沈阳市皇姑区黄河南大街西侧勘察报告

本次设计的主要内容为工程勘察和基础设计，共分为六部分：(1)勘察方案设计；(2)勘察成果；(3)场地评价及结论；(4)地基承载力的计算与基础选型；(5)桩基础设计；(6)地基沉降量计算。本次设计的主要依据为《岩土工程勘察规范》GB50021—2001、《建筑地基筑桩基技术规范》JGJ09—94。本次设计的勘察成果为钻孔8个；钻探总进尺160.00米；动力触探试验32.10米；标贯试验：14次；取土试样：扰动土样43件；原状土样8件取水试样：1组；勘探点测量8个以及其他室内土工试验。本次工程在勘察方面得出以下结论：(1)建筑场地地貌单元单一，地层较稳定，无不良地质现象发育，适宜本次建筑；(2)地基持力层应选择④砾砂或⑤砾砂；(3)建筑场地地貌单一，地层分布稳定，无液化土层，场地为对建筑物抗震有利地段.建筑场地类别为Ⅱ级。(4)场本次基础设计得出以下成果：(1)以⑤砾砂为基础持力层，采用预制管桩；(2)桩径600mm、桩长11m、桩顶埋深3.6m;(3)单桩承载力设计值R≈2080KN;桩数N=110根；(4)基础沉降量小于允许值，满关键词：勘察；动力触探；持力层；地基承载力；PHC桩；沉降量。岩土工程勘察(详细勘查)是工程建筑中的重要环节和首要环节。须按基本建设程序进行岩土工程勘察。各类1勘察方案设计1.1场地概况1.1.1场地位置、地形地貌勘察场区位于沈阳市皇姑区黄河南大街西侧，崇山路北侧，毗邻地面标高最大相差0.30米。场区地貌类型单一，原地貌为浑河冲击平1.1.2场地气象要素沈阳属于北温带半湿润大陆性气候，由于受大陆性和海洋性气团控制季风影响较大，全年气温、降水分布由南向东北和由东南向西北方向递减。沈阳一年四季分明，冬天比较漫长，春季回暖快，日照充足；夏季热而多雨，空气湿润；秋季短促，天高云淡，凉爽宜人。气温多年平均为7.9℃,最高35.7℃,最低-30.5℃。冬季多西北风；夏季多西南风；春秋两季风大，风向不定；常年主导风向西北。最大风速12-15米/秒。降水量在地区分布不均，年内分布不均，沈阳地区降水量三分之二集中在七、八两月，并多以暴雨形式降落，年平均降水量最多月是七月为179.7毫米，占全年降水量的26%。最少月是1月为5.7毫米，占全年降水量的0.8%。降水量多年平均为675毫米。基本风压0.50千帕，基本雪压0.40千帕。季节性冻土标准冻结深度为1.2工程建筑物概况1.3勘察等级1.3.1工程重要性等级2二级工程：一般工程，后果严重；1.3.2场地等级4)地形地貌复杂；2符合下列条件之一者为二级场地(中等复杂场地):注：1从一级开始，向二级、三级推定，以最先满足的为准；第3.1.32对建筑抗震有利、不利和危险地段的划分，应按现行国家标准本工程因原场地为低层民房，其原地质环境可能受到一般破坏，按本条点3)1.3.3根据地基的复杂程度，可按下列规定分为三个地基等级：1符合下列条件之一者为一级地基(复杂地基):2)严重湿陷、膨胀、盐渍、污染的特殊性岩土，以及其他情2符合下列条件之一者为二级地基(中等复杂地基):2)除本条第1款规定以外的特殊性岩土。3符合下列条件者为三级地基(简单地基):本工程场地内地基土种类较多，性质变化较大，按本条第2点1)1.3.4岩土工程勘察等级根据工程重要性等级、场地复杂程度等级和地基复杂程度等级，甲级在工程重要性、场地复杂程度和地基复杂程度等级中，乙级除勘察等级为甲级和丙级以外的勘察项目；丙级工程重要性、场地复杂程度和地基复杂程度等级均为注：建筑在岩质地基上的一级工程，当场地复杂程度等级和地基本工程工程重要性等级为二级、场地等级为二级、地基等级为二1.4勘察目的和手段1.4.1勘察目的工程地质问题可理解为工程建筑与地质环境相互作用，相互矛盾而引起的对建筑本身顺利施工和正常运行或对周围环境可能产生影响的地质问题。由于本次为详细勘察阶段，结合拟建建筑物特征，根据a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b提供满足设计、施工所需的岩土参数，确定地基承载力，预测e对于抗震设防烈度等于或大于6度的场地，进行场地与地基的1.4.2勘探手段(1)钻探钻探设备采用DPP-100型汽车钻机。钻孔工艺采用(2)动力触探主要采用重型圆锥动力触探，圆锥动力触探是(3)剪切波速测试检测方法为单孔检层法，主要设备为激发孔内接收的工作方式，通过波速处理软件获得波速测试数据，用(4)标准贯入试验标准贯入试验(SPT)是动力触探的一种，它利用一定的锤击动能(锤重63.5±0.5kg,落距76±2cm),将一定规格的对开管式的贯入器(对开管外径51±1mm、内径35±1mm,长度>457mm;下端接长度76±1mm、刃角18—20℃、刃口端部厚1.6mm的管靴；上端接一内外径与对开管相同的钻杆接头，长(152mm)打入钻孔孔底的士中，根据打入土中的贯阻抗，判别土层的工程性质。贯入1.5工程勘探布置1.5.1勘探点的布置c重大设备基础应单独布置勘探点，重大的动力机器基础和高耸构筑物，勘探点不宜少于3个；d勘探手段宜采用钻探与触探相配合，在复杂地质条件、湿陷性评价的要求，且不应少于4个；对密集的高层建筑群，勘探点可适当减少，但每栋建筑物至少应有1个控制性勘探点。1.5.2勘探点距详细勘察勘探点的间距可按表1确定。