探討巖土工程勘察技術(shù)的評價分析

吳瑾天

浙江省交通規(guī)劃設(shè)計研究院 310000

摘要：隨著國家經(jīng)濟(jì)和社會的快速發(fā)展，越來越多的建筑拔地而起，巖土工程勘察作為建筑工程，特別是大型建筑工程前期地基設(shè)計、為工程技術(shù)人員提供技術(shù)數(shù)據(jù)和詳細(xì)資料的第一步，在工程建設(shè)中發(fā)揮著重要作用。巖土工程勘察的目的是為設(shè)計、施工提供地質(zhì)勘察成果及各項巖土工程參數(shù)，是建設(shè)工程中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，按基本建設(shè)程序要求，各項工程建設(shè)在設(shè)計和施工之前必須進(jìn)行巖土工程勘察，勘察成果的質(zhì)量將直接影響建設(shè)項目的工程安全和工程造價。本文對莫干山御庭酒店度假區(qū)項目的巖土工程勘察進(jìn)行了詳細(xì)分析。

關(guān)鍵詞：巖土工程；勘察；地基基礎(chǔ)；水文地質(zhì)

一、工程概況

擬建工程位于德清縣莫干山鎮(zhèn)燎原村。德清莫干山中心學(xué)校東北方向約500米三眼橋至長林塢水庫一帶；場地東至長林塢水庫匯水范圍，西至304縣道（曉于線），規(guī)劃用地面積約800000m2。地理位置優(yōu)越，交通便利。工程地理位置見圖1。

圖1 工程地理位置示意圖

本次勘察為一期工程，總建筑面積36359m2。由40幢別墅和酒店主樓、湖邊接待餐廳、湖邊燒烤餐廳、農(nóng)家菜餐廳等組成。其中一期別墅A地塊位于長林塢水庫東北側(cè)，由30幢別墅組成；一期別墅B地塊位于長林塢水庫東南側(cè)，由10幢別墅組成；酒店主樓位于場地西側(cè)緊臨304縣道（曉于線），湖邊接待餐廳、湖邊燒烤餐廳、農(nóng)家菜餐廳等分散于水庫周邊。建筑物均為1～3層框架結(jié)構(gòu)，設(shè)計最大荷載約750kN/柱，擬采用淺基礎(chǔ)或墩基礎(chǔ)。

本工程重要性等級為二級，場地等級為二級，地基復(fù)雜程度為二級，綜合確定巖土工程勘察等級為乙級。

二、區(qū)域氣象、水文和地質(zhì)構(gòu)造

1.氣象、水文

擬建工程區(qū)域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候區(qū)，溫暖濕潤，四季分明，雨熱同期。年平均氣溫 16.0℃，年平均降雨量1368.3毫米，降雨以梅雨型和 臺風(fēng)型為主，年平均降雨天數(shù)144天，年平均蒸發(fā)量 800mm。日最大降雨量 172.6mm，最大過程降雨量505.6mm，由于季風(fēng)氣候的不穩(wěn)定性，易受夏秋臺風(fēng)洪澇、冬春低溫寒潮、盛夏高溫干旱等災(zāi)害性天氣影響。全年無霜期230～250天，全年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)。

擬建工程所在德清縣屬長江流域太湖水系。境內(nèi)河道縱橫交錯，湖塘星羅棋布，有“水鄉(xiāng)澤國”之稱。西部低山丘陵區(qū)多為樹枝狀水系，東部平原為網(wǎng)格狀水系，多河港、漾潭，水域面積 100.5km2，占全縣總面積的 10.6%，主要河流總長度 185.69km，分東苕溪和運(yùn)河兩大水系。

場地中部為長林塢水庫，該水庫于1964年建成，集雨面積達(dá)0.3km2，總庫容約 22.1 萬m3。水庫大壩為重力壩，壩高 13.5m、壩長 114.7m。

2.地質(zhì)構(gòu)造

據(jù)《浙江省區(qū)域地質(zhì)志》浙江省大地構(gòu)造格局大致以江山—紹興深斷裂為界，其東南側(cè)為華南褶皺系，西北側(cè)為揚(yáng)子準(zhǔn)地臺。場地位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺（Ⅰ1）之錢塘臺褶帶（Ⅱ2）安吉—長興陷褶帶（Ⅲ2）武康—湖州隆斷褶束（Ⅳ2）。場區(qū)附近存在兩條斷裂，對擬建度假區(qū)無影響。

