东凤镇市政工程黏性土地层控制性勘探孔深度计算方法探讨

谢双贤

(广东明利工程勘察设计有限公司,广东 中山 528400)

0 引言

市政建筑物地基是承载上部建筑物的土层,在设计、建造市政建筑物工程之前,一般都要对市政工程建筑物的地基构造情况进行认真的勘探,了解其土层分布情况、地下水文情况等。为了做好这项工作,在设计、建造市政建筑物之前,通常都要对建筑物覆盖区域的地下土层,用控制性勘探孔的形式进行勘察,以有针对性地对地基情况进行有效地处理[1]。至于控制性勘探孔的深度从理论上讲,应该是越深越好,但从实际操作情况来看,只要能揭示建筑物地基土层的实际情况即可以。以广东东凤镇市政工程为例,对该工程粘性土地层控制性勘探孔深度的确定方法进行探讨。

1 东凤镇市政建设工程概况

东凤镇市政工程属民乐安置配套工程。主要工程项目为道路工程、排水工程、桥涵工程。其中:(1)道路工程。主要为路基工程,为城市支路,规划宽度 6～15 m不等,为一般路基;路面设计标准轴载:BZZ—100;道路起终点标高顺接周围路网。道路设计为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 双壁波纹管,采用明挖法施工。(3)桥涵工程,主要在跨越河流处设置箱涵[2]。

2 粘性土地层控制性勘探孔深度的一般计

算方法

粘性土地层控制性勘探孔深度的计算方法有多种,但常用的计算方法主要有两种。

2.1 应力比法

根据《岩土工程勘察规范》(GB 50021-2001) (2009年版)第4.1.19条规定,地基变形计算深度,对中、低压缩性土而言,可取附加压力等于上覆上层有效自重压力20%的深度;对于高压缩性土层,可取附加压力等于上覆上层有效自重压力10%的深度[4]。

2.2 经验公式法

根据《高层建筑岩土工程勘察标准》(JGJ/T 72-2017 )第4.2.2条规定,控制性勘探点深度,对于箱型基础或筏型基础,在不其备变形深度计算条件时,可按公式(1)计算:

H=d+ac1βb

(1)

式中:H为考虑变形计算深度的勘探孔深度(m );d为基础埋置深度(m) ;ac为与土的压缩性有关的经验系数,根据基础下的地基主要土层按相关经验取值;β为与建筑物层数或基底压力有关的经验系数;b为基础宽度(m)[5]。

3 工程场地地质勘察成果分析

3.1 勘探设计要求

路基工程勘探孔设计深度,为钻孔进入软弱土层以下相对硬土层不小于 5 m; 桥涵工程勘探孔设计深度,为钻孔进入中风化岩不小于 5 m。

3.2 工程场地地质勘探成果

根据勘察部门揭露的土层情况来看,东凤镇市政工程区域内有人工填土、第四系海陆交互沉积层,下伏基岩为燕山期花岗岩。按其成因、岩性特征及物理力学性质,自上而下的顺序依次描述如下。

3.2.1 人工填土(Q4m1)

素填土(层号:①):灰褐色,松散,主要由黏粒及砂粒组成,含少量碎石,土质均匀性 差,近期回填,欠固结。各孔均有揭露。

3.2.2 第四系海陆交互相沉积层(Q4mc)

1)淤泥质土(层号:②1):深灰色、灰黑色,饱和,流塑,主要成分由黏粒组成,局部含较多粉砂粒,具滑腻感和腥臭味。场地内广泛分布。

2)粉砂(层号:②2):灰色,饱和,松散,主要成分为石英颗粒,含淤泥质,局部夹淤泥 质土薄层,级配差。各钻孔均有揭露。

3)淤泥质土(层号:②3):深灰色、灰黑色,饱和,流塑,主要成分由黏粒组成,局部含 较多粉砂粒,具滑腻感和腥臭味。各孔均有揭露。

4)粉质黏土(层号:②4):浅黄色、灰白色,可塑,主要成分由黏粒组成,含少量砂粒和 粉粒,稍有光泽,干强度及韧性中等。场地内广泛分布。

5)细砂(层号:②5):灰黄色,饱和,中密,主要成分为石英颗粒,级配差。场地内广泛 分布。

6)中砂(层号:②6):灰白色、灰黄色,饱和,中密,主要成分为石英颗粒,黏粒含量低,级配较好。场地内广泛分布。

7)圆砾(层号:②7):褐黄色、浅灰色,饱和,中密,局部夹少量卵石,圆砾主要成份为 石英,圆砾重量约占 55%～60%,粒径为 5～20 mm,呈亚圆状为主,圆砾间有中粗砂充填,级 配良好。部分钻孔有揭露。