表1-1详细勘察勘探点间距(m)地基复杂程度等级一级(复杂)二级(中等复三级(简单)勘探点间距本工程地基复杂程度等级为二级(中等复杂),根据上表之规定及建筑物轮廓，勘探点南北向间距20m,东西向间距13m。初步拟订布置8个钻孔。1.5.3勘探孔深a勘探孔深度应能控制地基主要受力层，当基础底面宽度不大于5m时，勘探孔的深度对条形基础不应小于基础底面宽度的3倍，对单独柱基不应小于1.5倍，且不应小于5m;地基变形计算深度；高层建筑的一般性勘探孔应达到基底下0.5～1.0c对仅有地下室的建筑或高层建筑的裙房，当不能满足抗浮设计要求，需设置抗浮桩或锚杆时，勘探孔深度应满足抗拔承载力评价的e在上述规定深度内当遇基岩或厚层碎石土等稳定地层时，勘探a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b建筑总平面内的裙房或仅有地下室部分(或当基底附加压力p0≤0时)的控制性勘探孔的深度可适当减小，但应深入稳定分布地层，且根据荷载和土质条件不宜少于基底下0.5～1.0倍基础宽度；c当需进行地基整体稳定性验算时，控制性勘探孔深度应根据具e大型设备基础勘探孔深度不宜小于基础底面宽度的2倍；f当需进行地基处理时，勘探孔的深度应满足地基处理设计与施当采用桩基时，勘探孔的深度应满足如下要求：a一般性勘探孔的深度应达到预计桩长以下3～5d(d为桩径),且不得小于3m;对大直径桩，不得小于5m;b控制性勘探孔深度应满足下卧层验算要求；对需验算沉降的桩基，应超过地基变形计算深度；c钻至预计深度遇软弱层时，应予加深；在预计勘探孔深度内遇稳定坚实岩土时，可适当减小；d对嵌岩桩，应钻入预计嵌岩面以下3～5d,并穿过溶洞、破碎带、e对可能有多种桩长方案时，应根据最长桩方案确定。本工程地上16层，地下一层，上部荷载高达3.2x10⁵KN,预计桩长10m,桩顶距地面4m,拟采用d=600mm的桩，综合考虑可设计勘探孔深18m,考虑到软弱下卧层问题，控制孔应适当加深，故将控制性勘探孔深确定为22m。1.5.4取土孔和试验孔的布置室内试验在岩土工程勘察中占有重要地位，他们是揭示土的特性，进行土类定名和土层划分的重要依据之一。中、小工程设计，用土的某些特性指标，按有关规范确定地基承载力；当需计算建筑物沉降，要求提供压缩模量和固结系数；若有动荷载或考虑地震作用时，则需确定土的动力性质。可见室内试验对岩土工程是不可缺少的。原位测试较之室内实验具有不少优点：避免了取土的扰动；某些实验费用较省；某些土层不易采取原状土只能采用原位测试。它与室基土的均匀性和设计要求确定，对地基基础设计等级为甲级的建筑物每栋不应少于3个；b每个场地每一主要土层的原状土试样或原位测试数据不应少于6件(组);根据以上条款之规定，本次勘察拟进行标贯14次，动力触探32m,取原状土8件，扰动土样40件，水样1件。2勘察成果2.1勘察工作概况2.1.1勘察工作量a工程钻探取土试样：扰动土样43件；原状土样8件c室内土工试验：详见附表1“土分析结果报表”2.1.2勘察工作依据2.1.2勘察设计布置本次勘察设计成果如图2-1和表2-1所示。图2-1勘探点平面布置图钻孔编号钻孔类型(m)钻孔深度地面高程扰动水样1取土标贯孔172取土标贯孔113取土标贯孔184取土标贯孔165取水标贯孔1916取土标贯孔17取土标贯162.2场地地基土情况2.2.1地基土的构成及性质层厚1.5-5.4不等。均匀，密实，饱和。分布不连续，层厚2.4-2.5不等。此层在8#钻孔连续，局部地段呈砾砂状。此层7#钻孔在17.0-17.1米处见一薄层黄2.2.2地基土物理力学性质表2-2各层地基土的基本物理力学性质表指标土层名含水比标e值II数平均值(击)击数标准或变形模量(击)③中砂④砾砂④1粗砂④2粉质粘土4.3(经验值)⑤砾砂⑥圆砾注：各地层物理力学性质详见附表2-52.3水文地质条件2.3.1水文地质条件本次勘察在钻孔深度内均见有地下水，场区地下水类型为潜水，受大气降水及区域水文地质的补给，稳定水位在地面下8.20-8.50米左右，相当于市政高程的36.81-37.11米，水位随季节变化明显，变化幅度为1-2米左右。2.3.2地下水对建筑物的影响地下水含有各种化学成分，当某些成分含量过多时，会腐蚀混凝土、石料及金属管道而造成危害。下面仅介绍地下水对混凝土的腐蚀起作用，生成石膏结晶CaSO₄·2H₂O。石膏再与混凝土中的铝酸四钙这一化合物的体积比化合前膨胀2.5倍，能破坏混凝土的结构。氢离子浓度(负对数值)pH<7的酸性地下水对混凝土中Ca(OH)₂2.3.3地下水水质分析内容及方法水作为环境介质会对建筑物结构及地基产生腐蚀作用，其中的化学成分起主要作用，要评价水的腐蚀性，首先必须分析水中的化学成分。表2-4地下水分析测试方法表测试项目测试项目pH值电位法酸滴定法差减法酸滴定法纳氏试剂比色法酸滴定法EDTA容量法水杨酸比色法EDTA容量法侵蚀性CO₂盖耶而法摩尔法游离CO₂碱滴定法EDTA容量法总矿化度质量法2.4原位测试a地质剖面的几何参数(岩土层分界线、地下水埋深等);b岩土原位初始应力状态和应力历史(Ko、OCR等);c岩土工程参数(强度参数、变形固结特性参数、渗透性系数、应力应变时间关系的有关参数等)常用的原位测试方法包括：载荷试验、静力触探、动力触探、标准贯入试验、十字板剪切试验；旁压试验、现场剪切试验、波速试验本次岩土工程勘察采用的原位测试方法是：标准贯入试验、重型2.4.1标准贯入试验(1)适用范围及技术要求标准贯入试验适用于砂土、粉土和一般粘性土。