山西體育中心巖土工程詳細勘察實例

劉 芳

(山西省勘察設計研究院，山西太原 030013)

1 工程概況

擬建山西省體育中心為位于太原市濱河西路西側，新晉祠路東側，機場大道南3 km處，場地西側為西寨村，南側為木廠頭村，東南側為古寨村，建設單位為山西省政府工程建設事務管理局。擬建建筑物由主體育場、體育館、游泳館、自行車館及綜合訓練館組成，附屬建筑為檢錄處和平臺車庫。

2 勘察工作

2．1 勘察工作依據

1)設計單位提供的《山西省體育中心巖土工程詳勘技術要求》《布點總平面圖》(1∶1 000)及國家現行有關規范、規程及標準，并結合本地區建筑經驗。

2)根據設計單位提供的《山西體育中心巖土工程詳勘技術要求》，勘察點位的布置在初勘東西向60 m、南北向100 m的基礎上，在建筑物柱位范圍內東西向每60 m加密1點，南北向每100 m加密2點，構成東西向30 m和南北向33．33 m的勘察點網，平面位置由設計單位確定，并利用初勘的部分鉆孔、靜探、波速資料。

2．2 勘察方法

本次勘察勘探手段主要為鉆探，測試手段為標準貫入試驗、靜力觸探、波速測試、地脈動測試等。

現場勘探點位置由我院測量處測設，孔位及標高均采用TOPCON GPT-310型全站儀進行實地放線測量。測量坐標采用太原市勘察測繪研究院提供的太原市獨立坐標系，高程為大沽高程系，平面控制網為E級GPS控制點，高程布設四等水準。

2．3 完成工作量

本次勘察在體育中心共完成勘探鉆孔210個，深度為20．0 m～65．0m。其中取土標貫鉆孔22個，深度均為65．0 m;取土孔90個，深度為20．0 m ～55．0 m;標貫孔 98 個，深度為 20．0 m ～55．0 m;單獨靜力觸探試驗孔18個，深度為19．9 m～20．0 m，孔旁靜力觸探孔39個，統一在孔旁靜探編號前加“J”，深度為22．3 m～25．1 m;波速測試孔11個，測深為20．0 m～55．0 m;取水孔9個，深度為12．0 m。鉆探累計總進尺8 665．0m，靜探總進尺1 311．8m，波速總測深360．0m，取水總進尺108．0m，合計總延米為10 504．8m，地脈動5點，編號為M3～M7;采取Ⅱ級不擾動樣299件、Ⅳ級擾動樣264件，標貫總次數為606次。

3 場地地形及地層巖性

3．1 地形地貌

擬建場地地形起伏較大，勘察期間場地內主要為農田和荒地，遍布樹木、莊稼和墳墓，另分布四條干渠，主要為灌溉農田所用，勘察期間干渠內無水，場地西南角堆有磚垛，為當地建設農房所用，勘察期間各勘探點孔口標高介于773．63 m(70號孔)～777．58 m(247號孔)之間，最大高差3．95 m。場地所處地貌單元為汾河西岸Ⅰ級階地。本次勘察根據建筑物的分布和地層巖性的差異，將整個場地分為四個區(Ⅰ區～Ⅳ區)，Ⅰ區由左側平臺停車場組成;Ⅱ區由體育館、游泳館和自行車館組成;Ⅲ區由體育場、檢錄處和右側平臺停車場組成;Ⅳ區主要為綜合訓練館。

3．2 地基土構成及巖性特征

第①層:粉質粘土(Q1al+pl4)。褐黃～灰褐色，含云母、煤屑、氧化物、植物根系及腐殖物等，夾有粉土、粉細砂透鏡體或薄層，一般呈可塑狀態，無搖振反應，稍光滑，干強度中等，韌性中等，具中等壓縮性。表層普遍分布約0．5厚的耕土及素填土。

第②層:粉質粘土(Q1al+pl4)。褐黃～灰褐色，含有云母、煤屑、植物根系等;夾粉土、粉細砂透鏡體，局部呈互層狀。軟塑～可塑狀態，無搖振反應，稍光滑，干強度中等，韌性中等，具中等壓縮性。

第③層:粉土、粉細砂(Q1al+pl4)。根據巖性組成的不同及力學性質的差異可分為兩個亞層。

第③1層:粉土(Q1al+pl4)。褐黃～褐灰色，含有云母、煤屑、氧化物等，局部夾有粉質粘土、細砂透鏡體或薄層。濕～中密狀態，具中等壓縮性。搖振反應中等，無光澤反應，干強度及韌性低。

