濱州市某軟土場地巖土工程勘察實例分析

張輝，薛浩

（1.濱州市水利勘測設計研究院，山東　濱州　256600；2.濱州市誠信建設工程檢測有限公司，山東　濱州　256600）

濱州市某軟土場地巖土工程勘察實例分析

張輝1，薛浩2

（1.濱州市水利勘測設計研究院，山東濱州256600；2.濱州市誠信建設工程檢測有限公司，山東濱州256600）

文章針對某軟土場地地基土的工程地質性質，主要涉及土體的特性、物理力學性質、地震效應及液化判別等方面，對地基處理、持力層的選擇等方面進行了深入分析，最后通過地基基礎驗收試驗進行了地基基礎承載力的驗證，確保了巖土勘察結果的準確性。

物理力學性質；液化判別；地基基礎方案

1　自然條件

1.1地理位置

濱州市位于山東省北部、黃河三角洲腹地、渤海灣西南岸，北通大海，東臨東營市，南連淄博市，西南與濟南市交界，西與德州市接壤，全市境遇橫跨黃河兩岸，地理坐標為東經117°15′27″～118°37′3″，北緯36°41′19″～38°16′14″，東西最大跨徑120km，南北最大跨徑175km，總面積9444.67km2。

1.2區域地質地貌

濱州市地處華北新生代沉降區東南部的濟陽凹陷中，新生代的下覆基巖是古生代的沉積地層和前震旦紀變質巖系，由數條北東東向斷裂分割成幾個小斷塊，基本上無中生代地層，斷塊凹陷形成新生代凹陷盆地，沉積了全套巨厚的新生代地層，該地層為海相、湖相和沖積相碎屑的互層沉積，含有大量有機物，除鄒平南部山區外，全市表層大部分為第四紀沉積覆蓋，小清河以南處于魯中山區北麓沖積地層厚度一般在100m～200m，小清河以北屬于黃河沖積沉積，厚度多在200m～400m。濱州市地勢南高北低，大致上由西南向東北傾斜，依次過渡到大海。以小清河為界，全境呈現南北兩種不同類型的地貌特征。小清河以南的鄒平南部長白山脈屬泰沂山脈北麓的低山丘陵區，地勢高峻，最高海拔為826.8m，小清河以北為黃河沖積平原，總體上地勢低平，由于歷史上黃河多次改道和決口泛濫，造成沉積物交錯分布，加上河流沖刷、海潮內侵、自然侵蝕和人類活動的影響，形成了低臺、緩坡、淺洼相間、微地貌差異明顯的大平小不平的地貌特征［1］。

2　擬建工程概況

該軟土場地位于濱州市長江一路南，新立河東，場區形狀大致為一個銳角形狀，南北長460m，東西長384m，本項目占地面積0.08km2，共9棟樓房，其中11層2棟（B9#樓、H8#樓），6層3棟（H9#樓、H10#樓、H11#樓），5層的3棟（H6#樓、H7#樓、H12#樓），3層1棟（H13#樓）結構類型全為框架結構。

3　勘察目的及方案布置

本次勘察的主要任務包括：①查明建筑場地及附近有無影響本工程穩定性的不良地質作用；②查明場地地層結構及其土的物理力學性質，提供地基承載力和變形參數；③查明場地地下水的埋藏條件，評價水和土對建筑材料的腐蝕性；④確定建筑場地類別，對場地的地震效應作出評價，提供抗震設計有關參數；⑤論證地基基礎方案，推薦最優方案。

根據擬建建筑物性質和場地工程地質條件，本次勘察采用鉆探、取水（土）試樣、室內土工試驗、標慣試驗、靜力觸探測試、波速測試等勘察手段。依據《巖土工程勘察規范》（GB50021-2001）、《高層建筑巖土工程規范》（JGJ72-2004）、《建筑樁基技術規范》（JGJ94-2008）有關規定。結合場區附近工程地質資料，本次勘察沿建筑物周邊及角點不知勘探孔52個（取土孔12個，標貫孔8個，取土標貫孔7個，靜力觸探孔25個）。

4　勘察數據分析

4.1土層結構及物理力學性質

在勘察范圍內，場地地層為第四系全新統黃河沖積層，主要由粉土、粉質粘土、粘土和粉砂組成，地表為耕土及人工填土，具體如下。

①層耕土：黃褐色，稍濕，稍密，成分為粉質粘土為主，含少量植物根系。

①-1層雜填土：雜色，稍密，稍濕，主要成分為碎磚塊、混凝土塊、填充少量粘性土。

①-2層素填土：黃褐色，可塑，主要成分為粘性土，含少量碎磚塊。

②層粘土：黃褐色～褐色，可塑～軟塑，無搖振反應，光澤反應強，干強度高，韌性高，含少量氧化物，局部夾粉土、粉粘薄層。含水率w為40.1%，容重R為17.8，孔隙比e為1.141，液限WL為46.6%，塑性指數Ip為21.3，液性指數I1為0.66，壓縮系數α1-2為0.38，壓縮模量Es為5.57MPa，內摩擦角為27.5°，粘聚力C為21.2kPa，標慣試驗錘擊數N為5。

