硫酸盐含量SO42-（mg/L）250-500500-15001500-3000中500-15001500-30003000-6000强＞1500＞3000＞6000弱镁盐含量Mg2+（mg/L）1000-20002000-30003000-4000中2000-30003000-40004000-5000强＞3000＞4000＞5000弱氨盐含量NH4+（mg/L）100-500500-800800-1000中500-800800-10001000-1500强＞800＞10000＞1500弱苛性碱含量OH（mg/L）35000-4300043000-5700057000-70000中43000-5700057000-7000070000-100000强＞57000＞70000＞100000弱总矿化度（mg/L）10000-2000020000-5000050000-60000中20000-5000050000-6000060000-70000强＞50000＞60000＞70000表4-4按地层渗透性水和土对混凝土结构的腐蚀性评价腐蚀等级pH值侵蚀性CO2（mg/L）HCO3-（mmol/L）ABABAB弱5.0-6.54.0-5.015-3030-601.0-0.5—中4.0-5.03.5-4.030-6060-100＜0.5—强＜4.0＜3.5＞60———表4-5对钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀性评价腐蚀等级水中的Cl-含量（mg/L）土中的Cl-含量（mg/Kg）长期浸水干湿交替w＜20%的土层w≥20%的土层弱＞5000100-500400-750250-500中—500-1000750-7500500-5000强—＞5000＞7500＞5000表4-6水对钢结构腐蚀性评价腐蚀等级pH值，（Cl-+SO42-）含量（mg/L）弱pH3-11,（Cl-+SO42-）＜500中pH3-11,（Cl-+SO42-）≥500强pH＜3,（Cl-+SO42-）任何浓度综上所述，本场地地层均属弱透水土层，场地环境类型属Ⅲ类，地下水对混凝土结构、钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性；土对混凝土结构、钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。基础方案选择5.基础方案选择5.1地基基础设计等级根据地基复杂程度，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影响正常使用的程度，将地基基础设计分为三个等级，设计时根据具体情况按表5-1：表5-1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型复杂，层数相差超过10层的高低层连成一体的建筑物大面积的多层2地下建筑物（如地下车库、商城、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上建筑物（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二层及二层以上地下室的基坑工程乙级除甲级、丙级以外的工业与民用建筑物丙级场地和地基条件简单、荷载分布均匀的七层及七层以下民用建筑及一般工业建筑;次要的轻型建筑物根据上表，结合本工程实际情况，确定本工程地基基础设计等级为乙级。5.2基础持力层选择和基础方案确定5.2.1天然地基拟建场区楼层数为18层，根据拟建工程特点、场地土、周围环境条件及综合考虑技术经济指标等，拟建高层建筑物及人防工程不可采用浅基础。5.2.2桩基础根据场地工程地质条件、建筑物的结构特点、柱荷载大小及经济技术条件，并结合场地周围施工环境等各项因素综合分析，建议本工程采用人工挖孔灌注桩基础方案，桩端全截面嵌入基岩应不宜少于1d，桩径宜为d=1000mm～2000mm。选第⑤层中风化泥质细砂岩（Ⅰ）或第⑥层中风化泥质细砂岩（Ⅱ5.2.3桩基设计拟设计的一定单桩桩长、截面桩径的桩。（桩长根据持力层的深度和桩进入持力层的深度所决定，截面桩径依据《建筑桩基基础设计》GBJ94-1994确定）从而桩基础单桩竖向承载力由公式(5-1)估算为：(5-1)式中：Quk————单桩竖向极限承载力标准值,kNQsk———单桩总极限侧阻力标准值,kNQrs————嵌岩段总极限侧阻力标准,kNQpk———单桩总极限端阻力标准值,kNµs————桩身在土层中的周长,mµr————桩身在岩层中的周长,mqsik———土层测阻力极限值,kPaqpk————桩端土承载力极限值,kPaA————桩端的面积,m2Li————第i层土的厚度，mqsik，qpk的具体值见表3-4(5-2)R—基桩竖向承载力特征值,kN根据岩土层的岩性特征，埋藏条件，室内土工测试及原位测试结果，土侧阻力特征值参照《建筑桩基技术规范》（GBJ94-94）规范，侧阻力特征值及桩端阻力特征值参照《高层建筑岩土工程勘察规程》（JGJ72-2004），并结合当地经验取桩的极限侧阻力特征值及桩端阻力特征值见表3-4。