洪積相場地高層建筑物的勘察與評價

王效龍 邵 平

1 概述

山西在地貌上是一個被黃土廣泛覆蓋的山地和高原，屬于我國黃土高原的一部分。高原的地貌類型比較復雜，一般說山地和丘陵面積遼闊，山地和丘陵面積各占全省總面積的40%，平原和臺地占全省總面積的20%。

在高原中部，為一連串雁行排列的斷陷岔地。自北向南為大同盆地、忻定盆地、晉中盆地、臨汾盆地和運城盆地。

在晉中盆地北部的太原市，東側的洪積扇遠小于西側，但是東側南沙河洪積扇上有多個大型建筑物，如東崗地區，兩側的洪積扇多而密，形成洪積群;如九院沙河、虎峪河、玉門溝河、冶峪河等，新建的十二院城就處在洪積扇上。

在這些洪積扇上的高層建筑物的巖土工程勘察評價中，應該著重考慮哪些主要問題，請看以下工程實例。

2 擬建建筑物

擬建建筑物平面尺寸為78.9 m×11.8 m;平面形狀為規則矩形，中間用沉降縫分開，周圍無地下車庫;地上22層，地下2層;剪力墻結構;筏板基礎;基礎埋深6.2 m;基底平均壓力為395 kPa。結構設計擬采用CFG樁或墻下鉆孔灌注樁。建筑物位置及尺寸見圖1。

3 工程地質條件

3.1 地形地貌

擬建建筑物位于太原市和平南路中國電子科技集團第二研究所內。地形平坦，地勢開闊;地貌單元為洪積扇地貌。

3.2 地層巖性

第①層填土(Q2ml4):主要物質成分由灰渣、磚屑、煤屑、植物根、粉土組成，土質不均勻，分布不均勻;厚度0.5 m～2.2 m。

第②層粉土、砂土互層(Q1al+pl4):該層粉土、砂土相互穿插、形成夾層或透鏡體。該層粉土、粉質粘土為黃褐～褐灰色，含云母、氧化物，在3號，4號孔局部為粉質粘土透鏡體，稍濕～濕，中密狀態，具有中等壓縮性。砂土級配為粉砂、細砂、中砂、粗砂、礫砂，含角礫、卵石。標準貫入試驗擊數介于7.0擊～18.0擊，平均12.8 擊。層厚13.5 m ～17.2 m。fak=180 kPa。

第③層粉土、粉質粘土、砂土互層(Qal+pl3):該層粉土、粉質粘土、砂土相互穿插形成互層或透鏡體。該層粉土、粉質粘土為褐黃～褐紅色，含云母、氧化物，稍濕～濕或可塑狀態，中密狀態，具有中等壓縮性。砂土級配為細砂、中砂、粗砂、礫砂，含角礫、卵石。標準貫入試驗擊數介于10.0擊～19.0擊，平均15.0擊。層厚8.6 m ～15.0 m。fak=240 kPa。

第④層粉土、砂土互層(Qal+pl3):該層粉土、砂土相互穿插形成互層或透鏡體。該層粉土為褐黃～褐色，含云母、氧化物，濕，密實狀態，具有中等壓縮性。砂土級配為中砂、粗砂、礫砂，含角礫、卵石。標準貫入試驗擊數介于16.0擊～21.0擊，平均18.6擊。層厚2.3 m ～11.7 m。fak=260 kPa。

第⑤層粉土、粉質粘土、砂土互層(Qal+pl3):該層粉土、粉質粘土、砂土相互穿插形成互層或透鏡體。該層粉土、粉質粘土為褐黃～褐色，含云母、氧化物，濕或可塑狀態，密實狀態，具有中等壓縮性。砂土級配為中砂、粗砂、礫砂。標準貫入試驗擊數介于24.0 擊 ～39.0 擊，平均 26.2 擊。層厚 11.8 m ～ 19.5 m。fak=320 kPa。

第⑥層粉土、粉質粘土(Qal+pl3):該層粉土、粉質粘土相互穿插形成互層。該層粉土、粉質粘土為褐黃～褐紅色，含云母、氧化物，濕或可塑狀態，密實狀態，具有中等壓縮性。層厚4.6 m～8.0 m。fak=300 kPa。

第⑦層粉土、粉質粘土(Qal+pl2):該層粉土、粉質粘土相互穿插形成互層。該層粉土、粉質粘土為褐黃色，含云母、氧化物，濕或可塑狀態，密實狀態，具有中等壓縮性。鉆探未揭穿該層。fak=360 kPa。

