高層建筑基礎工程地質勘察實例分析與探討

丁就榮

摘要：本文結合工程實例，對高層建筑基礎工程地質勘察進行分析與探討，以供同仁參考。

關鍵詞：高層建筑基礎工程；地質勘察；分析與探討

1.工程概況

擬建某公寓建筑工程，為39棟17層高層商住樓、1層商業裙樓、幼兒園及配套設施，設計有1～2層地下室。該項目地面±0.00標高約15.50m。本工程主體采用鋼筋混凝土框架結構，基礎采用樁基礎。場地內原為1～2層廠房，大部分已拆除，地表尚有不少建筑混凝土碎塊，場地大致平整；局部未拆除的已停產，設備已搬遷。場地內地下無管線，周邊道路旁側有地下管線，但離施工場地較遠，不存在施工安全隱患。本次勘察的目的是查明擬建場地工程地質條件，采用工程地質測繪與調查、勘探、原位測試、室內試驗等多種勘察手段和方法，對該項目的地質情況進行綜合評定，為項目設計施工方案的擬定提供參考。本次勘察由設計部門在場地內布置鉆探孔235個，編號為：ZK1～ZK229，CZK208、CZK230、CZK231、CZK236～ZK238，其中：控制性鉆孔79個，一般性鉆孔156個。

2.場地巖土工程地質條件

根據勘察結果，在鉆探深度范圍內，本場地第（1）層素填土，雖然進行了壓實，但其結構簡單，不能做為項目基礎的持力層；第（2）、（4）層粉質粘土、粘土及第（4）層粉砂，局部或零星分布，呈可塑—軟塑狀或稍密—中密狀，承載力低，不得作擬建物樁基礎持力層；第（3）層淤泥、淤泥質土，流塑，為高壓縮性軟土層，局部分布，承載力很低，不得作擬建物基礎持力層；第（6）層殘積粉質粘土、殘積粘土，可塑—硬塑；第（7）層殘積中砂、殘積粗砂，中密—密實，局部分布，分布不均勻，有一定的承載力；第（8）層強風化巖，整體性強，分布也相對廣泛，但巖體的厚度不均勻，起伏也大，但承載力相對比較好，一般宜作擬建物預制樁基礎持力層；第（9）層中風化巖，承載力較高，局部揭露，厚度及巖面起伏變化大，且軟夾層較多，一般宜作擬建物旋挖灌注樁基礎持力層；第（10）層微風化巖，場地均有揭露，一般埋藏較深，巖石較完整，承載力非常高，巖面埋深變化大，可作擬建物旋挖鉆孔灌注樁或鉆（沖）孔灌注樁基礎持力層。

本項目場地之基礎地基由人工分層填土、第四沖積層淤積土、風化殘積土及碎屑巖巖層組成。根據當地的地質情況，該場地不屬于巖溶活動地區，沒有發現土洞和溶洞，也沒有發現地層斷裂的現象。場地周圍地勢也相對較好，不存在泥石流或山體倒塌的情況。本地塊第（3）層多為淤泥質土，有局部沉降的可能，而場地上層為人工填土，經過了壓實處理，局部填土厚度較大，逐漸出現不均勻性的沉降。地基內第（6）、（7）層殘積土，賦水條件差，受水極易軟化；第（8）層強風化巖，巖質極軟，風化程度不均勻，存在“軟、硬”夾層或互層現象，賦水條件較差，受水易軟化，基坑（槽）、基礎施工時需注意，采用預制樁基礎應及時進行封底。鉆探揭露基底巖石穩定性較好，未見斷裂構造跡象。

該項目總體施工地質結構總體處于相對安全區和穩定區，適宜于大型建物施工興建。

3.場地水文地質特征

本次勘察在ZK15、ZK189、ZK53、ZK209鉆孔各取水樣1個，共4個，地下水無色、無味、透明狀。經化學分析pH在7.24～7.26之間，平均值7.12，屬中性水；礦化度202.20mg/L～343.40mg/L，平均值268.29mg/L，屬淡水；侵蝕性CO2為：0.00mg/L。水化學類型均為：ZK15、ZK189水樣：HCO3· SO4-Ca型水，ZK53、ZK209水樣：HCO3·SO4-Ca·Na型水。本場地環境類別為Ⅱ類，局部砂類土有一定的厚度，地層滲透性按A類較合適。對比該項目的腐蝕性和水介質質量指標試驗結果，地下水中的水質對鋼筋混凝土框架結構具微弱的腐蝕性。應按《工業建筑防腐蝕設計規范》（gb50046-2008）順序進行建筑腐蝕層的防護。

4.建議采用的基礎形式

根據本場地的巖土工程地質條件，結合擬建物的結構、荷載等特點和基礎施工的經濟性、安全性和可行性，建議基礎類型如下：

（1）預應力墻體混凝土鋼筋管樁：該項目預應力墻體混凝土鋼筋管樁樁徑為φ500φ600㎜，以第（8）層中部強風力硬化巖上部為主支持力層或第（9）次地層中部強風化巖頂部，預計有效樁長大小差別較大，現場距地表下約17m～ 25m；有效設計樁長約8m～16m；具體預計有效樁長可以參考就近的地質鉆孔工程柱狀圖及沉樁工程中的地質剖面柱狀圖；建議采用強力錘擊沖壓法或靜力沖壓法進行沉樁。樁基正式施工前應進行試樁，核實樁基設計承載力及終樁標準。該樁型工期較短，較經濟，但樁較短，且風化基巖中局部存在“軟、硬”夾層現象，易造成斷樁或樁頭碎裂。