标准贯入试验的a标准贯入试验孔采用回转钻进，并保持孔内水位略高于地下水b采用自动脱钩的自由落锤法进行锤击，并减小导向杆与锤间的摩阻力，避免锤击时的偏心和侧向晃动，保持贯入器、探杆、导向杆联接后的垂直度，锤击速率应小于30击/min;c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试验锤击数N。当锤击数已达50击，而贯入深度未达30cm时，可记录50击的实际贯入深度，按下式换算成相当于30cm的标准贯入试验锤击数N,并终止试验。(2)影响因素标准贯入试验N值的影响因素很多，详见下表2-5表2-5标准贯入试验N值的影响因素影响因素对N值的影响钻孔底土的应力状态2水头不平衡3大孔径比小孔径锤击能量的传递4卷扬纲索吊打锤比自由落体5锤垫大小6钻杆长度7钻杆直径差异8落距的变化差异+10%贯入器规格9使用大内径贯入器比标准规格贯入器砂土中-硬粘土N=aN'a—触探杆长度校正系数，可按表2-6确定。表2-6钻杆长度修正系数69a亦即试验深处土的围压应力对N值的影响可按公式(2-1)进行修式中N-------N₁=C·N修正为σ=100KPa的锤击数；Cx-------上覆压力修正系数，按下式计算：c地下水修正对d₀=0.1~0.05的饱和粉细砂，当密度大于临界孔隙比时(或当N′>15),按下式进行修正：(4)本次标贯成果本工程所测锤击数进行了钻杆长度修正，本次岩土工程勘察共进行标贯试验14次.如钻杆长度为8.0米，行校正实际锤击数为10下，根据表4内插得触探杆长度校正系数是0.88由于大部分测试不能正好在30cm,所以先折算，再修正。如杆长8.0米实际锤击数为10下(贯入32cm)折算以后得验14次，其测试结果见下表2-7表2-7标贯试验N统计表别深度(m)(击)统计数据土44统计个数最大值最小值平均值7535485标准差变异系数修正系数标准值结论：疏松状态砂3统计个数最大值最小值平均值436标准差变异系数修正系数标准值结论：中密状态砂1最大值平均值6标准差变异系数修正系数结论：密实状态④1粗砂3最大值最小值平均值7标准差变异系数修正系数标准值结论：中密状态④2粉土14数最大值最小值平均值242444标准差变异系数修正系数标准值结论：疏松状态00砂3统计个数最大值最小值平均值1标准差变异系修正系标准值结论：极密状态2.4.2动力触探圆锥动力触探是利用一定的锤击动能，将一定规格的圆锥探头打入土中，根据打入土中的阻抗大小判断土层的变化，对土层进行力学分层，并确定土层的物理力学性质，对地基土作出工程地质评价，通常以打入土中10cm的锤击数表示阻抗。圆锥动力触探的优点是设备简单、操作方便、工效较高、适应性广，并具有连续贯入的特性。对于难以取样的砂土、粉土、碎石土等，对静力触探难以贯入的土层，圆(1)动力触探试验技术要求b触探杆最大偏斜度不应超过2%,锤击贯入应连续进行；同时防止锤击偏心、探杆倾斜和侧向晃动，保持探杆垂直度；锤击速率每分钟宜为15～30击；c每贯入1m,宜将探杆转动一圈半；当贯入深度超过10m,每贯入20cm宜转动探杆一次；d对轻型动力触探，当N10>100或贯入15cm锤击数超过50时，(2)动力触探的应用(3)动力触探成果的修正轻型触探深度不大，现行地基规范规定，不考虑其指标影响触探杆长度大于2m,锤击数应按下式校正：N—触探杆长度为L时，每贯入10cm的实测锤击数；a—触探杆长度校正系数(表2-8)表2-8重型动力触探杆长度矫正系数探杆长度24681对于地下水位以下的中、粗、砾砂和圆砾、卵石土层，触探击数(3)本次动力触探成果承载力、变形参数、抗剪强度指标的主要手段。砂类土重型动探试验结果见表2-9至表2-13。钻孔编号试验深度m修正后锤击数击3.20~4.10~3.40~5.6、4.6、6.5、5.6、5.6、67.40~3.80~最小值最大值平均值标准差变异系修正系结论：中密状态表2-10④1层粗砂重型动力触探试验结果统计表m击最小值最大值值标准差变异系数修正系数标准值结论：密实状态表2-11④层砾砂重型动力触探试验结果统计表钻孔编号度m击14.1、14.1最小值最大值值标准差变异系数修正系数标准值结论：中密状态表钻孔编号m13、15.4、21、25.1最大值平均值标准差变异系数修正系钻孔编号试验深度m击9.1、16.5、25.3平均值标准差变异系修正系结论：中密状态2.4.3单孔波速试验(1)技术要求d应结合土层布置测点，测点的垂直间距宜取1～3m。层位变化(2)分析内容(3)本次波速测试成果剪切波速。本次测试点2个(在钻孔1#、8#内进行),测试结果见表表2-141#点波速测试结果表地层层底埋深度土层剪切波速(m/s)剪切波在各土层中的传播时杂填土粉质粘土3中砂砾砂砾砂2圆砾5速(m/s)表2-158#点波速测试结果表地层地层厚度土层剪切波速(m/s)剪切波在各土层中的传播时间t(s)杂填土粉质粘土中砂砾砂粗砂砾砂圆砾20m范围内土层等效剪切波速(m/s)(4)本次波速测试结论20米深度范围内岩土层等效剪切波速为279.90—284.65m/s。