第③2層:粉細砂(Q1al+pl4)。褐灰色，礦物組成以長石、石英、云母為主，局部夾有粉土、粉質粘土透鏡體及薄層。濕～飽和，稍密～中密狀態，顆粒級配不良。

第④層:粉質粘土(Q1al+pl4)。褐黃～灰褐色，含有云母、煤屑等;夾粉土、粉細砂透鏡體，軟塑～可塑狀態，無搖振反應，稍光滑，干強度中等，韌性中等，具中等壓縮性。

第⑤層:粉土(Qal+pl3)。根據巖土力學性質的差異可分為兩個亞層。

第⑤1層:粉土(Qal+pl3)。褐灰色，含有云母、煤屑、氧化物等。濕～中密狀態，具中等壓縮性。搖振反應中等，無光澤，干強度及韌性低。夾有大量粉細砂透鏡體、薄層，局部與粉土呈互層狀。

第⑤2層:粉土(Qal+pl3)。褐灰色，含有云母、煤屑、氧化物等。夾有粉質粘土、粉細砂透鏡體及薄層，濕～中密狀態，具中等壓縮性。搖振反應中等，無光澤，干強度及韌性低。

第⑥層:粉細砂(Qal+pl3)。褐灰色，礦物組成以長石、石英、云母為主，夾有粉質粘土、粉土透鏡體，飽和，中密～密實。

第⑦層:細中砂(Qal+pl3)。褐灰色，礦物組成以長石、石英、云母為主，夾有粉質粘土、粉土透鏡體或薄層，飽和，中密～密實。

第⑧層:粉質粘土(Qal+pl3)。褐灰色，含云母、煤屑、氧化物等，夾有粉土、粉細砂透鏡體。可塑～硬塑狀態，中等壓縮性。無搖振反應，稍有光滑，干強度及韌性中等。

第⑨層:粉細砂(Qal+pl3)。褐灰色，礦物組成以長石、石英、云母為主，夾有粉質粘土、粉土透鏡體和薄層卵礫石，密實。

第⑩層:粉質粘土(Qal+pl3)。褐灰色，含云母、煤屑、氧化物等，夾有粉土、粉細砂透鏡體。硬塑狀態，中等壓縮性。無搖振反應，稍有光滑，干強度及韌性高。

3．3 場地地下水

本次勘察深度范圍內地下水類型屬潛水及微承壓水，潛水含水層主要為第③層粉土、粉細砂層，承壓含水層主要為第⑥層粉細砂、第⑦層細中砂和第⑨層粉細砂、中粗砂。據區域水文地質資料，潛水水位高于承壓水水位，潛水主要由大氣降水和側向徑流補給，承壓水主要由地下水側向徑流及越流補給。

根據《山西省太原市地下水動態觀測報告》，汾河沖洪積平原區每年12月～次年1月為枯水期，7月～9月為豐水期，勘察期間屬平水期。

4 地基土液化判別

根據GB 50011-2001建筑抗震設計規范的第4．3．3條對擬建場地20．0 m深度范圍內飽和粉土和砂土進行液化初判，存在液化可能，因此，進一步采用GB 50011-2001建筑抗震設計規范第4．3．4條標貫試驗判別法進行判定。

根據液化土層的分布及空間展布情況，擬建場地屬液化場地，Ⅰ區平臺停車場地段液化等級可按輕微考慮;Ⅱ區自行車館、游泳館地段液化等級可按中等考慮，體育館地段液化等級可按輕微考慮;Ⅲ區檢錄處、平臺停車場地段液化等級可按輕微考慮;體育場地段液化等級可按中等考慮;Ⅳ區綜合訓練館地段液化等級可按嚴重考慮，擬建場地主要液化土層為第③1層粉土和第③2層粉細砂，并根據每個勘探鉆孔的液化情況擬建進行了地基土液化等級分區。

5 場地穩定性與適宜性評價

根據《山西省城“五大項目”工程場地地震安全性評價報告》，近場區不存在全新活動斷裂，也不具備發生地震滑坡、崩塌及地震震陷的條件，因此，擬建場地屬相對穩定場地。但抗震設防烈度為8度時本工程場地為中等液化場地，在滿足相應的抗震設計要求且對工程采取有效抗液化措施的前提下，可進行本工程建設。

