浅析岩土工程勘察施工中相关问题的思考

战仁子

（甘肃省有色金属地质勘查局兰州矿产勘查院，甘肃 兰州 730030）

1 工程概况

拟建场地地貌单元属于黄河南岸I-II 级阶地。场地内呈南高北低状，向黄河方向倾斜，地面高程介于1527.88m～1529.53m 之间，最大高差1.65m。

经公开招投标，甘肃有色工程勘察设计研究院中标并对甘肃省中医院拟建的甘肃省中医院西北区域中医医疗中心建设场地进行了详细勘察阶段岩土工程勘察。拟建场地位于兰州市七里河区瓜州路148 号甘肃省中医院院内，地处兰州市瓜州路以北、七里河北街以西、王家堡巷以东、中医院E 座住院楼以南地段，项目紧邻城市道路，交通便利。甘肃省中医院西北区域中医医疗中心建设项目包括医疗部分和地下立体停车库，总建筑面积87000m2，医疗部分建筑面积63000 m2，其它功能建筑面积24000m2。该项目地上部分建筑面积53400m2，地下建筑面积33600 m2。医疗部分：主楼为地上21F、局部22F,建筑高度89.60m～93.00m；北侧副楼为地上7F 建筑，建筑高度33.30m；南侧裙楼为地上2F 建筑，建筑高度10.50m；均设置-2F 地下室。拟建的地下立体车库建筑面积23900 m2，为地下-6F 建筑。

2 工程地质条件评述

2.1 地层与岩性

本次勘察查明，在勘探深度范围内场地地层岩性由第四系全新统人工填土及冲洪积物组成，根据其工程地质特征划分为6个主要工程地质层和4 工程亚层，分述如下。

①杂填土：杂色，稍湿，松散。土质不均匀，表层0.10m～0.20m 多为混凝土地面，整体回填不均，无规律状，回填物包含粉土、砖块、混凝土块、白灰、卵砾石、煤灰及暗色杂质等。层厚1.00m～2.20m，层顶高程1527.88m～1529.32m。②素填土：黄褐色，稍湿，稍密。以回填粉土为主，含少量砾石、建筑垃圾等。层厚0.50m～7.50m，层顶高程1528.00m～1529.25m。③黄土状粉土（Q4al+pl）：黑褐色，稍湿-湿，稍密。土质极不均匀，成分以粉细砂为主、局部粉粒及粘粒呈互层状，手搓有黏着感，气味发臭。层厚2.70m～10.10m，层顶埋深0.50m～8.50m，层顶高程1520.36m～1528.75m。④泥炭质粉细砂（Q4al+pl）：黑褐色，稍湿-湿，稍密。土质极不均匀，成分以粉细砂为主、局部粉粒及粘粒呈互层状，手搓有黏着感，气味发臭。层厚0.70m～2.10m，层顶埋深10.10m～11.40m，层顶高程1517.66m～1519.05m。⑤细砂：青灰色，湿-饱和，稍密。成分以石英、长石为主，粒径小于0.075mm 的颗粒约占总量的85%，岩芯呈离散状，手握略有黏着感，局部夹有薄层粉土。层厚0.40m～1.70m，层顶埋深8.90m～13.00m，层顶高程1515.86m～1519.92m。⑥卵石：青灰色，湿-饱和，中密。母岩成分以石英、长石、方解石为主，含云母等。粒径大于20mm 的颗粒约占总量的50%以上，见漂石，钻孔可见最大粒径超过300mm。呈亚圆形，磨圆度较好，分选性一般，大部分中粗砂充填，局部砂土充填。夹有薄层细砂或薄层粉土，整场连续分布。层厚10.30m～18.30m，层顶埋深8.60m～13.70m，层顶标高1515.16m～1519.53m。

2.2 地质构造

兰州市在构造体系上处于构造活动强烈的青藏高原东北缘，祁连山地震带和南北地震带的复合部位。为第四级相对较活动的区域，但位于轻微凹陷的兰州—通渭盆岭带的中西部，在晚第三纪至更早世使其处于平原过程，剥蚀面发育，主要堆积物为第三系砂岩、泥岩，厚度达到1850m。兰州市地处压扭性断陷河谷盆地之中，市区内发育的断裂有NW 向的金城关断裂带、NWW 向的兴隆山北麓断裂带、NNW 向的雷坛河断裂、NNW 向的深沟桥断裂、NWW 向的黄峪断裂带、NWW 向的马滩断裂带、NNW 向的龚家湾断裂。拟建场地所处兰州断陷盆地内部，场地内部无第四系活动断裂，因此拟建场地受区域性地质构造影响小。

