1、11 工程概况及场地工程地质条件1.1 工程概况拟建的大连医科大学旧校区搬迁改造地 F 区项目位于沙河口区大连医科大学第二附属医院北侧,总占地面积约 6032.0,为教学楼、风雨操场及地下车库,地上 4 层,地下 1 层,教学楼、风雨操场设计地坪标高 28.70m,地下车库设计地坪标高 23.30m。勘察场地西侧为连山街,东、南、北侧为在建的住宅及公建。据调查勘察场地周边无地下管网及正在开挖的基坑。1.2 勘查工作概况本次勘察共完成勘察钻孔 15 个,钻探总进尺 173.4m。本次勘察工作量如表:分层厚度(m)孔数(个)总进尺(m)杂填土含砾粉质粘土碎石强风化板岩强风化石英岩中风化石英岩15
2、173.40 47.2 27.8 52.2 25.812.308.1SPT 测试(次) 6DPT 测试(m) 1.4 0.9 0.9 0.9取样及室内试验 原状土样 8 件,土常规试验 6 件,土腐蚀性试验 2 件。工程测量 5 组钻孔波速测试 21.0m1.3 场地工程地质条件1.3.1 气候条件大连市位于亚欧大陆的东部、太平洋的西海岸,地处北半球的中纬度。失去三面环海,一面连接陆地,形成依山傍水的自然地理环境。本区属于温带季风性气候,并具2有海洋影响的特点。其主要特征是冬夏风向明显交替,影响整个气候的变化。冬季主要受蒙古及西伯利亚冷高压的控制,多为便被讥讽,气温较低,降水少。夏季受太平洋副
3、热带高压的控制,盛行东南季风,气温较高,降雨多。春、秋两季则为过渡性变化气候。在季风气候的基础上并受海洋影响的情况下,本区其后总的特点是气候温和、四季分明,空气湿润,降水集中,风力较大。大连地区属于北温带季风气候区,并具有海洋影响的特点,本区属于暖温带大陆性季风半到气候区,雨量集中,冬季寒冷,夏季炎热,八月最热,一月最冷。按中国建筑气候区划属于寒冷地区、根据国标建筑气象参数标准提供的大连市气象资料(1951-1980 年) ,主要气象要素如下:年平均温度 10.20,极端最高温度 35.30,极端最低温度-21.10。平均年总降水量 658.7mm;一日最大降雨量 171.1mm。全年平均风速
4、 5.2m/s;30 年一遇最大风速 31.0m/s;全年最多风向 N,平率 15%;最大积雪厚度 37cm。根据建筑结构荷载规范 ,本事基本风压 0.65KN/(1/50) ,基本雪压 0.40KN/(1/50) 。土壤标准冻结深度 0.70 米,最大冻结深度 0.93 米。1.3.2 地形地貌大连地区地铁沿线地层岩性复杂多变,三大岩类沉积岩、变质岩、岩浆岩均有分布,地层地质时代跨度大,跨越元古代震旦纪至白垩纪地质时代,揭露不同时代的石灰岩、白云质灰岩、泥灰岩、辉绿岩、构造碎裂岩等十几种岩性,每种岩性风化程度变化不一,按风化程度可分为残积土、全风化、强风化、中风化、微风化五种风化等级,不同岩
5、层的工程性质差别较大,在不同岩层的变化及交界处,围岩易出现滑移和坍塌。场地位于洪积裙地貌单元,场地地形西高东低,地面标高 25.9830.33m,相对高差4.35m。1.3.3 地质构造勘察区大地构造划分隶属中朝准地台()胶辽台隆(1)复州台陷(41)复州大连凹陷(14-3) 。据大连区域工程地质勘察报告(南区) 地质资料现实,该场地附近有一条走向北西 155的正断层,断层延展长度 4350m,另外一3条走向北东 212的正断层,断层延展度 900m;这两条断层均为非全新活动断裂。勘察区内未见有晚近期活动断裂分布,地质构造相对稳定。1.3.4 地层结构据勘探资料,场地地层由上至下划分为:1.杂