6 地基基礎工程

6．1 地基基礎方案

本工程擬建場地為填方區，Ⅰ區平臺停車場、Ⅲ區檢錄處和平臺停車場地段第①層粉質粘土的天然地面下0．5 m的深度范圍內分布厚薄不一的耕土和素填土，建議將地面下0．5 m內土層全部挖除，然后對第①層粉質粘土分層碾壓夯實。

Ⅱ區的體育館、游泳館和自行車館，Ⅲ區體育場和Ⅳ區綜合訓練館從地基均勻性、基底壓力、抗震等方面綜合考慮，基礎形式均為獨立柱基(樁基)。

6．2 樁基方案

本工程Ⅱ區的體育館、游泳館擬采用框架—剪力墻結構，單柱最大軸力標準值分別為4 800 kN和4 600 kN，自行車館擬采用框架結構，單柱最大軸力標準值分別為2 500 kN;Ⅲ區體育場擬采用框架—剪力墻結構，單柱最大軸力標準值為11 000 kN;Ⅳ區綜合訓練館擬采用框架結構，單柱最大軸力標準值分別為2 600 kN，基礎形式均為獨立柱基(樁基)。

6．2．1 樁型及樁端持力層

1)樁型。根據場地地層及環境條件，從施工難度、工程造價等方面綜合考慮，本工程采用后注漿鉆孔灌注樁較為適宜。

2)樁端持力層。樁端持力層的選擇參照JGJ 94-2008建筑樁基技術規范中的相關規定。原則上選擇層位厚度相對穩定的地層，其下無軟弱土層。

根據本次勘察所揭露的地層情況及原位測試結果，場地內第⑦層細中砂層位穩定、厚度較大，亦無軟弱下臥層，可優選作為各區段樁端持力層。

6．2．2 單樁豎向承載力特征值估算

依據本次勘察地基各土層狀態指標按JGJ 94-2008建筑樁基技術規范、GB 50007-2002建筑地基基礎設計規范并結合地區建筑經驗，提供了各區段土層樁側阻力特征值及端阻力特征值及后注漿增強系數，并進行單樁承載力特征值估算。本工程采用樁基方案時，所需樁長較長，從提高單樁承載力方面考慮，建議采用鉆孔灌注樁并采用后注漿技術為宜。具體樁長、樁徑、布樁形式由設計部門根據上部結構實際荷載通過計算確定。

在施工過程中，由于場地砂層較厚，水位埋深較淺，采用泥漿護壁時，應按JGJ 94-2008建筑樁基技術規范第6．3條制備泥漿。在施工過程中，若泥漿形成的泥皮增厚，則有可能造成樁側阻力特征值減小，單樁豎向承載力特征值降低。為防止泥皮增厚，在回鉆過程中則應采取措施清除孔壁泥皮，可在成孔后用鉆頭加鋼絲束掃孔，并縮短灌注時間。另外，擬建場地開闊，周圍無其他建筑物，施工過程中不會造成環境和噪聲的污染。

本工程樁基最終設計參數均應通過試樁確定，單樁豎向承載力特征值應通過載荷試驗確定。由于本工程獨立柱基(樁基)單柱壓力較大，可根據實際荷載分布形式、建筑物的具體情況來綜合確定柱基尺寸、間距及柱下樁的數量、有效樁長和排列方式。

6．3 地基回填方案

本工程需進行填方，第①層粉質粘土的天然地面下0．5 m的深度范圍內分布厚薄不一的耕土和素填土，建議將地面下0．5 m內土層全部挖除，然后對整個場地碾壓夯實后，再進行分層回填，壓實系數不應小于0．97。

基礎范圍內基底下填土材料的選用應按照GB 50007-2002建筑地基基礎設計規范第6．3節中有關規定進行。基礎范圍內基底下填土材料不得使用淤泥、耕土、凍土、膨脹性土以及有機質含量大于5%的土。當以卵石、礫石、塊石作填料時，分層夯實時其最大粒徑不宜大于400 mm，分層壓實時其最大粒徑不宜大于200 mm，當以粉質粘土、粉土作填料時，其最優含水量采用擊實試驗確定。

7 結語

由于勘察期間建筑物部分參數尚未確定，因此報告中基礎方案中提供了參數，并未進行準確計算，也未進行沉降計算，只是提供了E—P曲線，且土樣的質量等級受取土和運輸的影響，使參數存在一定誤差。

［1］GB 50021-2001，巖土工程勘察規范［S］．

［2］山西省勘察設計研究院．山西省體育中心巖土工程勘察報告［R］．2008．