2.3 地下水水文地质条件

在勘探深度范围内揭露一层地下水，地下水类型为第四系松散岩类孔隙潜水。主要赋存于卵石层孔隙中，水量较为丰富。勘察期间地下水稳定水位埋深10.20m～12.20m，标高1516.84m～1517.85m。单井涌水量700m3/d～2000m3/d。卵石层渗透系数30m/d～50m/d。主要补给源为场地西、北侧黄河侧向补给，其次为大气降水、场地以南黄峪沟侧向补给、灌溉渗水、居民生产生活用水下渗补给，自场地西、南向东北方向排泄，地下水变幅1.00m～1.50m。

2.4 岩土物理力学性质

本次勘察共采取49 件Ⅰ级原状土样进行室内常规土工试验，采取19 件Ⅳ级扰动样进行颗分试验，采取8 件易溶盐样进行了土的易溶盐分析试验，采取2 件水样进行水质分析试验。

剔除异常样本，本次参与统计的原状试样共43 组，统计结果表明：从物理力学指标上分析，③黄土状粉土天然含水率10.90%～27.80%，标准值为18.41%，稍湿-湿。孔隙比标准值为0.934，③黄土状粉土密实度以稍密状态为主。压缩系数标准值为0.53，③黄土状粉土具有高压缩性。③黄土状粉土标准贯入试验修正后击数标准值为10.8 击，属稍密状态。变异系数为0.043，值较小，说明③黄土状粉土土质较均匀。④泥炭质粉细砂标准贯入试验修正后击数平均值为10.6 击，属稍密状态。⑤细砂标准贯入试验修正后击数标准值为10.5 击，属稍密状态。变异系数为0.059，值较小，说明⑤细砂土质较均匀。⑥卵石动力触探试验修正后击数标准值为16.9，属中密状态。标准差为4.339，说明统计数据离散性中等。变异系数为0.237，值中等，说明⑥卵石均匀性一般。

3 地基土工程性质评价

3.1 黄土状粉土的湿陷性评价

场地内③黄土状粉土的湿陷性系数δs=0.001～0.121，自重湿陷系数δzs=0.001～0.105。依据《湿陷性黄土地区建筑规 范》（GB50025-2004）第4.4.4 条、第4.4.5 条 计 算 得：③黄土状粉土的自重湿陷量Δzs=198.30mm～527.10mm，湿陷量Δs=250.50mm～610.40mm。根据《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025-2004)第4.4.7 条规定分析可知，该场地为Ⅲ级（严重）自重湿陷性场地。累积计算最大厚度7.10m，最大湿陷深度为7.10m。根据场地工程地质条件及+0.00 标高，拟建建筑均含地下室，拟建的西北区域中医医疗中心底板埋深约12.1.0m，拟建的地下立体机械车库底板埋深约24.0m。施工过程中场地③黄土状粉土将全部挖除。

3.2 场地土的腐蚀性评价

根据《土腐蚀性分析报告》，依据《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001 2009 年版)的规定判定（场地土按Ⅲ类环境考虑）：场地土对混凝土结构具有微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具有微腐蚀性，对钢结构具有微腐蚀性。泥炭质粉细砂场地土对混凝土结构具有微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具有微腐蚀性，对钢结构具有微腐蚀性。

3.3 地下水的腐蚀性评价

根据《水质分析报告》，依据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001 2009 年版）的规定判定（Ⅰ类环境）：场地地下水对混凝土结构具有弱腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋在干湿交替条件下具有微腐蚀性、在长期浸水条件下具有微腐蚀性。

