淺析巖土工程勘察施工中相關(guān)問題的思考

戰(zhàn)仁子

（甘肅省有色金屬地質(zhì)勘查局蘭州礦產(chǎn)勘查院，甘肅 蘭州 730030）

1 工程概況

擬建場地地貌單元屬于黃河南岸I-II 級階地。場地內(nèi)呈南高北低狀，向黃河方向傾斜，地面高程介于1527.88m～1529.53m 之間，最大高差1.65m。

經(jīng)公開招投標(biāo)，甘肅有色工程勘察設(shè)計(jì)研究院中標(biāo)并對甘肅省中醫(yī)院擬建的甘肅省中醫(yī)院西北區(qū)域中醫(yī)醫(yī)療中心建設(shè)場地進(jìn)行了詳細(xì)勘察階段巖土工程勘察。擬建場地位于蘭州市七里河區(qū)瓜州路148 號甘肅省中醫(yī)院院內(nèi)，地處蘭州市瓜州路以北、七里河北街以西、王家堡巷以東、中醫(yī)院E 座住院樓以南地段，項(xiàng)目緊鄰城市道路，交通便利。甘肅省中醫(yī)院西北區(qū)域中醫(yī)醫(yī)療中心建設(shè)項(xiàng)目包括醫(yī)療部分和地下立體停車庫，總建筑面積87000m2，醫(yī)療部分建筑面積63000 m2，其它功能建筑面積24000m2。該項(xiàng)目地上部分建筑面積53400m2，地下建筑面積33600 m2。醫(yī)療部分：主樓為地上21F、局部22F,建筑高度89.60m～93.00m；北側(cè)副樓為地上7F 建筑，建筑高度33.30m；南側(cè)裙樓為地上2F 建筑，建筑高度10.50m；均設(shè)置-2F 地下室。擬建的地下立體車庫建筑面積23900 m2，為地下-6F 建筑。

2 工程地質(zhì)條件評述

2.1 地層與巖性

本次勘察查明，在勘探深度范圍內(nèi)場地地層巖性由第四系全新統(tǒng)人工填土及沖洪積物組成，根據(jù)其工程地質(zhì)特征劃分為6個主要工程地質(zhì)層和4 工程亞層，分述如下。

①雜填土：雜色，稍濕，松散。土質(zhì)不均勻，表層0.10m～0.20m 多為混凝土地面，整體回填不均，無規(guī)律狀，回填物包含粉土、磚塊、混凝土塊、白灰、卵礫石、煤灰及暗色雜質(zhì)等。層厚1.00m～2.20m，層頂高程1527.88m～1529.32m。②素填土：黃褐色，稍濕，稍密。以回填粉土為主，含少量礫石、建筑垃圾等。層厚0.50m～7.50m，層頂高程1528.00m～1529.25m。③黃土狀粉土（Q4al+pl）：黑褐色，稍濕-濕，稍密。土質(zhì)極不均勻，成分以粉細(xì)砂為主、局部粉粒及粘粒呈互層狀，手搓有黏著感，氣味發(fā)臭。層厚2.70m～10.10m，層頂埋深0.50m～8.50m，層頂高程1520.36m～1528.75m。④泥炭質(zhì)粉細(xì)砂（Q4al+pl）：黑褐色，稍濕-濕，稍密。土質(zhì)極不均勻，成分以粉細(xì)砂為主、局部粉粒及粘粒呈互層狀，手搓有黏著感，氣味發(fā)臭。層厚0.70m～2.10m，層頂埋深10.10m～11.40m，層頂高程1517.66m～1519.05m。⑤細(xì)砂：青灰色，濕-飽和，稍密。成分以石英、長石為主，粒徑小于0.075mm 的顆粒約占總量的85%，巖芯呈離散狀，手握略有黏著感，局部夾有薄層粉土。層厚0.40m～1.70m，層頂埋深8.90m～13.00m，層頂高程1515.86m～1519.92m。⑥卵石：青灰色，濕-飽和，中密。母巖成分以石英、長石、方解石為主，含云母等。粒徑大于20mm 的顆粒約占總量的50%以上，見漂石，鉆孔可見最大粒徑超過300mm。呈亞圓形，磨圓度較好，分選性一般，大部分中粗砂充填，局部砂土充填。夾有薄層細(xì)砂或薄層粉土，整場連續(xù)分布。層厚10.30m～18.30m，層頂埋深8.60m～13.70m，層頂標(biāo)高1515.16m～1519.53m。