5.3基坑开挖与支护基坑工程是指建筑物地下部分施工时，需要开挖基坑、进行施工降水和基坑周边的围挡，同时要对基坑周边的建筑物、构筑物、道路和地下管线进行检测和维护，确保正常、安全施工的一项综合性工程。内容包括勘探、设计、施工、环境监测和信息反馈等工程内容。5.3.1基坑开挖方法（1）无支护开挖基坑无支护开挖常选择放坡开挖。放坡开挖是经过选择后确定合理安全的基坑边坡坡度，确定基坑开挖后的土体，依靠自身的强度，取得稳定的边坡，并能维持整个基坑的稳定，为建造地下室或基础提供安全的作业空间，同时也能保证基坑周边的工程环境不受影响或者满足预定的工程环境需求。（2）有支护开挖有支护开挖指的是在基坑开挖过程中，通过设置内支护，挡土墙，锚索加固等不同方法保持基坑的稳定性。按照基坑重要级别的不同以及工程的具体情况，科学合理的选择安全且经济的支护方法。综上所述，拟建工程为一层地下室，基坑深度范围内的土层主要为第四系松散覆盖层（①层-杂填土、②层-粉质粘土）。基坑开挖施工中的不利条件主要有：场内存在较厚的软弱土层（①层-杂填土、②层-粉质粘土）且分布不均匀、部分场区缺失，该层在开挖深度范围内表现为松散，施工开挖时基坑坑壁不能直立自稳。但本基坑周围没有建筑物或者道路，具备放坡开挖的条件。各土层的设计参数γ、C、φ建议值见表5-1：表5-1各土层的设计参数γ、C、φ值层号土层名称渗透系数k（cm/s）天然重度γ(kN/m3)内聚力C(kPa)内摩擦角φ(kPa)①杂填土6.0×10-218.0016②粉质粘土1.2×10-519.022.612.4③全风化泥质粉砂岩6.2×10-519.610.6基坑排水基坑降水应满足下列基本要求：①基坑开挖及地下结构施工期间，地下水保持在基底以下；②深部承压水不引起坑底隆起；③降水期间临近建筑和地下管线正常使用；④基坑的稳定性。成功的降水需要结合复杂多变的水文地质条件，选择降水的范围、方法和时间安排，因地制宜地采用一种或几种方法的组合。在基坑开挖深度内，主要地层为杂填土，浅部杂填土渗透性较好，雨季主要受降水的影响。基坑深度范围内地下水主要为杂填土、粉质粘土中的上层滞水，水量较小。综上所述，勘察期间地下水稳定水位埋深一般为2.50-5.00m。建议基坑与基础在枯水季节施工，这样在基坑内进行集水明排即可，即在基坑内随着挖土的进行，在基坑内设置间隔距离适当的集水坑及与之连通的排水沟系统，随时将基坑内的水引入集水坑后用泵排出基坑外。采用长时间和大范围降水时，需密切观察周边的变化，以免对周边环境等造成影响。5.3.3地下室抗浮设防水位根据本次勘察获得的地下水资料，综合考虑地下水位变幅的影响，建议本场地抗浮设防水位标高取4.5m结论与建议6.结论与建议6.1结论本次研究以抚州市荟萃中央工程地质特征分析与评价为内容，岩土工程分析与评价是在严格执行各类规范的基础上进行的。主要得出如下结论：（1）确定了研究区岩土体的工程地质特征。根据钻探结果揭露岩土体可分为6层，岩性以泥质细沙、粗砂岩为主。（2）地面无变形现象，历史上未发生过滑坡、泥石流等不良地质作用，场地无规模较大的断层经过，钻探及地面调查亦未发现小规模断层。场地外围无滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害存在和危害场地。场地和地基稳定，适宜进行本工程的建设。（3）场区勘察深度范围内上层滞水赋存于杂填土、粉质粘土等空隙中，初见水位埋深在2.50～5.00米左右。基岩风化裂隙水赋存于强风化、中风化岩层中，水量极小。二者混合稳定水位埋深为2.50～5.00米，水位年变化幅度在1.50～2.00米左右，建议抗浮设防水位标高取4（4）场地土类型为中软土-中硬土，场地类别为II类建筑场地，属可进行建设的一般地段。拟建场区内抗震设防烈度小于6度。根据《江西省住房和城乡建设厅赣建抗〖2009〗1号文》的通知精神，对于非抗震设防区的市、县城区建筑工程可按6度进行设防，该场地设计基本地震加速度值为0.05g，特征周期值（s）为0.35（第一组）。抗震设防烈度为VI度。（5）拟建筑物工程重要性等级为二级，场地复杂程度等级为二级，地基复杂程度等级为三级，岩土工程勘察等级为乙级。（6）对各层地基土的主要物理力学指标值进行统计。①杂填土为60Kpa，②粉质粘土为160Kpa，③全风化泥质细砂岩为200Kpa，④强风