3.4 地基土承载力及参数的选用

根据现场鉴定、原位测试、室内土工试验各项成果综合分析计算，给出场地各层地基土的承载力特征值（fak）及压缩模量（Es）、变形模量（E0）值于表1。

表1 地基土承载力特征值及压缩模量、变形模量表

4 地基基础工程性质评价

4.1 地基土的均匀性评价

拟建场地地层构成相对复杂，主要由杂填土、素填土、黄土状粉土、泥炭质粉细砂、细砂、砾砂、圆砾、卵石组成。①杂填土成分杂乱，均匀性差。②素填土以回填粉土为主，不同孔段成分有差异。③黄土状粉土中分布多处夹层，总体均匀性较差。④泥炭质粉细砂仅场地南侧孔段揭露，土质均匀性差。⑤细砂揭露厚度较薄，部分孔段缺失。⑥卵石层厚差异较小，整场连续分布，局部有夹层。

4.2 地基土工程性质评价

场地地基土特性如下。

（1）杂填土：土质不均匀，成分杂乱，无规律状，结构疏松，欠压实，不宜选作拟建建筑物的基础持力层。

（2）素填土：结构疏松，欠压实，不宜选作拟建建筑物的基础持力层。

（3）黄土状粉土：厚度较大，具有Ⅲ级（严重）自重湿陷，地基承载力低，工程地质条件差，不宜选作拟建建筑物的基础持力层。

（4）泥炭质粉细砂：为软土层，地基承载力低，工程地质条件差，不宜选作拟建建筑物的基础持力层。

（5）细砂：稍密状态，厚度较小，部分孔段缺失，地基承载力较低，工程地质条件较差，不宜选作拟建建筑物的基础持力层。

（6）卵石：层位稳定，层面略有起伏，地基承载力高，工程地质条件较好，建议作为拟建建筑物的基础持力层。

5 施工中相关问题的思考

5.1 降水

勘探深度范围内有地下水，地下水类型为第四系松散岩类孔隙潜水。主要含水层为第四系冲洪积卵石层。勘察期间地下水稳定水位埋深10.20m～12.20m，标高1516.84m～1517.85m。单井涌水量700m3/d～2000m3/d。卵石层渗透系数30m/d～50m/d。主要补给源为场地西、北侧黄河侧向补给，其次为大气降水、场地以南黄峪沟侧向补给、灌溉渗水、居民生产生活用水下渗补给，自场地西、南向东北方向排泄，地下水变幅1.00m～1.50m。当降水作业随深度增加，受北侧黄河水侧向补给压力增加，降水困难。

本项目地下水影响基础施工，需进行工程降水，特别是地下立体机械车库基础埋深22.0m，降水困难。建议采用管井降水。

5.2 基坑支护

拟建建筑物与周边已有建筑物较近，基础开挖将影响已有建筑物安全。本项目场地内均设置地下室，主楼部分基础埋深-12.1m，停车库区域处埋深-22.0m。基坑开挖时间，将影响基坑周边已有建筑物结构安全及市政管线设施使用，应进行基坑支护。建议建设单位聘用专业设计单位进行设计，并按《危险性较大的分部分项工程安全管理规定》（住房城乡建设部令第37号）相关规定进行专项论证。以论证后的结果组织施工并验收。本报告建议采用围护桩、地下连续墙+内支撑相结合的支护方式。依据经验基坑坑壁土体力学参数建议，基坑周边建议按照《建筑基坑支护技术规范》（JGJ120-2012）进行基坑支护设计。按相关规定进行施工和检测。

5.3 抗浮设计

基坑施工中，应做好建筑物和地下室的抗浮、防水设计，建议拟建西北区域中医医疗中心主楼最大抗浮水位按1519.19m 考虑；拟建地下立体机械车库最大抗浮水位按1519.21m 考虑；拟建地下立体机械车库最大抗浮水位按1519.21m 考虑。

拟建主楼和裙楼靠自重可不考虑抗浮影响，但建议施工至上部荷载大于浮力的1.5 倍后，才可停止施工降水。

拟建停车库区域+0.00 标高为1529.5m，基础埋深为-22.0m，标高1507.5m。地下水位于10.20m～12.20m，标高1516.84m～1517.85m。当建筑物地下室的自重和覆土不能抵消地下水产生的浮力时，应采用配重法、设置抗浮桩或抗浮锚杆来解决地下工程的抗浮问题。本报告建议通过设置垂直抗浮锚杆，消除地下水浮力产生的不利影响。设计时锚杆的极限粘结强度标准值(qsik)=250kpa,重度(γ)=21N/m3，粘聚力(C)=5kpa，内摩擦角(Φ)=40º。在实际施工过程中，可以通过现场拉拔试验优化设计参数。