3.2.3 燕山期花岗岩(γ52)

1)强风化花岗岩(层号:③1):主要矿物成分为长石、少量云母和石英,中等粗粒结构,构造块状,大部分矿物成分已明显风化,原岩结构清晰,裂隙十分发达,岩心为土碎石,破碎程度高,岩石可用手破碎,极碎,极软,基本质量等级为岩石Ⅴ。桥涵工程部分钻孔已揭露。

2)中风化花岗岩(层数:③2):主要成灰白色,主要矿物成分为少量云母、石英和长石,中等粗粒结构,块状结构,部分矿物风化明显,节理裂隙发育,裂纹表面多为铁、锰染棕色,岩心多为块状短柱状,岩石由软至硬,岩体相对破碎,岩体基本质量为Ⅳ级。桥涵工程钻孔是裸露的,不是揭穿的。岩土层的具体分层参数如表1所示。

表1 东凤镇市政工程区域内岩土层分层参数表

3.3 黏性土地层控制性孔深度计算方法比选分析

(1)应力比法是通过附加应力与上层的有效自重应力的比值来确定地基变形计算深度,其考虑了基础的长宽与埋置深度、基础底面的附加应力以及上层的有效自重应力的影响,但未考虑各上层压缩性的影响。采用此方法计算时,需要收集上部荷载大小、各上层有效重度、地基承载力,以及估算基础长度与宽度可进行计算。用于估算时,相关计算参数均可采用经验值。

(2)经验公式法是建立在大量的实测资料上形成的公式,其综合考虑了基础的埋置深度与宽度、基底压力、上层压缩性等指标的影响。采用此方法计算时,所需参数主要是建筑物层数、基础埋深、基础宽度等基本信息以及基本地层资料,该方法所需参数均可在勘察前收集,可很好地用于勘察方案的制定。

(3)沉降比法是通过计算地基变形量来确定变形计算深度,其综合考虑了基础的长宽与埋置深度、基础底面的附加应力、地基上的物理力学指标等诸多因素的影响,该方法的计算结果较为准确。采用此法计算时,需要收集上部荷载大小、各上层有效重度、地基承载力,估算基础长宽,并通过土工试验获取地基上的物理力学指标方可进行计算。该方法计算精度较高,可在进行了部分野外勘察工作后,根据采集的相关数据更精确地确定变形计算深度,并及时调整控制性勘探孔深度,以满足设计验算的要求。

根据勘探结果,在分析比较的基础上,本文认为确定应用应力比法和经验公式法是比较适宜东凤镇市政工程勘探粘性土地层控制性孔深度的。

3.4 确定计算参数

当采用应力控制计算方法和变形控制计算方法时,应了解Po、b、l和地基的工程地质条件。采用应力控制计算方法和变形控制计算方法时,需要根据上部延伸结构的具体情况和超前贯通孔揭示的土壤条件,初步确定基础的类型、埋深和基本尺寸,然后根据应力控制计算方法和变形控制计算方法进行计算。由于一般勘探孔揭示的工程地质不能完全反映控制勘探孔揭示出的工程地质,因此初步确定的基础形式、埋深和基础尺寸不是最终结果。在今后的设计中,应根据控制勘探孔揭示的工程地质条件进行适当调整。因此,这种计算方法存在一定的误差。为了快速估算,可根据超前贯通测量孔揭示的土层,将每一土层转换为均质等效土层,进行比较简化计算。为了根据控制测量孔揭示的工程地质条件快速、准确地进行计算,可编制相应的计算机计算程序,对测量现场进行跟踪动态计算。

4 结语

综上所述,本文以东凤镇市政工程为实际案例,在对该工程区域进行地质勘探的基础上,依据国家验收规范标准、行业规范标准、地区验收规范标准,按照黏性土地层控制性勘探孔深的常用计算方法,结合东凤镇地质勘探的实际情况,研究了东凤镇市政工程勘探黏性土地层控制性孔深度的方法,确定了黏性土地层控制性孔深度的计算参数。本论文研究对同类课题研究具有借鉴价值。