其中①杂填土剪切波速为194—200.3m/s,为中软土；②粉质粘土剪切波速为206.5—225.3m/s,为中软土；③中砂剪切波速为293—297.9m/s,为中硬土；④砾砂剪切波速为263.3—269.0m/s,为中硬土；④1粗砂为中硬土；⑥圆砾剪切波速为342.3—365.2m/s,为中硬土。依据国家标准GB50011-2001《建筑抗震设计规范》规定，本场地覆盖层厚度大于5米，所以建筑场地类别为Ⅱ类场地。2.5室内试验进行土类定名和土层划分的重要依据之一。中、小工程设计，用土的某些特性指标，按有关规范确定地基承载力；当需计算建筑物沉降，要求提供压缩模量和固结系数；若有动荷载或考虑地震作用时，则需2.5.1室内试验的指标与试验方法室内土工试验的主要项目和方法的名称见表2-16,常规试验的具体方法可参阅参考文献[4]。2-16室内土工试验的主要项目和方法项目名称含水量烘干法、酒精燃烧法、比重法、炒干法密度环刀法、蜡封法比重比重瓶法、浮秤法、虹吸筒法液限圆锥式法、碟式法、联合测定法塑限搓条法、联合测定法颗粒级配筛分法、比重计法、移液管法相对密度最小干密度试验、最大干密度试验压缩(固标准法、快速法、回弹试验、再压缩试验湿陷实际荷载法、双线法渗透常水头、变水头三轴压缩不固结不排水、固结不排水、固结排水动三轴各向等压、各向不等压无侧限抗压原状土试验、重塑土试验直接剪切慢剪、快剪、固结快剪、反复剪膨胀率有荷载膨胀率、无荷载膨胀率收缩提供线收缩率、体缩率、收缩系数酸碱度电测法、比色法可融盐总量测定可用烘干法、各离子含量可用化学分析法有机含量重铬酸钾容量法、烧失法2.5.2颗粒组成及地基土分类表2-16砂土的分类土的名称粒径大于2mm的颗粒含量占全重25%~50%粒径大于0.5mm的颗粒含量超过全重50%粒径大于0.25mm的颗粒含量超过全重50%粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全重85%粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全重50%表2-17砂土的密实度松散稍密中密密实粘性土为塑性指数Ip大于10的土，可按表16分为粘土、粉质粘表2-18粘性土的分类塑性指数Ip土的名称粘土粉质粘土注：塑性指数由相应于76g圆锥体沉入土样中深度为10mm时测定粘性土的状态，可按表17分为坚硬、硬塑、可塑、软塑、流塑。表2-19粘性土的状态液性指数I状态液性指数I状态坚硬硬塑静.75可塑力粉土为界于砂土与粘性土之间，塑性指数Ip≤10且粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过全重50%的土。2.5.3室内试验数据的分析和选定(1)岩土参数应根据工程特点和地质条件选用，并按下列内容评价(2)岩土参数统计应符合下列要求：a岩土的物理力学指标，应按场地的工程地质单元和层位分别统b应按下列公式计算平均值、标准差和变异系数：式中：φ----岩土参数的平均值；σ,----岩土参数的标准差；δ----岩土参数的变异系数；c分析数据的分布情况并说明数据的取舍标准。(2)主要参数宜绘制沿深度变化的图件，并按变化特点划分为相关型和非相关型。需要时应分析参数在水平方向上的变异规律。相关型参数宜结合岩土参数与深度的经验关系，按下式确定剩余标准差，并用剩余标准差计算变异系数。(3)岩土参数的标准值φ可按下列方法确定：注：式中正负号按不利组合考虑，如抗剪强度指标的修正系数应统计修正系数Ys也可按岩土工程的类型和重要性、参数的变异性和统计数据的个数，根据经验选用。(4)在岩土工程勘察成果中，应按下列不同情况提供岩土参数值：a一般情况下，应提供岩土参数的平均值、标准差、变异系数、2.5.4对室内试验结果正确看待2.5.5本次室内试验成果统计根据2.5.3的岩土参数的统计方法，对本工程所涉及到的土的各项物理、力学性质指标，都进行了认真的计算，最终整理统计结果见附表2-1,2-2。3场地评价及结论3.1抗震分析评价3.1.1场地抗震分析(1)选择建筑场地时，应按表18划分对建筑抗震有利、不利和段稳定基岩，坚硬土，开阔、平坦、密实、均匀的中硬土等不利地段软弱土，液化土，条状突出山嘴，高耸孤立的山丘，非岩质陡坡河岸和边坡的边缘，平面分布上成因、岩性、状态明显不均匀的土层等危险地段地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等及发震断裂带上可能发生地表错位的部位(2)建筑场地的类别划分，应以土层等效剪切波速和场地覆盖孔数量，应为控制性钻孔数量的1/3～1/5,山间河谷地区可适量减但不宜少于3个。b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，测量剪切波速的钻孔数量可适量减少，但c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19划分土的类型，再利用当地经验在表19的剪切波速范围内估计各土层的剪切波速。表3-2土的类型划分和剪切波速范围土的类型岩土名称和性状剪切波速范围坚硬土或岩石稳定岩石密实的碎石土中硬土中密、稍密的碎石土，密实、中土和粉土，坚硬黄土中软土稍密的砾、粗、中砂，除松散外的细f>130的填土，可塑黄土软弱土流塑黄土注：fak为由载荷试验等方法得到的地基承载力特征值(kPa):Us为(4)建筑场地覆盖层厚度的确定，应符合下列要求：a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b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。