劉麗春
中國計量科學研究院 北京 100029
正文:
理論上而言,沒有不能用于建筑的場地。但遵循技術經(jīng)濟原則,存在地基穩(wěn)定性問題或其他不良條件的場地通常不適于建筑,為保證建設項目技術上可行,經(jīng)濟上合理,則必須在工程建設開始前了解場地工程地質(zhì)條件,并對場地穩(wěn)定性及建筑適宜性進行評價,以便確定適合建設區(qū)域,對項目建設方案及成本的預估提供切實的參考。
山東青島某項目展開工程建設前,通過對擬建場地的地形地貌、工程地質(zhì)、巖土特性等的勘察,對擬建地塊進行了場地穩(wěn)定性及建筑適宜性評價。
本次勘察按可行性研究勘察進行工作布置,共在場區(qū)內(nèi)布置8個鉆孔,同時布置了高密度電阻率法探查、面波測試、工程地質(zhì)測繪調(diào)查、搜集場地周邊已有工程資料等勘察工作。
1.工程地質(zhì)測繪和調(diào)查
確定項目測繪與調(diào)查的范圍后,采用一定比例尺的地形圖作為底圖,利用天然和已有的人工露頭,對整個區(qū)域進行地質(zhì)及工程地質(zhì)測繪。測繪和調(diào)查內(nèi)容包括地形的形態(tài)及變化情況,地貌形態(tài)特征,水井的位置、水位;調(diào)查收集區(qū)域有關地震、地質(zhì)、勘察等方面的研究成果以及鄰近建筑物的巖土工程勘察施工資料。
項目擬建場地整體地形較平緩,西南低、東北高,現(xiàn)地面標高約3.6~6.8 米。場區(qū)地貌類型屬于侵蝕堆積緩坡,表層后經(jīng)人工回填改造。
2.物探
(1)高密度電阻率法
采用高密度電阻率測量系統(tǒng),以巖、土導電性差異為基礎,通過人工施加穩(wěn)定電流場,研究地下傳導電流分布規(guī)律以探查清楚場區(qū)第四系厚度及巖體的風化程度及斷裂帶的規(guī)模、產(chǎn)狀及其發(fā)育情況。
(2)面波測試
面波頻譜分析法,也叫瞬態(tài)法,它是由震源產(chǎn)生一定帶寬的脈沖,通過測線多道記錄采集面波數(shù)據(jù),根據(jù)記錄上的同向軸來識別面波,利用相干函數(shù)和功率譜、相位展開譜,從而得到不同頻率的面波相速度,同時由此得到該點的頻散曲線,由頻散曲線可以反演地下分層厚度和速度結構。用以查明各土層厚度及各土層的等效剪切波速。對于不具備鉆探條件的場區(qū)采用面波測試方法查明地層。本次勘察共布置面波測試點8 個,點間距88~98米,測試線間距103~130 米,探測深度要求查明覆蓋層厚度。
根據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》(GB50011-2010)2016 年版,結合場區(qū)地質(zhì)資料及剪切波測試成果綜合判定:該塊場地類別屬于Ⅱ類建筑場地,本工程場地特征周期值0.45s。
3.鉆探
采用XY-1 型鉆機進行工程地質(zhì)鉆探,用以揭露地層,并在鉆孔中進行原位測試,其目的是查明場區(qū)第四系成因、分布、厚度,查明基巖種類、風化程度。鉆探揭示,第四系主要由全新統(tǒng)人工填土、洪沖積層及上更新統(tǒng)洪沖積層組成,第四系厚度約7.0~11.0米,基巖為白堊系下統(tǒng)萊陽群砂巖。
4.原位測試
(1)標準貫入試驗
主要針對黏性土、砂土、強風化基巖進行測試,目的是評價巖土體密實程度及其均勻性,為力學指標的提出提供依據(jù)。共布置標貫鉆孔2 孔。
(2)重型動力觸探測試
主要針對填土進行測試,目的是評價其密實程度及均勻性,為力學指標的提出提供量化依據(jù)。共布置重型動力觸探測試孔2孔。