6、填土(Q4ml):灰褐色,稍湿,松散,主要由粘性土、碎石、砖块等建筑垃圾组成,回填期龄小于 5 年。该层在场地内普遍分布,厚度 1.35.70m,底板标高22.9827.53m。2.含砾粉质粘土(Q3dl+pl):黄褐色,褐色,稍湿,可塑,无摇震反应,稍有光泽,干强度和韧性中等,含有 10-15%石英质砾石,局部夹有薄层碎石。该层在场地内普遍分布,厚度 0.504.50m,底板标高 16.1524.04m。3.碎石(Q3dl+pl):黄褐色,稍湿,稍密,含有 5070%的石英质碎石,粒径28cm,大者大于 15cm,呈棱角次棱角状,孔隙间由粉质粘土充填,局部夹有含砾粉质粘土透镜体。厚度 0.7
7、6.40m,底板标高 15.6826.83m。4.强风化板岩(Zxhq):灰黄色,变余结构,板状构造,节理裂隙发育强烈,岩芯成碎石土状,碎块状,属极软岩,破碎,岩体质量等级为级。该层在场地内东侧有分布,揭露厚度 1.42.60m,顶板标高 15.6818.25m。5.强风化石英岩(Zxhq):黄褐色,灰白色,变晶结构,块状构造,岩石裂隙发育强烈,岩芯多呈碎块状,为软岩,破碎,基本质量等级为级。该层在场地西侧有分布,揭露厚度 1.03.90m,顶板标高 19.026.83m。6.中风化石英岩(Zxhq):灰白色,变晶结构,块状构造,岩石裂隙发育,岩芯多呈碎块状,短柱状,为较软岩,岩体较破碎,岩体
8、基本质量等级级。该层在场地西侧有分布,揭露厚度 1.02.0M。顶板标高 21.3022.93。1.3.5 地下水情况及其他勘察期间,在钻孔揭露深度内未见有地下水。在场地内韩立粉质粘土、碎石中取 2件土样,根据室内分析结果判定,场地内含砾粉质粘土、碎石对混凝土结构具微腐蚀性,对钢筋混凝土结构中钢筋具微腐蚀性,对钢结构具微腐蚀性。土层标准冻深 Z0=0.70m,最大冻深 0.93m。42 岩土工程勘察2.1 勘察的目的、任务现阶段的岩土工程勘察的目的和任务主要包括以下几点:1.查明勘察范围内场地原始地形、地貌,岩土层的成因、类型、深度、分布、工程特性和变化规律,分析评价地基的稳定性和均匀性。2.
9、查明埋藏的河道、墓穴、防空洞、旧基础、孤石等对工程不利的埋藏物及其分布范围。3.查明影响建筑场地稳定性的不良地质作用(包括:岩溶、滑坡、危岩和崩塌、泥石流、采空区、地面沉降、场地和地基的地震效应、活动断裂等)和特殊土(包括软土、填土、污染土、湿陷性土、膨胀土、红黏土、多年冻土等)的类型、成因、分布范围、发展趋势和危害程度,并提出相应防治措施和建议。4.查明地下水埋藏情况、类型、补给及排泄条件,地下水水位变化幅度及规律;评价地下水(土)对建筑材料的腐蚀性。对基坑工程还应查明各土层的渗透性质,分析评价地下水的静水压力、动水压力及浮托力的作用和影响;预估产生基坑突涌、流砂(土)或管涌等地下水不良作用
10、的可能性及危害程度,并提出相应的防治措施建议;提供基坑降水的有关技术参数及施工降水方法的建议;提供用于计算地下水浮力的设计水位。5.基坑工程还应查明基坑周边环境,提供基坑设计所需的岩土参数,分析评价放坡开挖的可能性和基坑边坡稳定性,适宜选用的支护结构类型及其稳定性,基坑开挖与降水对地基变形、周围建筑物和地下设施的影响。6.本次岩土工程勘察是为建设工程实施的,主要是为建筑工程的设计、施工及基础的设计等提供有力的地质资料。对选址的地基土进行岩土工程评价,以确定可靠地持力层。勘察阶段应与设计阶段相适应,一般可分为可行性研究勘察(选址勘察) 、初步勘察、详细勘察三个阶段。本次勘察的工作是详细勘察。2.