工程區(qū)處于長江中下游地震亞區(qū)北端之上?！橡埖卣鸶睅В聵?gòu)造運(yùn)動不明顯，場區(qū)及周邊地區(qū)近代地震皆為微震，震級均在4級以下。近場區(qū)構(gòu)造活動微弱，地震震級小，強(qiáng)度弱，頻度低。根據(jù)中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)1：400萬《中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖》（GB18306-2001），本區(qū)50年超越概率10%的地震動峰值加速度為0.05g，相對于地震基本烈度為Ⅵ度。據(jù)解放后地震觀測站資料，本區(qū)內(nèi)曾觀測到三次小規(guī)模地震，詳見表3

表3 近場區(qū)現(xiàn)今地震目錄

發(fā)震日期 緯度 經(jīng)度 震級ML 震源深度

1982.6.13 30°36′ 119°58′ 1.4 6km

1984.6-18 30°37′ 119°54′ 2.8 15km

1984.6.25 30°36′ 119°52′ 2.9 14km

三、場地工程地質(zhì)條件

1.地形地貌

場地位于德清縣莫干山鎮(zhèn)燎原村的低山丘陵區(qū)。一期別墅A地塊和B地塊位于長林塢水庫周邊：A地塊處于斜坡位置，整體呈北高南低趨勢；B地塊中部為山溝，南北兩側(cè)為山坡；山體斜坡上陡下緩，坡度約15°～35°，植被覆蓋率90%以上，以喬木為主?？孜粯?biāo)高65.14～109.64m，地形起伏極大，勘探條件差，施工難度較大；酒店區(qū)塊西側(cè)鄰近304縣道（曉于線），東側(cè)距離長林塢水庫約400m，種有低矮的茶樹，孔位標(biāo)高49.91～58.54m，地形起伏相對較小，勘探條件較好。

2.巖土層的劃分及其特征

根據(jù)鉆探野外鑒別，結(jié)合室內(nèi)土工試驗(yàn)資料分析，勘探深度（14.00m）范圍內(nèi)地基土可分為2層4亞層。現(xiàn)自上而下分述如下：

①-1層：含礫粉質(zhì)粘土（dl-plQ3）

灰黃色，硬可塑～硬塑。主要由粉質(zhì)粘土組成，表層含大量植物根系，碎石含量10～15%，粒徑0.2～2cm，個別可達(dá)3cm以上。局部缺失，層頂標(biāo)高53.79～97.32m，層厚0.30～5.70m。

①-2層：碎石混粘土（dl-plQ3）

灰色、灰黃色，中密～密實(shí)。粒徑大于20mm的顆粒占40%以上，粒徑2～20mm的顆粒占10～30%，粒徑0.075～2mm的顆粒占10～15%，顆粒多呈次棱角狀，粘性土含量約占10～25%，。主要分布于一期別墅A地塊和酒店主樓區(qū)塊。層頂標(biāo)高46.91～109.64m，層厚0.30～6.20m。

②-1層：全風(fēng)化凝灰?guī)r（K1h）

黃色、灰黃色、黃綠色，巖石風(fēng)化呈砂土狀，手捏易碎，錘擊聲音啞。局部缺失，層頂標(biāo)高46.86～105.93m，控制層厚0.40～6.80m。

②-2層：強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r（K1h）

灰色、灰紫色，巖石風(fēng)化呈碎塊狀，風(fēng)化裂隙大量發(fā)育，裂隙間見大量鐵錳質(zhì)渲染物，原巖結(jié)構(gòu)清晰，手較難折斷，錘擊易碎。全場分布，層頂標(biāo)高43.36～109.34m，局部未揭穿，控制層厚0.30～6.60m。

②-3層：中風(fēng)化凝灰?guī)r（K1h）

灰綠色、灰紫色，巖芯呈短柱或碎塊狀，風(fēng)化裂隙較發(fā)育，裂隙間有少量鐵錳質(zhì)次生礦物，錘擊聲較脆，不易擊碎。據(jù)室內(nèi)巖樣試驗(yàn)，飽和抗壓強(qiáng)度為13.9～98.3MPa，平均值49.5MPa，標(biāo)準(zhǔn)值26.40MPa，屬較硬巖，巖體較破碎，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅳ級。無臨空面和軟弱巖層。全場分布，鉆孔有揭示地段層頂標(biāo)高59.92～78.12m，鉆孔有揭示地段最大控制層厚5.80m。