2.2 地質(zhì)構(gòu)造

蘭州市在構(gòu)造體系上處于構(gòu)造活動強(qiáng)烈的青藏高原東北緣，祁連山地震帶和南北地震帶的復(fù)合部位。為第四級相對較活動的區(qū)域，但位于輕微凹陷的蘭州—通渭盆嶺帶的中西部，在晚第三紀(jì)至更早世使其處于平原過程，剝蝕面發(fā)育，主要堆積物為第三系砂巖、泥巖，厚度達(dá)到1850m。蘭州市地處壓扭性斷陷河谷盆地之中，市區(qū)內(nèi)發(fā)育的斷裂有NW 向的金城關(guān)斷裂帶、NWW 向的興隆山北麓斷裂帶、NNW 向的雷壇河斷裂、NNW 向的深溝橋斷裂、NWW 向的黃峪斷裂帶、NWW 向的馬灘斷裂帶、NNW 向的龔家灣斷裂。擬建場地所處蘭州斷陷盆地內(nèi)部，場地內(nèi)部無第四系活動斷裂，因此擬建場地受區(qū)域性地質(zhì)構(gòu)造影響小。

2.3 地下水水文地質(zhì)條件

在勘探深度范圍內(nèi)揭露一層地下水，地下水類型為第四系松散巖類孔隙潛水。主要賦存于卵石層孔隙中，水量較為豐富。勘察期間地下水穩(wěn)定水位埋深10.20m～12.20m，標(biāo)高1516.84m～1517.85m。單井涌水量700m3/d～2000m3/d。卵石層滲透系數(shù)30m/d～50m/d。主要補(bǔ)給源為場地西、北側(cè)黃河側(cè)向補(bǔ)給，其次為大氣降水、場地以南黃峪溝側(cè)向補(bǔ)給、灌溉滲水、居民生產(chǎn)生活用水下滲補(bǔ)給，自場地西、南向東北方向排泄，地下水變幅1.00m～1.50m。

2.4 巖土物理力學(xué)性質(zhì)

本次勘察共采取49 件Ⅰ級原狀土樣進(jìn)行室內(nèi)常規(guī)土工試驗(yàn)，采取19 件Ⅳ級擾動樣進(jìn)行顆分試驗(yàn)，采取8 件易溶鹽樣進(jìn)行了土的易溶鹽分析試驗(yàn)，采取2 件水樣進(jìn)行水質(zhì)分析試驗(yàn)。

剔除異常樣本，本次參與統(tǒng)計(jì)的原狀試樣共43 組，統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：從物理力學(xué)指標(biāo)上分析，③黃土狀粉土天然含水率10.90%～27.80%，標(biāo)準(zhǔn)值為18.41%，稍濕-濕。孔隙比標(biāo)準(zhǔn)值為0.934，③黃土狀粉土密實(shí)度以稍密狀態(tài)為主。壓縮系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值為0.53，③黃土狀粉土具有高壓縮性。③黃土狀粉土標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)修正后擊數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值為10.8 擊，屬稍密狀態(tài)。變異系數(shù)為0.043，值較小，說明③黃土狀粉土土質(zhì)較均勻。④泥炭質(zhì)粉細(xì)砂標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)修正后擊數(shù)平均值為10.6 擊，屬稍密狀態(tài)。⑤細(xì)砂標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)修正后擊數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值為10.5 擊，屬稍密狀態(tài)。變異系數(shù)為0.059，值較小，說明⑤細(xì)砂土質(zhì)較均勻。⑥卵石動力觸探試驗(yàn)修正后擊數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值為16.9，屬中密狀態(tài)。標(biāo)準(zhǔn)差為4.339，說明統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)離散性中等。變異系數(shù)為0.237，值中等，說明⑥卵石均勻性一般。

3 地基土工程性質(zhì)評價(jià)

3.1 黃土狀粉土的濕陷性評價(jià)