c剪切波速大于500m/s的孤石、透镜体，应视同周围土层。d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。(5)土层的等效剪切波速，应按下列公式计算：式中v-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；i-计算深度范围内第i土层的厚度(m);Vs-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。(5)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20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20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。等效剪切场地类别II03.1.2地震液化分析地震液化是平原强震区在经历一次地震后引起的最显著的震害之一。地震液化通常伴随产生大规模的地面沉陷变形、滑移、地裂和喷水冒砂，造成各种工程建筑、道路场地地基的失效，给国民经济带来严重结构方案以及各种防液化的处理措施。如果判别结果过于保守，将造成不必要的经济投入；反之，判别结果不准确，将有可能带来安全隐地基发生液化需同时符合下列3个条件：b土层处于地下水位以下，呈饱和状态。2)液化判别根据我国近年来对液化判别的研究经验，明确液化可分“两步判①初步判别经过对邢台、海城，唐山等地震液化现场资料的分析，发现液化与土层的地质年代、地貌单元、粘粒含量、地下水位的深度、上覆非液化土层厚度、基础埋置深度和地震烈度有密切关系。根据《建筑抗震设计规范》(GBJ11-94)第3.3.2条规定：饱和的砂土或粉土，当符合下列条件之一时，可初步判别为不液化或不考虑a.地质年代为第四纪晚更世(Q₃)及其以前，可判为不液化土；b.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，式中d——地下水位深度(m),宜按建筑物使用期内平均最高水位d,——基础埋置深度(m),不超过2m时应采用2m;表3-4液化土特征深度(m)饱和土类别烈度9粉土678砂土789②标准贯入试验判别法根据《建筑抗震设计规范》(GBJ11-94)第3.3.3条规定，当初步判别认为需进一步进行液化判别时，应采用标准贯入试验判别法。在地面下15m深度范围内的液化土应符合下式要求，当有成熟经验时，尚可采用其它判别方法。<N式中：N——饱和土标准贯入锤击数实测值(未经杆长修正);N——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；d——饱和土标准贯入点深度(m);d——地下水位深度(m),宜按建筑物使用期内平均最高水位计算，也可按近期内年最高水位计算；p——粘粒含量百分率，当小于3或为砂土时，均应采用3。烈度9近震6远震83.1.3本工程抗震评价在场地的2个勘探孔内进行波速测试。本工程根据场区波速测试得到成果如表22。表3-6波速测试成果土层名称土层剪切波速(m/s)土的类别①杂填土中软土中软土③中砂中硬土④砾砂中硬土④1粗砂中硬土④1粗砂中硬土⑥圆砾中硬土依据勘察过程中在③中砂、④砾砂、④1粗砂、⑤砾砂层中进行的各测试点的标贯实测击数N均大于Ncr,判定勘察场区内土层无液化。其成果见表23。表3-7场地地基土砂土液化判别表土层名称钻孔编号试验深度地下水位粘粒含量实测值液化判定(击)砂33不液化41砂砂3砂1不液化3.2地基土评价3.3地下水评价表3-8水分析结果表工程名称黄河新居A区取样孔号水源地下水工程编号取样深度取样时间气味无口味正常颜色无透明文透明离子每升水中含量硬度单位结果毫克毫克当量全硬度德国度碳酸盐硬度德国度文非碳酸盐硬度德国度负硬度德国度离离氢离子浓度其他毫克升CO³-游离co3-毫克/升3.4结论及建议3.4.1结论根据本次勘察的8个钻孔钻探资料、现场原位测试及室内土工试地基。其余各土层天然地基承载力特征值及参数详见表表3-9各层地基土承载力及力学参数动探标准值N63.5承载力特征值f③中砂④砾砂④1粗砂④2粉质粘土4.3(经验⑤砾砂⑥圆砾(3)沈阳市标准冻深为1.2米。①杂填土无冻涨性。②粉质粘土(4)沈阳地区地震基本烈度为7度。设计基本地震加速度值为(6)基坑支护：根据基坑深度和现场条件，可采用桩锚的支护方表3-10基坑设计参数(度)重力密度(KN/M)②粉质粘土③中砂031.4(经验16.1(经验值)④砾砂035.7(经验19.2(经验值)④1粗砂033.2(经验17.1(经验值)土11(经验值)19.4(经验值)3.4.2建议以确定和检验持力层强度及均匀性。(2)由于受场地施工条件的限制，个别钻孔未能按预定位置施4地基承载力的计算与基础选型4.1地基等级的确定能造成建筑物破坏或影响正常使用的程度，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4-1选用。