3.場地和地基的地震效應(yīng)

據(jù)場地巖土名稱和性狀，場地20m內(nèi)地基土按《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2010）劃分綜合判斷，場地土層等效剪切波速為500m/s≥use>250m/s。酒店主樓區(qū)塊覆蓋層厚度≥5m，場地類別為Ⅱ類。其余區(qū)塊覆蓋層厚度<5m，場地類別為Ⅰ1類。

場地為山地丘陵，無軟弱土分布，劃屬于對建筑抗震一般地段。

本區(qū)抗震設(shè)防烈度為6度。場地設(shè)計基本地震加速度值為0.05g，根據(jù)場地類別和設(shè)計地震分組（第一組），設(shè)計特征周期：酒店主樓區(qū)塊為0.35s，其余區(qū)塊為0.25s。

4.不良地質(zhì)作用

根據(jù)《浙江省德清縣地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃2008-2015》（德清縣人民政府，2008年），場地位于德清縣地質(zhì)災(zāi)害中易發(fā)區(qū)（Ⅱ）。但據(jù)場地地質(zhì)災(zāi)害危險性評估及本次勘察資料，均未發(fā)現(xiàn)巖溶、地面沉降、滑坡、泥石流、斜坡失穩(wěn)等不良地質(zhì)作用，地質(zhì)災(zāi)害不發(fā)育。場地自然斜坡、人工邊坡、溪岸、水庫壩體、房屋、擋墻、道路等現(xiàn)狀穩(wěn)定，地質(zhì)災(zāi)害危險性??；工程建設(shè)遭遇地質(zhì)災(zāi)害可能性小，危險性小，酒店主樓建設(shè)引發(fā)不均勻沉降可能性小，危險性小，基槽開挖引發(fā)基坑側(cè)壁土體坍塌、滑動的可能性小、危險性小，低山丘陵基巖區(qū)房屋建筑引發(fā)邊坡失穩(wěn)的可能性小、危險性小。場地內(nèi)也未發(fā)現(xiàn)暗塘、暗濱、孤石、墓穴等影響工程建設(shè)的不利埋藏物。

5.場地穩(wěn)定性和適宜性評價

擬建工程區(qū)自喜山期差異升降運(yùn)動結(jié)束后，基本處于平穩(wěn)的緩慢沉降和斷陷沉積狀態(tài)，進(jìn)入第四紀(jì)以來，全區(qū)表現(xiàn)為微弱的穩(wěn)定上升，新構(gòu)造運(yùn)動基本穩(wěn)定，但在交匯處存在一定的應(yīng)力積聚和釋放，使總體平穩(wěn)的區(qū)域穩(wěn)定性產(chǎn)生局部的活動跡象，據(jù)歷史記載，一千余年來共發(fā)生有感地震 20 余次，但均未發(fā)生過破壞性地震，說明本區(qū)地殼運(yùn)動處于相對穩(wěn)定階段，區(qū)域穩(wěn)定性良好。

擬建工程區(qū)位于丘陵區(qū)，人類工程活動主要表現(xiàn)為修建道路和水庫，無不穩(wěn)定邊坡、無地下硐室、無地下采空區(qū)，對區(qū)內(nèi)的自然生態(tài)環(huán)境和地質(zhì)環(huán)境造成的破壞較小，因此，人類工程活動對地質(zhì)環(huán)境條件的影響一般。

綜合判斷場地較穩(wěn)定，發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的可能性較小，適宜本工程建設(shè)。

6.地下水

場地地下水類型有孔隙潛水和基巖裂隙水。別墅區(qū)塊位于丘陵區(qū)，場地地勢較高，勘察期間，僅在T172號孔、T191號孔和Z110號孔發(fā)現(xiàn)地下水，水位標(biāo)高分別為79.5m、69.0m和71.62m，水量均較小。酒店主樓區(qū)塊位于山前沖洪積地帶，地下水屬孔隙潛水，孔隙潛水水位埋深隨地形起伏變化較大，主要受大氣降水、側(cè)向徑流補(bǔ)給，水位變化受季節(jié)和氣候影響較大?？辈炱陂g正值枯水期，測得地下水水位埋深為1.00～4.10m，水位標(biāo)高50.99～56.84m。水位動態(tài)變化隨氣候和季節(jié)性變化較大，一般年變化幅度為1.00～3.00m。本工程基礎(chǔ)位于地下水位上部，地下水對基礎(chǔ)設(shè)計和施工影響小。