②預制管樁及巖土樁基礎施工對現場周邊環境的影響分析。該項目進行預制管樁和巖土樁基礎施工，只需要先鏟除場地表層的15cm～30cm處的砼地板，其他土層比較厚，持力層強度不算大，對預制管樁的施工阻力不大，預制管柱在穿過上部層的巖土受力層后再進入第（8）層的強風性硬化巖或（9）巖土層中高度風化的砂巖持續受力巖土層。該項目四周的建筑距離相對較遠，為了減少施工對周邊環境的影響，可以采用靜壓管樁的施工工法。

（2）鉆（沖）挖打孔采用灌注樁或旋樁開挖樁基：鉆（沖）挖打孔采用灌注樁樁徑為φ1200㎜；前者用第（10）級基層的硬質微風層水化巖基層做主體樁端連續持力，預計主體樁長樁距相差較大，現在下距地面約17m～41m，樁長8m～ 32m；后者用第（9）級基層的硬質中風層水化巖為主體樁端連續持力層，預計主體樁長樁距相差較大，現地下約17m～ 38m，樁長8m～29m；按基本設計工藝要求即可進行基層嵌巖鋪設工作。樁徑，樁長長度要足以直接滿足各種單樁可以垂直方向承載的總體設計結構要求，預計樁長長度可以直接參照圓形即近10m鉆孔的單樁柱狀結構圖。

②樁側、樁端巖層的天然濕度單軸抗壓強度frs、frp取值建議按巖石天然濕度單軸抗壓強度標準值的建議值取值：中風化巖取5.00MPa；微風化砂質巖取13.00MPa，微風化泥質巖取9.50MPa。C1=0.32、C2=0.04。其它設計參數取值建議見表2。

③該場地底巖為碎屑石，適合采用鉆（沖）孔和旋挖灌注樁，其安全性較高，對于該項目基礎的施工是一種不錯的支護形式，但該項目前期項目施工場地風華巖層多，施工難度相對較大，建設成本也高，產生的泥漿需要設沉淀池來處理，另外棄土和沉淀物需要渣土車拉走處理。

④鉆（沖）孔灌注樁或旋挖灌注樁樁基施工前建議作超前鉆探，以進一步確定樁底基巖的完整性。

⑤成樁的可能性及樁基礎施工對環境的影響分析：鏟除地表15cm～30cm砼地板后，場區內淺部土層并無大面積障礙物，而且上部土層厚度較薄，持力層以上巖土層強度多為小—中等，對鉆（沖）孔灌注樁或旋挖灌注樁施工無大的影響；對于第（9）層中風化巖，鉆（沖）孔灌注樁或旋挖灌注樁施工可以穿越；總的來說一般能穿過上部巖土層進入第（10）層微風化巖持力層。該項目施工場地周邊的建筑物相對距離較遠，而灌注樁技術產生的噪音也不是特別大，相對遠距離的建筑物產生的噪音影響也不大，采用灌注樁技術對于本項目也是適宜的。

（3）樁筏的基礎：本建筑設計為1～2層地下室，底板高約85m，基坑挖深約6m～9m，

這也是在深基坑施工的技術范圍，該場地的素填土相對來說不是很厚，在挖除該部分素土后，基坑底板已經是殘積土和風化巖，基坑底部比較結實，因此，本項目可采用樁筏基礎，即先挖掘基坑，再在筏底下采用鉆（沖）孔或旋挖樁，分別采用第（八）層的強風化巖、第（九）層的強風化巖、第（十）層的強風化巖作樁端持力層。

①由于場地基坑底局部殘積土或風化巖埋藏或厚度變化較大，設計時筏板厚度、鋼筋規格宜適當加厚或加密以滿足設計要求。

②樁筏基礎開挖至基坑底時應進行平板載荷試驗，以進一步確定持力層的承載力和變形模量。基槽開挖后應立即進行封閉，防止水浸和長時間暴露。

（4）若按《建筑樁基技術規范》（JGJ94-2008）設計，請參考表3取值。

5.結語

本建筑工程項目基礎地質情況主要為砂質巖土結構，其結構變化比較大，而且不是特別均勻，力學物理特性的周期性也變化較大，其地質復雜程度為中等，其中的地基密度級別為一等。總體評估本項目場地地點位于地層結構相對穩定的區域，適宜擬建項目建筑群的施工建設。

參考文獻：

[1]《巖土工程勘察規范》（GB50021-2001， 2009年版）.

[2]《建筑地基基礎設計規范》（GB50007-2011）.

[3]《建筑地基處理技術規范》（JGJ79-2012）.

[4]《建筑工程地質勘探與取樣技術規程》（JGJ/T87-2012）.