某住宅工程的地基工程地质条件分析与评价

段本春

（华东冶金地质勘察局屯溪地质调查所）

近几年，中国经济快速发展，城市化速度加快，城区建设速度加快，对高层建筑的建设要求也越来越高，所处场地的地质条件也日趋复杂。因此，对工程地质勘查的理论与技术手段提出了更高的要求。马雄光等[1]结合住宅工程地质情况和地基基础设计的实际情况，分析了该地区的工程地质情况。在高层建筑中，往往采用桩基作为地基基础形式，因此寻求合理的桩基础设计方式和设计形式，以使桩基础的设计得到最好的结果。此外，聂维中等[2]还就建筑工程桩基础的设计问题作了详细的论述，并在此基础上参考了别人的研究成果，并对地基基础方案进行了分析和评价，从而为工程设计提供了科学的地基基础方案。

1 工程概况

黄山蒲城置业有限公司在黄山市黄山区甘棠镇黄荆路南侧、轩辕大道西侧地块拟建浦溪花园项目。该项目位于黄山市黄山区甘棠镇黄荆路南侧、轩辕大道西侧，具体位置详见图1。拟建项目总规划面积133061.84m2，总建筑面积200066.66m2。

图1 场地位置

2 岩土工程勘察方法

根据该工程的勘察目标与任务，编制了岩土工程勘察纲要，并严格按照纲要要求进行野外施工、室内土工试验、资料整理。在野外钻探作业中，采用了钻探取土与原位试验相结合的施工方式，共投入了XY-1 型落地式钻机7台、RTK测量仪一台。

⑴钻探：采用XY-1 型落地式钻机，回转钻进，钻进到原状土层面以下0.5～1.0m 、取样、现场测试、提钻、清孔、取样、现场测试，并进行土层识别[3]。

⑵原位试验与取样：在钻进取样深度时，进行提钻、清孔，用89mm 限量球阀的薄壁取土装置，以重锤少击取样，土样等级为二级。

在粉土、粉细砂、砂质粘性土、全风化花岗岩、强风化岩等地层中进行了标准贯入实验，并对粉土留扰动样进行了室内试验。标准贯入试验用63.5kg 的穿心锤自由落体，落差76cm，在贯入器垂直打入土层15cm 后，进行记录，每打入10cm 内记录一次，连续3 次锤击次数之和即为实际锤击数[4]。

对圆砾层进行重型圆锥动力触探试验。采用标准贯入式落锤法和动式探头，利用钻机钻到试验标高后，将钻具提出，使用Φ42 钻杆下移探头，直至钻孔底部，将63.5kg重的穿心锤提起，并自由落体，落距76cm。

⑶土工试验：室内土工试验由土工实验室完成。

⑷水样测试：本次勘察据地区经验及相邻工程建筑资料，地下水和土壤对混凝土构件具有微腐蚀作用。

⑸波速试验：用武汉岩海公司研制的RS-1616K（P）动测仪，采用钻孔剪切波进行试验。试验步骤、资料整理与计算分析严格执行相关测试标准。

⑹高程测量与孔位测放：此次勘察点高程采用1985全国高程体系，采用2000坐标系作为坐标系。

3 场地条件分析

3.1 场地稳定性、适用性分析及评价

⑴按GB18306-2015《中国地震动参数区划图》的规定，该地区处于6 度抗震设防烈度。根据钻探揭露，在勘察深度范围内岩土质性状较复杂，场地下伏基岩主要为花岗岩体，场地基本稳定，经区域地质数据分析，该区未出现全新的活动断层，且在历史上没有大的破坏性地震，可以进行建设施工。

⑵本项目选址在皖南山地丘陵地区，地形为蒲溪一级阶地，地形高低变化不大。场地下卧式基岩稳定性好，且地下水及岩土对混凝土和混凝土结构具有微侵蚀作用，适合建设施工。地层承载力特征值及压缩(变形)模量见表1。

表1 地层承载力特征值及压缩(变形)模量

表2 旋挖成孔混凝土灌注桩的极限侧阻力标准值qsik及桩的极限端阻力标准值qpk

3.2 场地地下水条件

场地地下水以粉细砂、圆砾、砂质粘性土、全风化花岗岩中的孔隙潜水为主，施工现场及周围没有任何污染物，按GB50021-2001《岩土工程勘察规范》，施工现场环境属于II 类，结合区域经验和相关工程水质分析结果，地下水混凝土结构和混凝土结构中的钢筋具有微腐蚀性。根据GB50021-2001《岩土工程勘察规范》12.1.1，如果有足够的经验和充足的数据，可以认为是施工现场及其周围的土壤或水（地下水或地表水）对建筑材料具有微腐蚀性时，可以不进行采样测试，但由于现场周围没有污染源，因此，可以认为地下水和岩土对混凝土结构和钢筋的腐蚀性是轻微腐蚀的。