據(jù)調(diào)查訪問，場區(qū)無明顯污染源存在。本次勘察在T172和T191孔共采取2個潛水水樣。根據(jù)孔潛水水樣分析報告（詳見附件水質(zhì)分析報告），按照《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001，2009年版）12.2Ⅱ類場地環(huán)境類別，對地下水進(jìn)行評價：地下水和土對混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性；對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋在長期浸水和干濕交替作用下具微腐蝕性。

四、地基與基礎(chǔ)方案分析與評價

1.巖土參數(shù)分析與選用

1.1 地基土物理力學(xué)指標(biāo)的統(tǒng)計

根據(jù)前述所劃分的工程地質(zhì)亞層作為統(tǒng)計單元，對地基土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計。統(tǒng)計方法執(zhí)行《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001，2009年版）。

①土工試驗(yàn)指標(biāo)：首先對全部指標(biāo)逐一進(jìn)行檢查，剔除個別不合理的數(shù)據(jù)后按Grubbs準(zhǔn)則進(jìn)行統(tǒng)計。常規(guī)指標(biāo)提供算術(shù)平均值、變異系數(shù)和統(tǒng)計樣本數(shù)，當(dāng)樣本數(shù)少于6個時不提供變異系數(shù)，顆分指標(biāo)提供算術(shù)平均值。

②土工特殊試驗(yàn)指標(biāo)：對于滲透試驗(yàn)等特殊試驗(yàn)指標(biāo)，首先對全部指標(biāo)逐一進(jìn)行檢查，剔除個別不合理的數(shù)據(jù)后進(jìn)行統(tǒng)計，提供算術(shù)平均值。

③標(biāo)貫和動探試驗(yàn)指標(biāo)：為原始錘出數(shù)，未經(jīng)深度修正，提供分層原始錘擊數(shù)區(qū)間值、算術(shù)平均值和統(tǒng)計樣本數(shù)。

地基土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計成果見附表。

1.2 巖土參數(shù)的選用

場地巖土參數(shù)根據(jù)上述統(tǒng)計計算結(jié)果，結(jié)合地基土的巖性特征、變異系數(shù)、工程經(jīng)驗(yàn)和參數(shù)使用條件，經(jīng)綜合分析后確定。對于承載能力極限狀態(tài)計算需要的巖土參數(shù)（如C、Φ等）按標(biāo)準(zhǔn)值取值，對于正常使用極限狀態(tài)計算需要的巖土參數(shù)和評價土體性狀需要的巖土參數(shù)（如W、ρ、e、WL、WP等）采用算術(shù)平均值；地基土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)設(shè)計參數(shù)詳見附表。

根據(jù)上述地基土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計、計算和分析成果，按有關(guān)規(guī)范查表、計算，并結(jié)合土層巖性特征、地區(qū)經(jīng)驗(yàn)綜合確定壓縮模量、地基承載力和樁基參數(shù)，詳見表4：地基土物理力學(xué)指標(biāo)設(shè)計參數(shù)表。

2.地基土分析與評價

①-1含礫粉質(zhì)粘土和②-1全風(fēng)化凝灰?guī)r，硬可塑～硬塑，均勻性一般，工程力學(xué)性質(zhì)較好，埋深淺，可作為本工程淺基礎(chǔ)持力層，但①-1層局部厚度偏小，②-1層局部缺失。

①-2碎石混粘土，均勻性一般，中密～密實(shí)，工程力學(xué)性質(zhì)好，主要分布于別墅A地塊和酒店主樓區(qū)塊，可作酒店的基礎(chǔ)持力層。

②-2強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r，均勻性一般，工程力學(xué)性質(zhì)好，埋深較淺，厚度較大，可作為淺基礎(chǔ)持力層。

