山西体育中心岩土工程详细勘察实例

2012-08-15刘芳

山西建筑 2012年35期

刘芳

(山西省勘察设计研究院，山西太原 030013)

1 工程概况

拟建山西省体育中心为位于太原市滨河西路西侧，新晋祠路东侧，机场大道南3 km处，场地西侧为西寨村，南侧为木厂头村，东南侧为古寨村，建设单位为山西省政府工程建设事务管理局。拟建建筑物由主体育场、体育馆、游泳馆、自行车馆及综合训练馆组成，附属建筑为检录处和平台车库。

2 勘察工作

2．1 勘察工作依据

1)设计单位提供的《山西省体育中心岩土工程详勘技术要求》《布点总平面图》(1∶1 000)及国家现行有关规范、规程及标准，并结合本地区建筑经验。

2)根据设计单位提供的《山西体育中心岩土工程详勘技术要求》，勘察点位的布置在初勘东西向60 m、南北向100 m的基础上，在建筑物柱位范围内东西向每60 m加密1点，南北向每100 m加密2点，构成东西向30 m和南北向33．33 m的勘察点网，平面位置由设计单位确定，并利用初勘的部分钻孔、静探、波速资料。

2．2 勘察方法

本次勘察勘探手段主要为钻探，测试手段为标准贯入试验、静力触探、波速测试、地脉动测试等。

现场勘探点位置由我院测量处测设，孔位及标高均采用TOPCON GPT-310型全站仪进行实地放线测量。测量坐标采用太原市勘察测绘研究院提供的太原市独立坐标系，高程为大沽高程系，平面控制网为E级GPS控制点，高程布设四等水准。

2．3 完成工作量

本次勘察在体育中心共完成勘探钻孔210个，深度为20．0 m～65．0m。其中取土标贯钻孔22个，深度均为65．0 m;取土孔90个，深度为20．0 m ～55．0 m;标贯孔 98 个，深度为 20．0 m ～55．0 m;单独静力触探试验孔18个，深度为19．9 m～20．0 m，孔旁静力触探孔39个，统一在孔旁静探编号前加“J”，深度为22．3 m～25．1 m;波速测试孔11个，测深为20．0 m～55．0 m;取水孔9个，深度为12．0 m。钻探累计总进尺8 665．0m，静探总进尺1 311．8m，波速总测深360．0m，取水总进尺108．0m，合计总延米为10 504．8m，地脉动5点，编号为M3～M7;采取Ⅱ级不扰动样299件、Ⅳ级扰动样264件，标贯总次数为606次。

3 场地地形及地层岩性

3．1 地形地貌

拟建场地地形起伏较大，勘察期间场地内主要为农田和荒地，遍布树木、庄稼和坟墓，另分布四条干渠，主要为灌溉农田所用，勘察期间干渠内无水，场地西南角堆有砖垛，为当地建设农房所用，勘察期间各勘探点孔口标高介于773．63 m(70号孔)～777．58 m(247号孔)之间，最大高差3．95 m。场地所处地貌单元为汾河西岸Ⅰ级阶地。本次勘察根据建筑物的分布和地层岩性的差异，将整个场地分为四个区(Ⅰ区～Ⅳ区)，Ⅰ区由左侧平台停车场组成;Ⅱ区由体育馆、游泳馆和自行车馆组成;Ⅲ区由体育场、检录处和右侧平台停车场组成;Ⅳ区主要为综合训练馆。

3．2 地基土构成及岩性特征

第①层:粉质粘土(Q1al+pl4)。褐黄～灰褐色，含云母、煤屑、氧化物、植物根系及腐殖物等，夹有粉土、粉细砂透镜体或薄层，一般呈可塑状态，无摇振反应，稍光滑，干强度中等，韧性中等，具中等压缩性。表层普遍分布约0．5厚的耕土及素填土。

第②层:粉质粘土(Q1al+pl4)。褐黄～灰褐色，含有云母、煤屑、植物根系等;夹粉土、粉细砂透镜体，局部呈互层状。软塑～可塑状态，无摇振反应，稍光滑，干强度中等，韧性中等，具中等压缩性。