場地內(nèi)③黃土狀粉土的濕陷性系數(shù)δs=0.001～0.121，自重濕陷系數(shù)δzs=0.001～0.105。依據(jù)《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī) 范》（GB50025-2004）第4.4.4 條、第4.4.5 條 計(jì) 算 得：③黃土狀粉土的自重濕陷量Δzs=198.30mm～527.10mm，濕陷量Δs=250.50mm～610.40mm。根據(jù)《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》(GB50025-2004)第4.4.7 條規(guī)定分析可知，該場地為Ⅲ級（嚴(yán)重）自重濕陷性場地。累積計(jì)算最大厚度7.10m，最大濕陷深度為7.10m。根據(jù)場地工程地質(zhì)條件及+0.00 標(biāo)高，擬建建筑均含地下室，擬建的西北區(qū)域中醫(yī)醫(yī)療中心底板埋深約12.1.0m，擬建的地下立體機(jī)械車庫底板埋深約24.0m。施工過程中場地③黃土狀粉土將全部挖除。

3.2 場地土的腐蝕性評價(jià)

根據(jù)《土腐蝕性分析報(bào)告》，依據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021-2001 2009 年版)的規(guī)定判定（場地土按Ⅲ類環(huán)境考慮）：場地土對混凝土結(jié)構(gòu)具有微腐蝕性，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具有微腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)具有微腐蝕性。泥炭質(zhì)粉細(xì)砂場地土對混凝土結(jié)構(gòu)具有微腐蝕性，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具有微腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)具有微腐蝕性。

3.3 地下水的腐蝕性評價(jià)

根據(jù)《水質(zhì)分析報(bào)告》，依據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001 2009 年版）的規(guī)定判定（Ⅰ類環(huán)境）：場地地下水對混凝土結(jié)構(gòu)具有弱腐蝕性，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋在干濕交替條件下具有微腐蝕性、在長期浸水條件下具有微腐蝕性。

3.4 地基土承載力及參數(shù)的選用

根據(jù)現(xiàn)場鑒定、原位測試、室內(nèi)土工試驗(yàn)各項(xiàng)成果綜合分析計(jì)算，給出場地各層地基土的承載力特征值（fak）及壓縮模量（Es）、變形模量（E0）值于表1。

表1 地基土承載力特征值及壓縮模量、變形模量表

4 地基基礎(chǔ)工程性質(zhì)評價(jià)

4.1 地基土的均勻性評價(jià)

擬建場地地層構(gòu)成相對復(fù)雜，主要由雜填土、素填土、黃土狀粉土、泥炭質(zhì)粉細(xì)砂、細(xì)砂、礫砂、圓礫、卵石組成。①雜填土成分雜亂，均勻性差。②素填土以回填粉土為主，不同孔段成分有差異。③黃土狀粉土中分布多處夾層，總體均勻性較差。④泥炭質(zhì)粉細(xì)砂僅場地南側(cè)孔段揭露，土質(zhì)均勻性差。⑤細(xì)砂揭露厚度較薄，部分孔段缺失。⑥卵石層厚差異較小，整場連續(xù)分布，局部有夾層。

4.2 地基土工程性質(zhì)評價(jià)