②-3中風(fēng)化凝灰?guī)r，均勻性較好，工程力學(xué)性質(zhì)好，大部分地段埋深較大，是較好的樁基礎(chǔ)或墩基礎(chǔ)持力層。

3.基礎(chǔ)方案分析與評價

根據(jù)場地工程地質(zhì)條件，結(jié)合建筑物特點(diǎn)和周圍施工環(huán)境條件綜合分析：一期別墅A地塊和B地塊位于長林塢水庫周邊的斜坡地帶，地形起伏極大。擬建工程荷載較小，為保護(hù)生態(tài)環(huán)境，擬采用半挖半填或吊腳樓形式，故建議采用淺基礎(chǔ)方案。具體可采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)結(jié)合墩基礎(chǔ)形式，建議以②-2強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r為基礎(chǔ)持力層；局部②-2層埋深較大地段，如坡度較緩，也可以上部①-1含礫粉質(zhì)粘土、①-2碎石混粘土和②-1全風(fēng)化凝灰?guī)r為基礎(chǔ)持力層，如坡度較陡，建議仍應(yīng)以②-2層為持力層，且坡頂側(cè)基礎(chǔ)應(yīng)進(jìn)入②-2層一定深度。②-3層中風(fēng)化凝灰?guī)r埋深較淺地段，以②-3層作為持力層時，為減小建筑物差異沉降，宜設(shè)置褥墊。無論以何層作為基礎(chǔ)持力層，每個單體建筑均應(yīng)采用相同的持力層，以免發(fā)生不均勻沉降。如采用①-1和①-2為基礎(chǔ)持力層時，建議進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算。

酒店主樓區(qū)塊位于山前沖洪積地帶，地形較平緩，①-2碎石混粘土層厚度較大，分布較穩(wěn)定，且下伏無軟弱層，可作擬建酒店主樓的基礎(chǔ)持力層，具體可采用淺基礎(chǔ)或短樁基礎(chǔ)。

五、結(jié)論與建議

1.結(jié)論

（1）場地勘察深度內(nèi)的工程地質(zhì)條件已查明，本次勘察已達(dá)到了委托目的，本報告可作為莫干山御庭酒店度假區(qū)項目工程設(shè)計和施工的工程地質(zhì)依據(jù)。

（2）根據(jù)鉆探巖性鑒定、土工試驗(yàn)、原位測試，結(jié)合地基土的成因時代，將勘探深度范圍內(nèi)土層劃分為2個工程地質(zhì)層，5個工程地質(zhì)亞層。提供了各地基土層的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)和承載力參數(shù)。

（3）地下水（孔隙潛水）和土對混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性；對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋在長期浸水和干濕交替作用下具微腐蝕性。

（4）地貌屬山區(qū)丘陵，地形起伏大，無不良地質(zhì)作用，場地穩(wěn)定性較好，適宜本工程建設(shè)。

（5）場地抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計地震分組為第一組，劃屬于對建筑抗震一般地段。酒店主樓區(qū)塊場地類別為Ⅱ類，設(shè)計特征周期為0.35s。其余區(qū)塊場地類別為Ⅰ1類，設(shè)計特征周期為0.25s。

2.建議

（1）一期別墅A地塊和B地塊以及湖邊接待餐廳、湖邊燒烤餐廳、農(nóng)家菜餐廳等建議采用淺基礎(chǔ)方案，以②-2強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r為基礎(chǔ)持力層。

酒店主樓建議采用淺基礎(chǔ)或短樁基礎(chǔ)，以①-2碎石混粘土為基礎(chǔ)持力層。

（2）為保護(hù)生態(tài)環(huán)境，防止建筑施工產(chǎn)生的邊坡失穩(wěn)、滑坡等次生地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。基礎(chǔ)設(shè)計和施工時應(yīng)盡量減小土方開挖和回填量，基礎(chǔ)開挖形成的邊坡應(yīng)按照規(guī)范要求放坡，并采取必要的防治措施，基礎(chǔ)開挖形成的高邊坡應(yīng)進(jìn)行專項邊坡治理設(shè)計，嚴(yán)格按照設(shè)計要求治理施工。建筑物周邊應(yīng)合理設(shè)置截、排水溝，特別是位于溝谷部位的建筑應(yīng)合理設(shè)置防洪溝，保證山坡水流暢通。

（3）施工時應(yīng)加強(qiáng)地基驗(yàn)槽及現(xiàn)場監(jiān)理工作，保證工程質(zhì)量和安全。施工時若遇地質(zhì)條件變化時，應(yīng)及時通知我院，會同設(shè)計、施工、監(jiān)理等部門協(xié)同解決。