5.取樣
在場地內(nèi)內(nèi)取土樣(包括原狀樣、擾動樣、巖樣)進行室內(nèi)試驗,提供巖土層的物理、力學指標。
6.室內(nèi)土、水工試驗
在鉆孔內(nèi)取土樣進行常規(guī)、壓縮、直剪試驗;取砂樣進行顆分、坡角試驗;取巖樣進行點荷載試驗并換算巖石飽和單軸抗壓強度,提供巖土層的物理、力學性質(zhì)指標,評價巖石的堅硬程度。
通過以上方法了解場地內(nèi)地層及其巖土特性。根據(jù)青島市區(qū)地層統(tǒng)一編號,按地層自上而下、地質(zhì)年代由新到老的層序分述如下:
(1)第四系全新統(tǒng)人工填土(Q4ml)
第①層素填土,層厚約0.5~4.0米,層底標高約2.0~3.5米。以回填黏性土為主,夾10%~20%砂土、碎石。該層回填年限大于15年,成份差異性較大,均勻性差,未經(jīng)處理不可作為基礎持力層使用。該層填土無法進行原位測試,通過探坑側壁的現(xiàn)場鑒別來判斷密實度。
(2)第四系全新統(tǒng)洪沖積層(Q4al+pl)
第⑦層粉質(zhì)黏土, 層厚約1.5~2.0米,層底標高約0.5~1.5米。黃褐色,塑性、韌性一般,干強度一般,含砂約5%~10%。該層地基承載力特征值fak=150~160kPa,壓縮模量ES1-2=5.6MPa。推薦黏聚力標準值Ck=21kPa,內(nèi)摩擦角標準值Φk=11°。
(3)第四系上更新統(tǒng)洪沖積層(Q3al+pl)
1.場地穩(wěn)定性分析
工程擬建地所處大地構造單元相對穩(wěn)定,歷史地震觀測資料表明,自有記載以來,未發(fā)生過破壞性地震,以弱震、微震為主,且震中離散,無明顯線性分布,不具備發(fā)生破壞性地震的構造條件,地震危險性主要受遠場區(qū)“中——強”地震的影響,場地區(qū)域上屬相對穩(wěn)定地塊。
擬建場地地貌類型屬于侵蝕堆積緩坡,地形平緩,基巖面平緩,第四系各層分布較穩(wěn)定,第四系厚度約7.0~11.0 米,根據(jù)上述勘察測繪方法及地區(qū)經(jīng)驗推測場區(qū)內(nèi)存在小型構造帶,綜合判定場地為建筑抗震一般地段,場地穩(wěn)定性一般。
本場地位于青島市,地震基本烈度為7 度,設計基本地震加速度為0.10g,設計地震分組第三組,特征周期值0.45s。
2.建筑適宜性分析
(1)土體分析評價
場區(qū)第四系厚度中等,厚度7.0~10.7 米,主要為素填土、粉質(zhì)黏土及粗礫砂組成。
素填土層由于回填時間較短,尚未完成自重固結沉降,強度較低,壓縮性較高,穩(wěn)定性較差,均勻性差,未經(jīng)處理不能作為建筑物的基礎持力層。
(2)巖體分析評價
場地內(nèi)巖體根據(jù)不同的工程性狀及質(zhì)量狀態(tài)可分為散體狀、整體塊狀2 種結構巖體:
散體狀結構巖體為砂巖強風化帶。在強烈的風化或構造作用下,巖體破碎~極破碎,裂隙發(fā)育,巖石疏松,礦物間連結力顯著降低,屬密實的松散介質(zhì)體,在垂直荷載作用下呈現(xiàn)塑性材料特征,具可壓縮性和軟弱巖石地基工程特性,遇水易軟化。砂巖強風化帶厚度較小,均勻性一般。
1.對于埋深較淺的一般建筑物:如荷載較大,可采用樁基,以基巖作為基礎持力層;如荷載較小,可采用天然地基,以第⑦層粉質(zhì)黏土作為基礎持力層。
2.對于埋深中等的一般建筑物:如荷載較大,可采用天然地基,以基巖作為基礎持力層;如荷載較小~中等,可采用天然地基,以第層及第層作為基礎持力層。
3.對于埋深較大的一般建筑物:可采用天然地基,以基巖作為基礎持力層。