4 工作方法技术地基方案

4.1 天然地基

按GB 50007-2011《建筑地基基础设计规范》第5.2.4条计算[5]：

式中：

fak——地基承载力特征值(kPa)；

ηb,ηd——基础宽度和埋深的地基承载力修正系数0.3，1.6；

γ——基底以上土的加权平均重度（或浮重度）（kN/m3)；

γm——19.0（kN/m3)；

b——基础底面宽度，筏基取6.0m；

d——基础埋置深度（m）。

根据上式对天然地基进行分析：

①耕植土：不均匀地分布、疏松，开挖基坑、桩孔开挖时容易发生塌方，具有较高的压缩能力。这种土壤不能用作拟建物地基基础的天然持力层；①-1 杂填土：不均匀地分布、疏松，基槽开挖时容易发生塌方，具有较高的压缩性。这种土壤不能用作拟建物地基基础的天然持力层。②粉土：疏松～略致密，以略密为主，厚度不同，埋深较浅，土质均匀，局部区域有缺失，压塑性适中，承载力一般。用综合地层计算法对地基承载能力进行了修正，修正结果为226.4kPa，其承载力特征值大于S1#，S2#，S3#，配电房基底压力130kPa，135kPa，110kPa，该土层可作为低矮建筑物基础的天然持力层。③粉细沙：不均匀地分布、疏松、厚度不等，开挖基槽、桩孔容易崩塌，具有较高的压缩性。这种土壤不能用作拟建物地基的天然持力层。④圆砾：松散～中密，稍密状为主，分布基本均匀，层厚及埋深变化较大，基槽、桩孔开挖容易发生塌方，承载力不高。该土层可以作为天然持力层，可以用于建设工程的局部地基。

4.2 复合地基

复合地基的承载力按GB 50007-2011《建筑地基处理技术规范》的规定进行计算[6]。

式中：

fspk——复合地基承载力标准值，kPa；

m——面积置换率，m2；

R——单桩竖向承载力标准值，kN；

β——桩间天然地基土承载力折减系数；

Ap——桩的平均截面积，m2；

fsk——桩间天然地基土承载力标准值，kPa。

结果表明，该复合地基的承载能力特性符合工程结构的设计要求。针对本工程的建筑设计理念、工程平面的复杂性及拟建场地的地形地貌特征和岩土层分布特点，拟建建筑物的地基应以桩基础作为基础形式。具体的桩型是：

⑴载体桩基础，取圆砾或全风化花岗岩层作基础持力层，载体桩的设计与施工参照建设部颁布的《载体桩技术标准》（JGJ/T135-2018），抗浮桩还需满足抗浮验算要求；

⑵采用旋挖成孔混凝土灌注桩，以强风化花岗岩为持力层，桩端入持力层不少于1 倍的桩径，桩长不低于6.0m，并符合抗滑移验算的要求。

4.3 沉降计算

因受荷载、构造、地层压缩性、均匀性等因素的影响，建筑物内电梯井或角柱和组合柱的荷载显著大于基底平均荷载，但采用全风化花岗岩或强风化花岗岩作为持力层，且此层为低压缩性岩土，因此，建筑物内部差别沉降较小。

4.4 基坑支护与抗浮设计

4.4.1基坑侧壁安全等级的确定

⑴场地周边环境

场地为一片空旷地带，施工场地北侧和东侧为道路，基坑周围2 倍基坑开挖深度以内没有建筑，整体环境比较开阔。

⑵基坑侧壁安全等级

根据场地条件及竖向设计，现状条件下开挖基坑，基坑深度小于3m，为三级基坑；根据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012表3.1.3规定，如果工程基坑最大开挖深度超过5.0m，因而支护结构安全等级为二级。

表3 基坑支护设计参数建议值

4.4.2地下室防水及抗浮设计评价

⑴施工期间抗浮评价：本次勘察地下水为赋存于③粉细砂～⑥全风化花岗岩层中的孔隙水。在施工过程中，如果是在雨季，地下室刚刚完工，但上部的建筑结构尚未完工，如果遇大雨，就会出现地下室的上浮问题。在工程建设过程中，必须考虑到施工过程中的临时抗浮稳定问题，而在施工过程中，抗浮设计水位是以一个水文年的最高水位为标准。在基坑降水中，可以采用深井点加明排水的降排水措施。

⑵使用期抗浮设计水位的确定：抗浮设计水位建议取169.50m，同时采取相应的控制地下水位措施，必要时应进行专家论证，按论证后的抗浮水位进行抗浮设计。

⑶地下室应做好防水设施，相应的防水等级应符合有关规范要求。

⑷抗浮设计参数，根据本地区建筑经验，本场地永久抗浮措施可采用抗拔桩或抗浮锚杆。

5 结论

⑴拟建场地总体较平整，场地下伏基岩层主要为花岗岩，场地稳定，适宜建设。

⑵本工程的岩土工程地质勘察为乙级，抗震设防类别为丙类，地震设防烈度为6 度，地震响应频谱的特征周期为0.35 s，设计基本地震动峰值加速度为0.05 g。从现场的工程地质情况来看，场地地质条件比较复杂，地形类型比较单一，不存在其他不良地质现象对工程场地的稳定性有一定影响的情况。

⑶根据此次勘查及区域地质数据，勘查现场未发现有断裂带，主要受力层范围内未发现软弱下卧层和对工程不利的埋藏物。天然基础的强度满足S1、S2、S3、配电房的上部荷载要求，因此，住宅楼宜采用旋挖成孔混凝土灌注桩。依据现场情况，结合周围环境，采取放坡加锚杆支护的方法。