表4-1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物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建筑物大面积的多层地下建筑物(如地下车库、商场、运动场)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丙级场地和地基条件简单、荷载分布均匀的七层及其层以下民用建筑及一般工业建筑；次要的轻型建筑物本工程拟建筑属于十六层的重要建筑物建筑，荷载分布较均匀，4.2确定地基承载力的原则4.2.1地基承载力的几个概念地基承载力是指地基对基础及上部结构荷载的承受能力，其大小a极限承载力：使地基发生剪切破坏，失去整体稳定时的基础底b容许承载力：确保地基不产生剪切破坏而失稳，同时有保证建c承载力基本值：根据土的室内试验或原位测试物理力学指标的平均值，按经验公式计算或查经验表格得到的相应于标准基础宽度和埋深时的地基容许承载力值。承载力基本值乘以计算或查表的物理力d承载力标准值：地基设计时采用的考虑了土性指标变异影响后e承载力设计值：地基承载力标准值，经基础深度和埋深修正，以及直接用地基强度指标按承载力理论公式计算得到的值。承载力设4.2.2确定原则地基承载力应根据土的成因类型、土层均匀性、地下水位变动、a对一级建筑物或缺乏成熟经验的特殊性土、有特殊要求的工程b对需要变形计算的二级建筑物可采用理论计算法结合有关原委c对不需要变形计算的二级建筑物可采用查表法结合有关原委测4.3确定地基承载力的方法工程实践上，确定地基承载力的方法有四类：载荷试验法、其他4.3.1载荷试验法对于一级建筑物或地质条件复杂、土质很不均匀的情况，采用现场载荷试验法，可以取得较精确可靠的地基承载力数值。进行现场载不仅安全可靠，而且往往可以比《规范》法提高地基承载力得数值，4.3.2原位测试和室内试验法法a根据野外鉴别结果确定地基承载力特征值fb根据室内土的物理、力学性质指标平均值确定地基承载力fc根据标准贯入试验锤击数N轻便触探试验锤击数N₁o确定地基承载力特征值f。4.3.3理论公式计算法一级建筑物若无条件进行现场载荷试验，则可用理论公式计算。通常理论计算法还应与其它原位测试等方法综合确定地基承载力。(1)太沙基公式a极限承载力在剪切破坏情况下，对于条形基础，地基极限承载力为：q——基底水平以上基础两侧的超载(KPa);b、d——基底的宽度和埋深(m);N、N,、N,——承载力系数。对于直径为b的圆形基础，地基极限承载力为：对于边长为b的方形基础，地基极限承载力为：b容许承载力将上述极限承载力除以安全系数K可得容许承载力。K与上部结构类型|荷载性质等有关，一般取K=2~3。(2)国家规范法f=M,yb+May₀d+Mc4.3.4经验查表法立土的物理、力学指标与土的承载力基本值f、标准值f之间的经验4.4本工程地基承载力确定方法及计算当根据室内物理、力学指标平均值确定地基承载力特征值时，应按下列规定将表4-5至4-9的承载力基本值乘以回归修正系数：1)回归修正系数，应按下式计算式中：y----回归修正系数；δ----变异系数n----据以查表的土性指标参加统计的数据数；注：当回归修正系数小于0.75时，应分析过大的原因，如分层是否合理，试验有无差错等，并应同时增加试样数量。2)变异系数应按下式计算式中：μ----据以查表的某一土性指标试验平均值；σ----标准差；第二指标含w,%第一指标孔隙比e一—一一——注：a有括号者仅供内插用；b折算系数ε为0;性第一指数I0—注：a有括号者仅供内插用；b折算系数ε为0.1;fN土类中、粗砂粉、细砂4.4.2根据标准贯入试验锤击数N确定地基承载力特征值f4.4.3根据重型动力触探试验锤击数确定承载力特征值f的承载力(表4-6)。土类N63.53468粗、砾)E₀2222)823445934.4.4持力层地基承载力根据表11查出修正后锤击数平均值N635=15.7,由表4-5内插得基其它各层地基承载力特征值见表6-1。4.5建筑物基础选型建议从前面的论述可以看出，勘察区内工程地质条件一般，地层分布较均匀。除①层耕植土不宜作为地基条件外，其余各层均可作为天然地基使用。根据地层的连续性及场地工程地质条件，可采用筏板基础4.5.1筏板基础与桩基础比较1)筏板基础多层建筑物建在软弱地基上，采用筏板基础，是一种既安全、又经济、且施工方便的基础方案，但考虑到基础造价，工期4.5.2桩基础的特点及适用条件(1)预制桩的特点：①桩的单位面积承载力较高。由于其属挤高；③预制桩单价较灌注桩高。预制桩的配筋是根据搬运、吊装和桩时，还需增加相关费用；④锤击和振动法下沉的预制桩施工时，般需改为静压桩机进行施工。⑤预制桩是挤土桩，施工时易引起周(2)预制桩的适用条件：①持力层上覆盖为松软土层，没有桩或多次接桩；③水下桩基工程；④大面积打桩工程。由于此桩工节省基建投资；⑤工期比较紧的工程，因已在工厂预制，缩短工期。