場地地基土特性如下。

（1）雜填土：土質(zhì)不均勻，成分雜亂，無規(guī)律狀，結(jié)構(gòu)疏松，欠壓實(shí)，不宜選作擬建建筑物的基礎(chǔ)持力層。

（2）素填土：結(jié)構(gòu)疏松，欠壓實(shí)，不宜選作擬建建筑物的基礎(chǔ)持力層。

（3）黃土狀粉土：厚度較大，具有Ⅲ級（嚴(yán)重）自重濕陷，地基承載力低，工程地質(zhì)條件差，不宜選作擬建建筑物的基礎(chǔ)持力層。

（4）泥炭質(zhì)粉細(xì)砂：為軟土層，地基承載力低，工程地質(zhì)條件差，不宜選作擬建建筑物的基礎(chǔ)持力層。

（5）細(xì)砂：稍密狀態(tài)，厚度較小，部分孔段缺失，地基承載力較低，工程地質(zhì)條件較差，不宜選作擬建建筑物的基礎(chǔ)持力層。

（6）卵石：層位穩(wěn)定，層面略有起伏，地基承載力高，工程地質(zhì)條件較好，建議作為擬建建筑物的基礎(chǔ)持力層。

5 施工中相關(guān)問題的思考

5.1 降水

勘探深度范圍內(nèi)有地下水，地下水類型為第四系松散巖類孔隙潛水。主要含水層為第四系沖洪積卵石層。勘察期間地下水穩(wěn)定水位埋深10.20m～12.20m，標(biāo)高1516.84m～1517.85m。單井涌水量700m3/d～2000m3/d。卵石層滲透系數(shù)30m/d～50m/d。主要補(bǔ)給源為場地西、北側(cè)黃河側(cè)向補(bǔ)給，其次為大氣降水、場地以南黃峪溝側(cè)向補(bǔ)給、灌溉滲水、居民生產(chǎn)生活用水下滲補(bǔ)給，自場地西、南向東北方向排泄，地下水變幅1.00m～1.50m。當(dāng)降水作業(yè)隨深度增加，受北側(cè)黃河水側(cè)向補(bǔ)給壓力增加，降水困難。

本項(xiàng)目地下水影響基礎(chǔ)施工，需進(jìn)行工程降水，特別是地下立體機(jī)械車庫基礎(chǔ)埋深22.0m，降水困難。建議采用管井降水。

5.2 基坑支護(hù)

擬建建筑物與周邊已有建筑物較近，基礎(chǔ)開挖將影響已有建筑物安全。本項(xiàng)目場地內(nèi)均設(shè)置地下室，主樓部分基礎(chǔ)埋深-12.1m，停車庫區(qū)域處埋深-22.0m。基坑開挖時間，將影響基坑周邊已有建筑物結(jié)構(gòu)安全及市政管線設(shè)施使用，應(yīng)進(jìn)行基坑支護(hù)。建議建設(shè)單位聘用專業(yè)設(shè)計(jì)單位進(jìn)行設(shè)計(jì)，并按《危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程安全管理規(guī)定》（住房城鄉(xiāng)建設(shè)部令第37號）相關(guān)規(guī)定進(jìn)行專項(xiàng)論證。以論證后的結(jié)果組織施工并驗(yàn)收。本報(bào)告建議采用圍護(hù)樁、地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐相結(jié)合的支護(hù)方式。依據(jù)經(jīng)驗(yàn)基坑坑壁土體力學(xué)參數(shù)建議，基坑周邊建議按照《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JGJ120-2012）進(jìn)行基坑支護(hù)設(shè)計(jì)。按相關(guān)規(guī)定進(jìn)行施工和檢測。

5.3 抗浮設(shè)計(jì)

基坑施工中，應(yīng)做好建筑物和地下室的抗浮、防水設(shè)計(jì)，建議擬建西北區(qū)域中醫(yī)醫(yī)療中心主樓最大抗浮水位按1519.19m 考慮；擬建地下立體機(jī)械車庫最大抗浮水位按1519.21m 考慮；擬建地下立體機(jī)械車庫最大抗浮水位按1519.21m 考慮。

擬建主樓和裙樓靠自重可不考慮抗浮影響，但建議施工至上部荷載大于浮力的1.5 倍后，才可停止施工降水。

擬建停車庫區(qū)域+0.00 標(biāo)高為1529.5m，基礎(chǔ)埋深為-22.0m，標(biāo)高1507.5m。地下水位于10.20m～12.20m，標(biāo)高1516.84m～1517.85m。當(dāng)建筑物地下室的自重和覆土不能抵消地下水產(chǎn)生的浮力時，應(yīng)采用配重法、設(shè)置抗浮樁或抗浮錨桿來解決地下工程的抗浮問題。本報(bào)告建議通過設(shè)置垂直抗浮錨桿，消除地下水浮力產(chǎn)生的不利影響。設(shè)計(jì)時錨桿的極限粘結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(qsik)=250kpa,重度(γ)=21N/m3，粘聚力(C)=5kpa，內(nèi)摩擦角(Φ)=40o。在實(shí)際施工過程中，可以通過現(xiàn)場拉拔試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)。