③層粉質粘土：黃褐色～灰褐色，可塑，局部軟塑，無搖振反應，稍具光澤反應，干強度中等，韌性中等，含少量氧化鐵，局部夾粉土薄層。含水率w為26.1%，容重R為19.2，孔隙比e為0.752，液限WL為31.3%，塑性指數Ip為12.5，液性指數Il為0.57，壓縮系數α1-2為0.37，壓縮模量Es為5.1MPa，內摩擦角為15.4°，粘聚力C為35.3kPa，標慣試驗錘擊數N為6。

④層粉土：灰黃色～褐黃色，很濕，稍密～中密，搖振反應迅速，無光澤反應，干強度低，韌性低，含云母片，局部夾粉砂薄層。含水率w為23.4%，容重R為19.7，孔隙比e為0.659，液限WL為28.5%，塑性指數Ip為8.7，液性指數Il為0.41，壓縮系數α1-2為0.24，壓縮模量Es為6.9MPa，內摩擦角為26.2°，粘聚力C為19.8kPa，標慣試驗錘擊數N為11。

⑤層粉質粘土：黃褐色～黃灰色，可塑，無搖振反應，稍具光澤反應，干強度中等，韌性中等，含少量氧化鐵和高嶺土條紋，夾粉土薄層。含水率w為23.1%，容重R為20.0，孔隙比e為0.627，液限WL為29.5%，塑性指數Ip為11.7，液性指數Il為0.53，壓縮系數α1-2為0.31，壓縮模量Es為5.6MPa，內摩擦角為9.7°，粘聚力C為32.1kPa，標慣試驗錘擊數N為9。

⑥層粉土：灰黃色～褐黃色，很濕，中密，搖振反應中等，無光澤反應，干強度低，韌性低，含云母片，局部夾粉砂薄層。含水率w為21.8%，容重R為20.1，孔隙比e為0.615，液限WL為28.9%，塑性指數Ip為8.4，液性指數Il為0.25，壓縮系數α1-2為0.20，壓縮模量Es為 8.1MPa，內摩擦角為26.9°，粘聚力C為18.7kPa，標慣試驗錘擊數N為20。

⑦層粉質粘土：黃褐色，局部灰褐色，可塑，無搖振反應，稍具光澤反應，干強度中等，韌性中等，含少量鐵錳氧化物及貝殼碎片。含水率w為24.8%，容重R為19.6，孔隙比e為0.701，液限WL為32.3%，塑性指數Ip為13.0，液性指數Il為0.51，壓縮系數α1-2為0.29，壓縮模量Es為6.10MPa，內摩擦角為13.6°，粘聚力C為28.5kPa，標慣試驗錘擊數N為11。

⑧層粉土：褐黃色，很濕，密實，搖振反應中等，無光澤反應，干強度低，韌性低，含云母片，局部夾粉砂薄層。含水率w為22.4%，容重R為19.7，孔隙比e為0.650，液限WL為28.1%，塑性指數Ip為8.9，液性指數Il為0.33，壓縮系數α1-2為0.14，壓縮模量Es為12.3MPa，內摩擦角為27.2°，粘聚力C為18.7kPa，標慣試驗錘擊數N為26。

⑨層粉質粘土：黃褐色，可塑，無搖振反應，稍具光澤反應，干強度中等，韌性中等，好少量鐵錳氧化物，該層為穿透，最大揭露厚度為10.90m，最大揭露深度：40.00m。含水率w為23.3%，容重R為20.0，孔隙比e為0.643，液限WL為31.6%，塑性指數Ip為12.6，液性指數Il為0.33，壓縮系數α1-2為0.24，壓縮模量Es為8.3MPa，標慣試驗錘擊數N為12。

4.2場地地震效應評價

按照《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）有關規定，濱州市城區抗震設防烈度為7度，設計地震分組為第三組，設計基本地質加速度值為0.10g［2］，按照GB50011-2010規范第4.3.2和4.3.4條及GB50021-2001規范第5.7.8和5.7.9條規定，對第④層和⑥層飽和粉土進行液化判別。

依據《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）第4.3.4條規定，液化判別標準貫入錘擊數臨界值可按公式計算［2］，判定結果為：第④層和⑥層飽和粉土不存在液化。

依據《巖土工程勘察規范》（GB50021-2001）有關規定，采用公式 pscr=ps0αwαuαp［3］、pccr=pc0αwαuαp［3］、αw=1-0.065（dw-2）［3］、αu=1-0.065（du-2）［3］計算，判定結果為：第④層和⑥層飽和粉土不存在液化。