勘察期間實測地下水埋深為15.2 m～17.5 m，為上層滯水，勘察期間為豐水期，水位年度最大變幅為2.0 m。

4 評價的重點

4.1 天然地基均勻性評價

本工程從鉆探揭露地層看，平面分布局部為砂土、局部為粉土、粉質粘土;從深度分布看，或砂土變土;或土變為砂，小于0.5 m交互層頻繁出現;區域地質資料分析為場地處于太原市西山洪積扇地區，受虎峪河及九院沙河影響頗大，砂和土頻繁交叉出現，夾層和透鏡體比比皆是，這就是場地現狀。土的物質組成實際為細粒混合土，似乎均勻性很差。從現場標準貫入試驗擊數看，砂土地區和粉土差異不明顯，從靜力觸探試驗曲線分析，天然地面下9.5 m～10.5 m是典型的砂土及粉土交互曲線，區別很小。按高層建筑勘察規程計算持力層頂面坡度小于10%。天然地基總體為均勻地基。

4.2 天然地基強度評價

擬建建筑物基礎埋深6.2 m;基底高程為93.6 m(假設高程);基礎持力層為第②層，土層參數為:天然地基承載力特征值為 fak=180 kPa(建議值)，γm=18.3 kN/m3，γ =19.4 kN/m3，ηb=0.5，ηd=2.0;經深寬修正后的地基承載力特征值 fa=417 kPa，基底平均壓力(標準組合)395 kPa，天然地基強度滿足設計要求。

4.3 地基基礎變形預測

地基變形計算采用規范的地基變形計算方法，選有代表性的3點1號孔(A點)、8號孔(B點)、地基中點(C點)，荷載準永久組合值按395 kPa考慮，經計算:C點沉降量為82.5 mm;A點沉降量為12.3 mm;B點沉降量為28.4 mm。

4.4 勘察的結論和建議

計算結果表明:平均沉降量和差異沉降均在規范允許范圍內，考慮上部結構類型、基礎形式，綜合分析沉降應在可控范圍內。

綜合考慮天然地基均勻性、強度、變形各方面，采用天然地基方案具有可能性。故予以推薦，建議采用天然地基上的筏板基礎。

5 天然地基載荷試驗資料

為進一步確定采用天然地基方案的可能性，經業主、設計、勘察共同協商，決定采用天然地基淺基礎平板載荷試驗驗證。試驗委托第三方進行，試驗點平面位置及數量由設計指定，試驗點為6點，壓板面積為1.0 m2;堆載壓力大于380 kPa，試驗采用慢速維持荷載法，試驗結果為:S1點地基土承載力特征值為171 kPa;S2點地基土承載力特征值為190 kPa;S3點地基土承載力特征值為190 kPa;S4點地基土承載力特征值為190 kPa;S5點地基土承載力特征值為190 kPa;S6點地基土承載力特征值為190 kPa;試驗結果極差不超過平均值的30%，確定第②層土的地基承載力特征值為187.0 kPa。天然地基土承載力特征值滿足設計要求(見表1)。

表1 載荷試驗結果

6 沉降觀察資料

本工程現已竣工驗收并投入使用，依據業主提供沉降觀測資料，最大值17 mm，最小值11 mm，平均沉降量14 mm;沉降速率0.04 mm/d;最大傾斜率 0.002 0(見表2)。

表2 沉降觀測記錄 mm

7 結語

1)在太原西山的洪積扇上，由于碎屑物質迅速沉積，形成不規則的斜層理構造，各種物質組成的透鏡體、夾層和互層等頻繁出現，在山西氣候是干旱區的情況下，一般不含大量的腐殖物土層。2)沉積下來的物質進行著長期而徹底的干燥，使粘性土內部的膠粒發生凝結，析出可溶鹽類，形成了顆粒間的附加膠結物，從而使土體加固，強度增大，變形量較小。3)地基土的強度以載荷試驗為準，其他的物性指標、原位測試可作為參考。4)巖土工程師在巖土工程勘察報告中，一般宜把深寬度修正系數予以明確，免得結構人員看地質報告時不知所措。5)在太原的洪積扇上，只要進行精心勘察、精心分析論證，與結構設計人員密切配合、相互溝通，針對擬建場地的工程地質條件的特點、工程的難點所在，采用與其相適應的設計方法，使強度、變形均在可控制范圍內，實踐證明擬建高層住宅樓采用天然地基是可行的，具有明顯的經濟效益。

［1］ GB 50007-2002，建筑地基基礎設計規范［S］.

［2］ 胡玉賓.某小區巖土工程勘察與評價［J］.山西建筑，2011，37(1):65-66.