東鳳鎮市政工程黏性土地層控制性勘探孔深度計算方法探討

謝雙賢

(廣東明利工程勘察設計有限公司,廣東 中山 528400)

0 引言

市政建筑物地基是承載上部建筑物的土層,在設計、建造市政建筑物工程之前,一般都要對市政工程建筑物的地基構造情況進行認真的勘探,了解其土層分布情況、地下水文情況等。為了做好這項工作,在設計、建造市政建筑物之前,通常都要對建筑物覆蓋區域的地下土層,用控制性勘探孔的形式進行勘察,以有針對性地對地基情況進行有效地處理[1]。至于控制性勘探孔的深度從理論上講,應該是越深越好,但從實際操作情況來看,只要能揭示建筑物地基土層的實際情況即可以。以廣東東鳳鎮市政工程為例,對該工程粘性土地層控制性勘探孔深度的確定方法進行探討。

1 東鳳鎮市政建設工程概況

東鳳鎮市政工程屬民樂安置配套工程。主要工程項目為道路工程、排水工程、橋涵工程。其中:(1)道路工程。主要為路基工程,為城市支路,規劃寬度 6～15 m不等,為一般路基;路面設計標準軸載:BZZ—100;道路起終點標高順接周圍路網。道路設計為新建水泥混凝土路面。(2)排水工程采用 dn400～800 混凝土排水管和 dn400 雙壁波紋管,采用明挖法施工。(3)橋涵工程,主要在跨越河流處設置箱涵[2]。

2 粘性土地層控制性勘探孔深度的一般計

算方法

粘性土地層控制性勘探孔深度的計算方法有多種,但常用的計算方法主要有兩種。

2.1 應力比法

根據《巖土工程勘察規范》(GB 50021-2001) (2009年版)第4.1.19條規定,地基變形計算深度,對中、低壓縮性土而言,可取附加壓力等于上覆上層有效自重壓力20%的深度;對于高壓縮性土層,可取附加壓力等于上覆上層有效自重壓力10%的深度[4]。

2.2 經驗公式法

根據《高層建筑巖土工程勘察標準》(JGJ/T 72-2017 )第4.2.2條規定,控制性勘探點深度,對于箱型基礎或筏型基礎,在不其備變形深度計算條件時,可按公式(1)計算:

H=d+ac1βb

(1)

式中:H為考慮變形計算深度的勘探孔深度(m );d為基礎埋置深度(m) ;ac為與土的壓縮性有關的經驗系數,根據基礎下的地基主要土層按相關經驗取值;β為與建筑物層數或基底壓力有關的經驗系數;b為基礎寬度(m)[5]。

3 工程場地地質勘察成果分析

3.1 勘探設計要求

路基工程勘探孔設計深度,為鉆孔進入軟弱土層以下相對硬土層不小于 5 m; 橋涵工程勘探孔設計深度,為鉆孔進入中風化巖不小于 5 m。

3.2 工程場地地質勘探成果

根據勘察部門揭露的土層情況來看,東鳳鎮市政工程區域內有人工填土、第四系海陸交互沉積層,下伏基巖為燕山期花崗巖。按其成因、巖性特征及物理力學性質,自上而下的順序依次描述如下。

3.2.1 人工填土(Q4m1)

素填土(層號:①):灰褐色,松散,主要由黏粒及砂粒組成,含少量碎石,土質均勻性 差,近期回填,欠固結。各孔均有揭露。

3.2.2 第四系海陸交互相沉積層(Q4mc)

1)淤泥質土(層號:②1):深灰色、灰黑色,飽和,流塑,主要成分由黏粒組成,局部含較多粉砂粒,具滑膩感和腥臭味。場地內廣泛分布。

2)粉砂(層號:②2):灰色,飽和,松散,主要成分為石英顆粒,含淤泥質,局部夾淤泥 質土薄層,級配差。各鉆孔均有揭露。

3)淤泥質土(層號:②3):深灰色、灰黑色,飽和,流塑,主要成分由黏粒組成,局部含 較多粉砂粒,具滑膩感和腥臭味。各孔均有揭露。

4)粉質黏土(層號:②4):淺黃色、灰白色,可塑,主要成分由黏粒組成,含少量砂粒和 粉粒,稍有光澤,干強度及韌性中等。場地內廣泛分布。

5)細砂(層號:②5):灰黃色,飽和,中密,主要成分為石英顆粒,級配差。場地內廣泛 分布。

6)中砂(層號:②6):灰白色、灰黃色,飽和,中密,主要成分為石英顆粒,黏粒含量低,級配較好。場地內廣泛分布。

7)圓礫(層號:②7):褐黃色、淺灰色,飽和,中密,局部夾少量卵石,圓礫主要成份為 石英,圓礫重量約占 55%～60%,粒徑為 5～20 mm,呈亞圓狀為主,圓礫間有中粗砂充填,級 配良好。部分鉆孔有揭露。