綜合上述兩種判定，場地第④層和⑥層飽和粉土在地震烈度為7度時不會發生液化現象。

5　地基土承載力分析評價

根據土工試驗、標慣測試、靜力觸探指標統計結果，按照規范《巖土工程勘察規范》（GB50021-2001）的有關規定，對場地內各層巖土評價如下。

①層耕土：稍密，工程性質較差，不經處理不應作為地基持力層。

①-1層雜填土：稍密，成分復雜，工程性質較差，不經處理不應作為地基持力層。

①-2層素填土：稍密，成分復雜，工程性質較差，不經處理不應作為地基持力層。

②層粘土：可塑～軟塑，屬中壓縮性土，分布不均勻，工程性質一般。

③層粉質粘土：可塑，局部塑軟，屬中壓縮性土，工程性質一般。

④層粉土：稍密～中密，屬中壓縮性土，工程性質一般。

⑤層粉質粘土：可塑，屬中壓縮性土，工程性質一般。

⑥層粉土：中密，屬低壓縮性土，分布均勻，工程性質良好。

⑦層粉質粘土：可塑，屬中壓縮性土，分布均勻，工程性質一般。

⑧層粉土：密實，屬低壓縮性土，分布均勻，工程性質較好。

⑨層粉質粘土：可塑，屬中壓縮性土，分布均勻，工程性質較好。以上地層中，第⑥粉土及以下各層均可作為樁基樁端持力層。

參照《工程地質手冊》，結合濱州地區建筑經驗，推薦地基土承載力特征值（fak）、壓縮模量（Es1-2）如下表。

各土層地基土承載力壓縮模量一覽表　表1

6　地基基礎方案評價

按照《建筑地基基礎設計規范》（GB50007-2002）規范第5.2.4條規定，擬建建筑物按筏板基礎考慮其地基承載力fa按如下公式計算：fa=fak+ηbγ（b-3）+ηbγm（d-0.5）［4］得出fa=102kPa，故每個樓按照筏板基礎考慮如下。

①H6#樓為4+1層，荷載約為100kPa，采用天然地基以第②層粉質粘土為地基持力層可滿足荷載要求，可適當加大基礎或增加基礎埋深，提高地基承載力，以保證安全。

②H7#和H12#樓為4+1層，荷載約為100kPa，第②層粉質粘土能夠滿足荷載要求，但在第26#、27#、28#、30#、31#和32#孔處雜填土較深，經調查此范圍原為水坑，坑深最深處約為4.9m。建筑物部分基礎位于雜填土中，故不能直接采用天然地基，可采用復合地基方案或樁基方案。

③H13#樓為幼兒園荷載約為60kPa，勘探期間盡量35#和53#東側為一水坑，坑深約為3.0～4.0m，51#孔位于東南側約為3.0m，52#孔位處為水坑，故建筑物基礎多位于水坑中，不能直接采用天然地基，建議采用復合地基方案或樁基方案。

④H9#～H11#樓南側為54#～60#孔位，且位于排水溝內，溝深約2.5m，故建筑物部分基礎位于排水溝內，不能直接采用天然地基。5+1層住宅樓荷載約為110kPa，天然地基強度略小于建筑物荷載，若采用天然地基可適當加大基礎面積降低建筑物荷載或適當加大基礎埋深，對局部基礎位于水溝內科采用換填墊層法，用砂石回填，分層壓實，處理至設計標高即可滿足要求。

⑤B9#和H8#樓為10+1層，無地下室，基地荷載約為190kPa，天然地基明顯不能滿足要求，建議采用復合地基方案或樁基方案。根據場地工程地質條件，結合當地工程經驗，可采用預應力空心方樁或泥漿護壁鉆孔樁，選擇第⑥層粉土及以下各層作為樁端持力層，樁端入持力層不小于1.5d（d為樁徑）。建議本工程采用預應力空心方樁，初步樁徑取d=400mm，樁長l= 20.00m，單樁豎向抗壓承載力特征值為800kN。

7　地基基礎靜載荷試驗對比驗證

根據建設方的要求，本小區首先開始建設B9#和H8#樓，故在這2棟的設計中，均采用了預應力空心方樁基礎形式，其中，預應力空心方樁樁徑d= 400mm，樁長l=19.00m，單樁豎向抗壓承載力特征值為780kN，單樁抗壓靜載試驗如圖1所示，根據《建筑樁基檢測技術規范》（JGJ106-2014）中的規定，對于達到設計要求的最大加載值，樁頂沉降小于40mm，且達到相對穩定標準，則樁的豎向抗壓極限值承載力宜取最大加載值［5］。從圖1可以看出，沉降為5.8mm，且沒有出現陡降，故取1700kN為單樁豎向抗壓極限承載力，滿足設計要求，接近勘察的樁型參數建議值。

圖1　靜載荷試驗曲線圖

8　結語

通過以上分析，使我們對巖土工程勘察提供的設計參數有所了解，在充分理解和領會設計對建筑物要求的前提下，在經濟合理的指導原則下，有針對性的通過各種鉆探、原為測試技術和土工試驗手段，提供科學合理、符合工程場地條件的設計參數。

［1］山東省區域地質志［R］.

［2］GB50011-2010，建筑抗震設計規范［S］.

［3］GB50021-2009，巖土工程勘察規范［S］.

［4］GB50007-2002，建筑地基基礎設計規范［S］.

［5］JGJ106-2014，建筑樁基檢測技術規范［S］.

TU447

A

1007-7359（2016）04-0132-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.04.053

張輝（1984-），男，山東濱州人，畢業于河北水利水電大學，學士，助理工程師。