第③层:粉土、粉细砂(Q1al+pl4)。根据岩性组成的不同及力学性质的差异可分为两个亚层。

第③1层:粉土(Q1al+pl4)。褐黄～褐灰色，含有云母、煤屑、氧化物等，局部夹有粉质粘土、细砂透镜体或薄层。湿～中密状态，具中等压缩性。摇振反应中等，无光泽反应，干强度及韧性低。

第③2层:粉细砂(Q1al+pl4)。褐灰色，矿物组成以长石、石英、云母为主，局部夹有粉土、粉质粘土透镜体及薄层。湿～饱和，稍密～中密状态，颗粒级配不良。

第④层:粉质粘土(Q1al+pl4)。褐黄～灰褐色，含有云母、煤屑等;夹粉土、粉细砂透镜体，软塑～可塑状态，无摇振反应，稍光滑，干强度中等，韧性中等，具中等压缩性。

第⑤层:粉土(Qal+pl3)。根据岩土力学性质的差异可分为两个亚层。

第⑤1层:粉土(Qal+pl3)。褐灰色，含有云母、煤屑、氧化物等。湿～中密状态，具中等压缩性。摇振反应中等，无光泽，干强度及韧性低。夹有大量粉细砂透镜体、薄层，局部与粉土呈互层状。

第⑤2层:粉土(Qal+pl3)。褐灰色，含有云母、煤屑、氧化物等。夹有粉质粘土、粉细砂透镜体及薄层，湿～中密状态，具中等压缩性。摇振反应中等，无光泽，干强度及韧性低。

第⑥层:粉细砂(Qal+pl3)。褐灰色，矿物组成以长石、石英、云母为主，夹有粉质粘土、粉土透镜体，饱和，中密～密实。

第⑦层:细中砂(Qal+pl3)。褐灰色，矿物组成以长石、石英、云母为主，夹有粉质粘土、粉土透镜体或薄层，饱和，中密～密实。

第⑧层:粉质粘土(Qal+pl3)。褐灰色，含云母、煤屑、氧化物等，夹有粉土、粉细砂透镜体。可塑～硬塑状态，中等压缩性。无摇振反应，稍有光滑，干强度及韧性中等。

第⑨层:粉细砂(Qal+pl3)。褐灰色，矿物组成以长石、石英、云母为主，夹有粉质粘土、粉土透镜体和薄层卵砾石，密实。

第⑩层:粉质粘土(Qal+pl3)。褐灰色，含云母、煤屑、氧化物等，夹有粉土、粉细砂透镜体。硬塑状态，中等压缩性。无摇振反应，稍有光滑，干强度及韧性高。

3．3 场地地下水

本次勘察深度范围内地下水类型属潜水及微承压水，潜水含水层主要为第③层粉土、粉细砂层，承压含水层主要为第⑥层粉细砂、第⑦层细中砂和第⑨层粉细砂、中粗砂。据区域水文地质资料，潜水水位高于承压水水位，潜水主要由大气降水和侧向径流补给，承压水主要由地下水侧向径流及越流补给。

根据《山西省太原市地下水动态观测报告》，汾河冲洪积平原区每年12月～次年1月为枯水期，7月～9月为丰水期，勘察期间属平水期。

4 地基土液化判别

根据GB 50011-2001建筑抗震设计规范的第4．3．3条对拟建场地20．0 m深度范围内饱和粉土和砂土进行液化初判，存在液化可能，因此，进一步采用GB 50011-2001建筑抗震设计规范第4．3．4条标贯试验判别法进行判定。

根据液化土层的分布及空间展布情况，拟建场地属液化场地，Ⅰ区平台停车场地段液化等级可按轻微考虑;Ⅱ区自行车馆、游泳馆地段液化等级可按中等考虑，体育馆地段液化等级可按轻微考虑;Ⅲ区检录处、平台停车场地段液化等级可按轻微考虑;体育场地段液化等级可按中等考虑;Ⅳ区综合训练馆地段液化等级可按严重考虑，拟建场地主要液化土层为第③1层粉土和第③2层粉细砂，并根据每个勘探钻孔的液化情况拟建进行了地基土液化等级分区。