3.2.3 燕山期花崗巖(γ52)

1)強風化花崗巖(層號:③1):主要礦物成分為長石、少量云母和石英,中等粗粒結構,構造塊狀,大部分礦物成分已明顯風化,原巖結構清晰,裂隙十分發達,巖心為土碎石,破碎程度高,巖石可用手破碎,極碎,極軟,基本質量等級為巖石Ⅴ。橋涵工程部分鉆孔已揭露。

2)中風化花崗巖(層數:③2):主要成灰白色,主要礦物成分為少量云母、石英和長石,中等粗粒結構,塊狀結構,部分礦物風化明顯,節理裂隙發育,裂紋表面多為鐵、錳染棕色,巖心多為塊狀短柱狀,巖石由軟至硬,巖體相對破碎,巖體基本質量為Ⅳ級。橋涵工程鉆孔是裸露的,不是揭穿的。巖土層的具體分層參數如表1所示。

表1 東鳳鎮市政工程區域內巖土層分層參數表

3.3 黏性土地層控制性孔深度計算方法比選分析

(1)應力比法是通過附加應力與上層的有效自重應力的比值來確定地基變形計算深度,其考慮了基礎的長寬與埋置深度、基礎底面的附加應力以及上層的有效自重應力的影響,但未考慮各上層壓縮性的影響。采用此方法計算時,需要收集上部荷載大小、各上層有效重度、地基承載力,以及估算基礎長度與寬度可進行計算。用于估算時,相關計算參數均可采用經驗值。

(2)經驗公式法是建立在大量的實測資料上形成的公式,其綜合考慮了基礎的埋置深度與寬度、基底壓力、上層壓縮性等指標的影響。采用此方法計算時,所需參數主要是建筑物層數、基礎埋深、基礎寬度等基本信息以及基本地層資料,該方法所需參數均可在勘察前收集,可很好地用于勘察方案的制定。

(3)沉降比法是通過計算地基變形量來確定變形計算深度,其綜合考慮了基礎的長寬與埋置深度、基礎底面的附加應力、地基上的物理力學指標等諸多因素的影響,該方法的計算結果較為準確。采用此法計算時,需要收集上部荷載大小、各上層有效重度、地基承載力,估算基礎長寬,并通過土工試驗獲取地基上的物理力學指標方可進行計算。該方法計算精度較高,可在進行了部分野外勘察工作后,根據采集的相關數據更精確地確定變形計算深度,并及時調整控制性勘探孔深度,以滿足設計驗算的要求。

根據勘探結果,在分析比較的基礎上,本文認為確定應用應力比法和經驗公式法是比較適宜東鳳鎮市政工程勘探粘性土地層控制性孔深度的。

3.4 確定計算參數

當采用應力控制計算方法和變形控制計算方法時,應了解Po、b、l和地基的工程地質條件。采用應力控制計算方法和變形控制計算方法時,需要根據上部延伸結構的具體情況和超前貫通孔揭示的土壤條件,初步確定基礎的類型、埋深和基本尺寸,然后根據應力控制計算方法和變形控制計算方法進行計算。由于一般勘探孔揭示的工程地質不能完全反映控制勘探孔揭示出的工程地質,因此初步確定的基礎形式、埋深和基礎尺寸不是最終結果。在今后的設計中,應根據控制勘探孔揭示的工程地質條件進行適當調整。因此,這種計算方法存在一定的誤差。為了快速估算,可根據超前貫通測量孔揭示的土層,將每一土層轉換為均質等效土層,進行比較簡化計算。為了根據控制測量孔揭示的工程地質條件快速、準確地進行計算,可編制相應的計算機計算程序,對測量現場進行跟蹤動態計算。

4 結語

綜上所述,本文以東鳳鎮市政工程為實際案例,在對該工程區域進行地質勘探的基礎上,依據國家驗收規范標準、行業規范標準、地區驗收規范標準,按照黏性土地層控制性勘探孔深的常用計算方法,結合東鳳鎮地質勘探的實際情況,研究了東鳳鎮市政工程勘探黏性土地層控制性孔深度的方法,確定了黏性土地層控制性孔深度的計算參數。本論文研究對同類課題研究具有借鑒價值。