对某高级中学拟建场地中软土地基设计的探讨和研究

秦朋俊

摘要：本文在对某高级中学的拟建场地进行岩土工程勘察的基础上，即通过了解场地的工程地质条件和水文地质特征，查明场地勘探深度范围内岩土体单元划分和确定地基设计参数，分析地基土的工程特性，设计经济合理的地基基础设计方案，并对其进行探讨和研究并提出结论和建议，从而提高建设工程质量，获得良好的经济效益和社会效益。

关键词：岩土工程特性，中软土地基，持力层，承载力，柱下条形基础

前言

岩土工程勘察在现代建筑设计中所占的比例越来越大，国家明确规定在各种工程建设前都要进行岩土工程勘察，尤其是对于那种软土和中软土地基来说，没有一个好的基础，上层建筑都无法保证其稳定性，因此地基与基础处理的好坏，不仅关系到工程建设的速度，而且关系到工程建设的质量。本文对拟建场区进行岩土工程勘察分析的基础上分析地基土的工程特性，然后对拟建场区进行稳定性和适宜性进行评价，以及地基地震效应评价与抗震设防，根据所得土的岩土参数、室内试验及现场测试的资料成果，设计地基设计参数，最后提出经济合理的地基基础设计方案。

一、场地地质环境

1.1区域地质构造

拟建场地上覆土层为平整场地的杂填土、粉质粘土及圆砾，下伏基岩为白垩纪惠水组泥质砂岩。场地内及附近无断裂通过，岩层产状为300°∠30°，呈单斜产出。

1.2 水文地质条件

场地地下水主要为孔隙水，主要赋存于第四系冲洪积圆砾层孔隙中，圆砾层孔隙度大，含水丰富，具有一定的承压性。

由于拟建场地及附近无厂矿，结合地方经验，水为当地居民的生活饮用水，拟建场地主要受生活用水影响，场地内地下水和土层具微腐蚀性，对钢结构具微腐蚀性。

1.3不良地质现象

拟建建筑物场地地势平整、开阔、四周无高危边坡存在，场地及附近无滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害现象。

1.4场地活动及地震设防烈度

场地处于地质构造活动尚处在相对稳定期，建筑场地类别为Ⅲ类，适宜建设，场区属于抗震设防烈度小于6度地区，所以场地相应地震基本烈度为Ⅵ度。

二 岩土体工程特性及其地基参数设计

2.1岩土体单元的划分

将拟建场地岩土划分为杂填土、粉质粘土、圆砾、泥质砂岩层4个基本单元，其中粉质粘土层又分为硬塑、可塑和软塑3个亚单元。

2.2岩土体物理力学指标及地基设计参数

（1）粉质粘土层承载力的确定

表1是取钻探孔内12件原状土样进行室内试验的物理力学指标：

根据上表的统计计算,用C、φ值按规定确定粉质粘土承载力特征值为ƒak=Mbγb+Mdγmd+Mcck，

硬塑粉质粘土：式中取γ=19.18 KN/m3,γm=20.0 KN/m3,假定b=3.00m，d=0.50m,采用插入法查表Mb=0.17,Md=1.69,Mc=4.12。计算得:

ƒak=Mbγb+Mdγmd+McCk

=0.17×19.18×3.0+1.69×20×0.5+4.12×32.48

=160.50Kpa

可塑粉质粘土：式中取γ=18.95KN/m3,γm=20.0 KN/m3,假定b=3.00m，d=0.50m,采用插入法查表Mb=0.15,Md=1.58,Mc=3.97。計算得:

ƒak=Mbγb+Mdγmd+McCk

=0.15×18.95×3.0+1.58×20×0.5+3.97×30.26

=136.78Kpa

根据表A.0.2-2及结合地方经验，建议本场地硬塑粉质粘土地基承载力特征值取ƒak= 160KPa；可塑粉质粘土地基承载力特征值取ƒak= 135KPa。

（2） 圆砾层承载力的确定

经过对圆砾层进行重型动力触探原位测试，按一震击的惯入量计算出10㎝的实测击数，通过地下水影响修正，按N63.5=1.1 N′63.5+1.0得其修正击数，进行统计计算，并参考邻近地质资料，结合地区建筑经验，得各岩土层物理力学指标建议值如下：

1、硬塑粘土层（试验值）：

r=19.18 KN/m3，Es=6.75MPa，fak =160KPa。

2、可塑粘土层（试验值）：

r=18.95 KN/m3，Es=5.63MPa，fak =135KPa。

3、软塑粘土层（建议值）：

r=19.0KN/m3，Es=4.00MPa，fak =80Kpa。

4、圆砾层（试验值）：

r=20.0KN/m3，Eo=18.6Mpa，fk=400.0Kpa；

5、中风化泥质砂岩层（经验值）：

r=24.8 KN/m3，fa=960Kpa。

三、地基基础方案分析与设计

3.1地基稳定性评价

拟建教学实验综合楼及办公、图书楼建场地土体地基内无土洞、不良人工洞穴出现，场地地基稳定性较好；但应该防止基础开挖时破坏该排水管道，渗漏的水对地基土层造成软化，导致地基承载力降低。

3.2 地基变形分析

根据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）分析，拟建场地岩土层由杂填土、粉质粘土、砾岩、泥质砂岩构成，根据《建筑地基基础设计规范》（GB5007－2002）第5.3.7条按Zn=b(2.5-0.4lnb)进行地基变形计算深度为：取b=3.0m，Zn=6.18 m，本次勘察上覆杂填土、粉质粘土厚度4.2～9.7 m，平均厚度为6.41 m，其部分土层厚度小于Zn，局部有软塑粉质粘土（淤泥）存在，因此，拟建场地为不均匀地基，建议基础设计时对地基进行变形验算。

3.3 基础方案设计

据上述地基条件分析、并结合拟建物特征、场地岩土工程条件、施工工艺、基础造价等因素，建议拟建物持力层的选定及地基基础方案如下：

（1）拟建教学实验综合楼采用粉质粘土层作地基持力层，基础型式可采用柱下条形基础。

（2）拟建办公、图书楼采用粉质粘土层作地基持力层，基础型式可采用柱下条形基础。

（3）拟建学生宿舍楼采用粉质粘土层作地基持力层，基础型式可采用柱下条形基础。

4 结论与建议

1、拟建建筑物场地地势开阔，地形平坦，属于中软土地基，选粉质粘土为持力层，四周无高危边坡存在，场地稳定性较好，适宜建设。

2、拟建学生宿舍楼场地在施工的中，对有城市排水管道穿过场地的位置，建议对该排水管网改道，避开拟建物基础，基础设置埋深大于该管道底面。

3、建议对排水管道采取防治措施，防止基础开挖时破坏该排水管道，渗漏的水对地基土层造成软化，导致地基承载力降低。

4、建议拟建教学实验综合楼，办公、图书楼，学生宿舍楼采用粉质粘土层作地基持力层，基础型式可采用柱下条形基础。

5、建议设计时对地基进行变形验算，若不能满足地基变形要求，选基岩作持力层，基础型式采用桩基础。

参考文献

【1】《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）【2009年版】.

【2】《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）.

【3】《贵州建筑地基基础设计规范》（DB22/45-2004）.

【4】《土工试验方法标准》（GB/T50123-1999）.

【5】 黄绍铭，高大钊.中软土地基与基础工程[M].北京.中国建筑工业出版社，2005.

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。