5 场地稳定性与适宜性评价

根据《山西省城“五大项目”工程场地地震安全性评价报告》，近场区不存在全新活动断裂，也不具备发生地震滑坡、崩塌及地震震陷的条件，因此，拟建场地属相对稳定场地。但抗震设防烈度为8度时本工程场地为中等液化场地，在满足相应的抗震设计要求且对工程采取有效抗液化措施的前提下，可进行本工程建设。

6 地基基础工程

6．1 地基基础方案

本工程拟建场地为填方区，Ⅰ区平台停车场、Ⅲ区检录处和平台停车场地段第①层粉质粘土的天然地面下0．5 m的深度范围内分布厚薄不一的耕土和素填土，建议将地面下0．5 m内土层全部挖除，然后对第①层粉质粘土分层碾压夯实。

Ⅱ区的体育馆、游泳馆和自行车馆，Ⅲ区体育场和Ⅳ区综合训练馆从地基均匀性、基底压力、抗震等方面综合考虑，基础形式均为独立柱基(桩基)。

6．2 桩基方案

本工程Ⅱ区的体育馆、游泳馆拟采用框架—剪力墙结构，单柱最大轴力标准值分别为4 800 kN和4 600 kN，自行车馆拟采用框架结构，单柱最大轴力标准值分别为2 500 kN;Ⅲ区体育场拟采用框架—剪力墙结构，单柱最大轴力标准值为11 000 kN;Ⅳ区综合训练馆拟采用框架结构，单柱最大轴力标准值分别为2 600 kN，基础形式均为独立柱基(桩基)。

6．2．1 桩型及桩端持力层

1)桩型。根据场地地层及环境条件，从施工难度、工程造价等方面综合考虑，本工程采用后注浆钻孔灌注桩较为适宜。

2)桩端持力层。桩端持力层的选择参照JGJ 94-2008建筑桩基技术规范中的相关规定。原则上选择层位厚度相对稳定的地层，其下无软弱土层。

根据本次勘察所揭露的地层情况及原位测试结果，场地内第⑦层细中砂层位稳定、厚度较大，亦无软弱下卧层，可优选作为各区段桩端持力层。

6．2．2 单桩竖向承载力特征值估算

依据本次勘察地基各土层状态指标按JGJ 94-2008建筑桩基技术规范、GB 50007-2002建筑地基基础设计规范并结合地区建筑经验，提供了各区段土层桩侧阻力特征值及端阻力特征值及后注浆增强系数，并进行单桩承载力特征值估算。本工程采用桩基方案时，所需桩长较长，从提高单桩承载力方面考虑，建议采用钻孔灌注桩并采用后注浆技术为宜。具体桩长、桩径、布桩形式由设计部门根据上部结构实际荷载通过计算确定。

在施工过程中，由于场地砂层较厚，水位埋深较浅，采用泥浆护壁时，应按JGJ 94-2008建筑桩基技术规范第6．3条制备泥浆。在施工过程中，若泥浆形成的泥皮增厚，则有可能造成桩侧阻力特征值减小，单桩竖向承载力特征值降低。为防止泥皮增厚，在回钻过程中则应采取措施清除孔壁泥皮，可在成孔后用钻头加钢丝束扫孔，并缩短灌注时间。另外，拟建场地开阔，周围无其他建筑物，施工过程中不会造成环境和噪声的污染。

本工程桩基最终设计参数均应通过试桩确定，单桩竖向承载力特征值应通过载荷试验确定。由于本工程独立柱基(桩基)单柱压力较大，可根据实际荷载分布形式、建筑物的具体情况来综合确定柱基尺寸、间距及柱下桩的数量、有效桩长和排列方式。

6．3 地基回填方案

本工程需进行填方，第①层粉质粘土的天然地面下0．5 m的深度范围内分布厚薄不一的耕土和素填土，建议将地面下0．5 m内土层全部挖除，然后对整个场地碾压夯实后，再进行分层回填，压实系数不应小于0．97。

基础范围内基底下填土材料的选用应按照GB 50007-2002建筑地基基础设计规范第6．3节中有关规定进行。基础范围内基底下填土材料不得使用淤泥、耕土、冻土、膨胀性土以及有机质含量大于5%的土。当以卵石、砾石、块石作填料时，分层夯实时其最大粒径不宜大于400 mm，分层压实时其最大粒径不宜大于200 mm，当以粉质粘土、粉土作填料时，其最优含水量采用击实试验确定。