4.5.3结论本工程上部荷载较大，对单桩承载力要求较高因此拟采用高强预力层，桩端持力层可选择⑤层砾砂，本工程建议桩长10.0～2.0米，表4-7各土层的桩端阻标准值q,、侧阻标准值q土层名称极限端阻力标准值qp极限侧阻力标准值②粉质粘土③中砂④砾砂④1粗砂④2粉质粘土⑤砾砂⑥圆砾5桩基础设计5.1桩基设计的基本原则及构造要求5.1.1基本原则桩基设计应遵循如下的基本原则：a根据桩基的使用功能和受力特征进行桩基的承载力计算；对桩数超过3根的非端承桩复合桩基，宜考虑由群桩、土、承台相互作用b对桩身及承台承载力进行计算；对于桩身露出地面或桩侧为可液化土、极限承载力小于50kPa土层中的细长桩尚应进行桩身压屈验算；对于混凝土预制桩尚应按施工阶段的吊装、运输和锤击作用进行c当桩端平面以下存在软弱下卧层时，应验算软弱下卧层的承载5.1.2构造要求本工程采用混凝土预制桩，故将其构造要求叙述如下：a混凝土预制桩的截面边长不应小于200mm;预应力混凝土预制桩的截面边长不宜小于350mm;预应力混凝土管桩不应小于300mm。b预制桩的最小配筋率一般不宜小于0.80%,当采用静压法沉桩时最小配筋率不宜小于0.4%。桩的主筋直径不宜小于14mm。在打入桩桩顶2~3d长度范围内箍筋应加密，并设置钢筋网片。c预制桩的混凝土强度等级不宜低于C30,采用静压法沉桩时，可适当降低，但不宜低于C20,预应力混凝土桩的混凝土强度等级不宜低于C40,预制桩纵向钢筋的混凝土保护层厚度不应小于30mm。5.2桩基设计的基本步骤5.2.1桩的类型选择及成桩工艺选择的使用功能、穿越土层的性质、桩端持力层土类、地下水位、施工设备、施工环境、制桩材料供应条件等，选择经济合理、安全适用的桩5.2.2桩基持力层的选择基中存在多层可供选择的桩基持力层时，应根据桩基承载力、桩位布桩端全断面进入持力层的深度，对于粘性土、粉土不宜小于2d,砂土不宜小于1.5d,碎石土不宜小于1当存在软弱下卧层时，桩基以下硬持力层厚度不宜小于4d。当持力层较厚且施工条件许可时，桩端全断面进入持力层的深度宜达到桩端阻力的临界深度。砂与碎石土为2-6d,随土的孔隙比和液性指数的减小而增大。5.2.3桩截面的选择桩的截面主要根据上部荷载等情况选定，一般情况下可根据上部结构荷载大小、楼层数、现场施工条件及经济指标等初步确定桩径或桩的边长，然后验算其截面的桩压强度。常用的桩截面与楼层数的经验数值关系如表2-1所示。5-1楼层数与桩截面(mm)的经验数值关系数预制桩灌注桩5.2.4单桩竖向承载力设计值的确定单桩竖向承载力设计值R应根据桩基的设计等级采用不同的方法。对三级建筑桩基可采用经验参数估算法；对二级建筑桩基可采用触探与经验参数估算法并参照相邻试桩资料综合确定；对一级建筑桩基应采用现场载荷试验并结合静力触探等原位测试方法综合确定。(1)当根据现场载荷试验确定单桩竖向极限承载力标准值Q时，单桩竖向承载力设计值R由下式确定：值R由下式确定：式中R为单桩竖向承载力设计值；y.为桩侧阻抗力分项系数；表5-2桩基承载力抗力分项系数值桩型与工艺载荷试验法经验参数法预制桩、钢管桩大直径灌注桩(清底干净)泥浆护壁钻(冲)孔灌注桩干作业钻孔灌注桩(d<沉管灌注桩5.2.5桩数的初步确定与桩的平面布置桩数n可根据荷载情况按下面公式初步判定：轴心荷载(5-3)偏心荷载(5-4)式中N为作用于桩基承台顶面的竖向力设计值；G为桩基承台和承台上土的自重设计值，地下水位以下取有效重度；R为单桩竖向承载力设计值.桩的平面布置应根据上部结构形式和受力要求，结合承台平面尺寸情况布置成矩阵或梅花形等形式，其最小中心距应符合表2-3要求。表5-3桩的最小中心距土类与成桩工艺排数不少于3排且桩数不少于9根的摩擦形桩基非挤土和部分挤土灌注桩挤土灌注桩穿越饱和土穿越非饱和土挤土预制桩打入式敞口桩和H型钢桩5.2.6桩基受力验算(1)中心荷载作用单桩受力式中Q桩基中单桩所承受的外力设计值；N为作用在桩基上的竖向力设计值；G为桩承台及上覆土重；R为单桩竖向承载力设计值；(2)偏心荷载各桩受力设计要求r₀Om≤1.2R,yQ≤R式中Qm和Q分别为单桩受力的最大值和平均值；5.2.7群桩承载力验算群桩承载力验算包括持力层承载验算与软弱下卧层强度验算。(1)持力层承载验算对于桩数超过3根的非端承桩的的群桩基础，宜考虑群桩效应对桩承载力的影响，此时群桩基础中的单桩承载力设计值R按下式计算静力触探与经验参数估算法载荷试验法式中，为桩侧阻群桩效应系数；n,、η,、7,可查表5-4获得，n.可查表5-5获得。表5-4群桩效应系数效应系数Sa/d(粘性土)Sa/d(粉土、砂土)34563456ηn.η346≤注：当承台下存在高压缩性软弱土层时，n'按Bc/L≤0.2取值。设计要求：中心荷载作用y₀Q≤R(5-11)偏心荷载作用r₀Qm≤1.2R′,γ₀Q≤R(5-12)(2)软弱下卧层强度验算当桩中心距≤6d时，可按下列公式验算软弱下卧层强度：σ₂+y,z≤f.(5-13)式中f为软弱下卧层经深度修正的地基承载力；Z、t分别地面和桩端平面至软弱层顶面的深度；θ为桩端硬持力层压力扩散角。5.2.8桩身结构强度验算对于预制桩主要对吊运过程中和使用荷载下的强度进行验算。(1)吊运过程中强度验算：在标准图集中，给出了各类预制桩的配筋与构造图，它们按桩在吊装、运输、就位过程中可能产生的最大内力进行了强度与抗裂度验算，故设计时可根据桩的截面与长度等直接从图集中选用。(2)使用荷载下的强度验算。使用荷载下的桩身结构强度验算，与地区经验有关，根据东北地区的经验验算要求如下：式中f,为混凝土轴心抗压强度标准值。5.3本工程桩基设计5.3.1桩基持力层、桩型、埋深选择据地质勘察资料，第⑤层砾砂在场地内分布均匀，厚度稳定，承载力较大，压缩性小，因此选定此层为桩端持力层。由于建筑荷载较大选用预应力高强混凝土管桩(PHC桩),根据表5-1楼层数与桩径关系设计桩径为500mm,型号为AB型，桩长11m,考虑建筑物有一层地下室(层高3m)桩承台高度0.6m,桩顶嵌入承台0.1m,则桩顶埋深3.6m,桩端进入持力层1.5m>1.5d,符合桩端全断面进入持力层深度要求。5.3.2单桩竖向承载力计算根据《建筑地基基础设计规范》(GBJ7—89),式中：Q---单桩竖向极限承载力标准值；qp---桩端土的承载力标准值，查表4-7得q=8000kPa;层粗砂q4=75kPa;第④2层粉质粘土q4-2=60kPa;第⑤层砾砂QA=qpAp=8000×0.196=1568kN单桩竖向承载力设计值，按公式(5-2)得5.3.3确定桩的数量及平面布置拟建筑物建筑物的层数为地上16层(一层地下室),建筑物的面积为12.5×61=762.5m²,按20KN/m²计算，则16层建筑及一层地下室的荷载N。=762.5×20×17=259250KN;因开挖基槽需挖除3.6米的上覆土层，其中杂填土的重度y=19.1,挖除厚度为1.58m,粉质粘土重度y₂按20KN/m²计算，挖除厚度为2m,则挖除土重G=762.5×20×KN,因中心荷载且由于承台的尺寸、重量还是一个未知数桩数n拟按公式5-3估算：取桩数n=110。桩的平面布置应根据上部结构形式和受力要求，结合承台平面尺寸情况布置成矩阵或梅花形等形式，其最小中心距应符合下表要求。根据中心距要求本工程桩的最小中心为2.5m>4d.由于该建筑成矩形分布且荷载分布较均匀，所以拟将桩布置为5排22列的矩形共110根桩，南北向桩的的中心距为2.8m,东西向桩的的中心距为3.0m,桩径为500mm。5.3.4桩身结构设计和验算参照03SG409《预应力混凝土管桩标准图集》,桩径为500mm的AB型PHC桩的技术参数如下表所示：表5-6PHCABΦ500型桩技术参数外径D(mm)壁厚t(mm)单节桩长(m)混凝土强度等级预应力钢筋螺旋筋规格混凝土有效预压应力抗裂弯距检验值极限弯距检验值竖向承载力最大特征值竖向承载力设计值理论重量(Kg/m)采用二点吊吊装，吊点位置在距桩顶、桩尖4m处，起吊时桩身最大正负弯距为：查表5-6得所以桩身截面设计弯距值桩身受拉主筋面积配筋量为根据表5-6中预应力钢筋的配置可知其主筋截面积A≥A。,满足要5.3.5桩承台设计本工程设计为一柱一桩，桩上有承台，桩的外缘每边外伸净距为承台厚度为600mm,采用C30混凝土。承台埋深设计为3.6m,底面位于③层中砂层中。G=1.4×1.4×0.6×110×20=2587.2kN5.3.6单桩受力验算：按中心受压验算公式5-5计算根据公式5-6,本工程桩基安全等级为二级γ₀=1.0则有Y₀Q=1.0×1894因此单桩承载力满足设计要求。5.3.7群桩承载力验算本工程桩数n=110>3,所以需进行群桩承载力验算。(1)持力层承载验算本次设计的参数是通过触探和经验参数估算得到的，则群桩基础中单桩承载力设计值R应按公式5-9计算：因为桩基两向中心距Sa不等，则取其平均值Sa=(2.8+3.0)/2=2.9m,桩径d=0.50m,则承台宽度Bc=1.4,桩的入土长度L=11m,则n、n承台内外区土阻力群桩效应系数，查表5-5,得η=0.20、将数值带入公式5-16得：=0.20×0.196/1.96+0.96×1.764将以上有关参数带入公式5-9得：则有y₀Q≤R,满足设计要求。(2)软弱下卧层验算本工程桩端持力层为⑤砾砂，其下卧层为⑥圆砾，圆砾层在场区分布连续，土质均匀，性质好，承载力高，是好的下卧层。因此可不进行软弱下卧层验算。6地基沉降量计算地基土层在建筑物荷载作用下，不断的产生压缩，直至压缩稳定后地基表面的沉降量便是最终沉降量。对地基进行沉降计算的目的在于：在建筑设计中预知该建筑建成后产生的各种变形，判断地基变形值是否超过允许的范围，以便在建筑设计时，采用相应的工程措施，保证建筑物安全。地基沉降量有很多计算方法，我国工业与民用建筑中常用的有两种方法：分层总和法和《规范》推荐法。6.1沉降计算原则6.1.1基本原则需要计算变形的建筑物，其桩基变形计算值不应大于桩基变形容6.1.2变形指标③倾斜：建筑物桩基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离之比值；④局部倾斜：墙下条形承台沿纵向某一长度范围内桩基础两点的沉降差与其距离的比值。6.1.3桩基的有关规定计算桩基变形时，桩基变形指标应遵守以下规定选用；由于土层厚度与性质不均匀，荷载差异，体型复杂等因素引起的地基变形，对于砌体承重结构应由局部倾斜控制；对于框架结构应由相邻柱基的沉降差控制；对于多层或高层建筑和高耸结构应由倾斜值控制。建筑物的桩基变形容许值如无当地经验时可按表6-1规定采用，对于表中未包括的建筑物桩基容许变形值，可根据上部结构对桩基变形的适应能力和使用上的要求确定。表6-1建筑物的地基变形允许值地基土类别中、低压缩性土高压缩性土砌体承重结构基础的局部倾斜工业与民用建筑相邻柱基的沉降差(1)框架结构(2)砌体墙充填的边排柱(3)当基础不均匀沉降时不产生附加应力的结构单层排架结构(柱距为6m)柱基的沉降量，mm桥式吊车轨道面的倾斜(按不调整轨道考虑)