11、2 岩土工程勘察等级2.2.1 工程重要性等级工程重要性等级是根据工程的规模和特征,以及由于岩土工程问题造成工程破坏或5影响使用的后果,分为三级:(1)一级工程:重要工程,后果很严重;(2)二级工程:一般工程,后果严重;(3)三级工程:次要工程,后果不严重;本工程为大连医科大学教学楼、风雨操场及地下车库,地下 1 层,地上 4 层。该工程的工程重要性等级为二级,场地等级为二级,地基等级为二级,综合确定岩土工程勘察等级为乙级,地基基础设计等级为乙级。2.2.2 场地等级根据场地的复杂程度,可按下列规定分为三个场地等级:(1)符合下列条件之一者为一级场地(复杂场地):对建筑抗震危险地段;不良地质作
12、用强烈发育;地质环境已经或可能受到一般破坏;地形地貌较复杂;有影响工程的多层地下水、岩溶裂隙水或其他水文地质条件复杂,需专门研究的场地。(2)符合下列条件之一者为二级场地(中等复杂场地):对建筑抗震不利地段;不良地质作用一般发育;地质环境已经或可能受到一般破坏;地形地貌较复杂;基础位于地下水位以下的场地。(3)符合下列条件者为三级场地(简单场地):抗震设防烈度等于或小于 6 度,或对建筑抗震有利地段;不良地质作用不发育;地质环境基本未受破坏;地形地貌简单;地下水对工程无影响。由勘察场地情况可知,本工程场地地形较平坦,原地貌为浑河冲积平原,地质成因6由第四季冲洪积而成。基础位于地下水位以下,故场
13、地等级为三级。2.2.3 地基等级根据地基的复杂程度,可按下列规定分为三个地基等级:符合下列条件之一者为一级地基(复杂地基):岩土种类很多,很不均匀,性质变化大,需特殊处理;严重湿陷、膨胀、盐渍、污染的特殊性土,以及其他情况复杂,需作专门处理的岩土。符合下列条件之一者为二级地基(中等复杂地基):岩土种类较多,不均匀,性质变化大;除本条第一款规定以外的特殊性岩土。符合下列条件者为三级地基(简单地基):岩土种类单一,均匀,性质变化不大;无特殊性土。本工程的场区地层中有杂填土、中砂、砾砂及少量的粉质粘土,所以中等复杂地基,因此地基等级为二级地基。2.2.4 岩土工程勘察等级岩土工程勘察规范 2012
14、 版 (GB 50021-2001)3.1.4 根据工程重要性等级、场地复杂程度等级和地基复杂程度等级,可按下列条件划分岩土工程勘察等级2。甲级:在工程重要性、场地复杂程度和地基复杂程度等级中,有一项或多项为一级;乙级:除勘察等级为甲级和丙级以外的勘察项目;丙级:工程重要性、场地复杂程度和地基复杂程度等级均为三级。本工程工程重要性等级为一级,场地等级为二级,地基等级为二级,因此工程勘察等级为甲级。2.3 目前常用的岩土工程勘察的方法或技术手段2.3.1 工程地质测绘7工程地质测绘是岩土工程勘察的基础工作,一般在勘察的初期阶段进行。这一方法的本质是运用地质、工程地质理论,对地面的地质现象进行观察
15、和描述,分析其性质和规律,并藉以推断地下地质情况,为勘探、测试工作等其他勘察方法提供依据。在地形地貌和地质条件较复杂的场地,必须进行工程地质测绘,而城市民用建筑场地的地形一般比较平坦、地质条件简单且较狭小,因此可采用调查代替工程地质测绘。2.3.2 勘探与取样勘探工作包括物探、钻探、坑探以及触探等各种方法。它是被用来调查地下地质情况的,并且可利用勘探工程取样进行原位测试和监测。应根据勘察目的及岩土的特性选用各种勘探方法。物探是一种间接的勘探手段,它的优点是较之钻探和坑探轻便、经济而迅速,能够及时解决工程地质测绘中难于推断而又急待了解的地下地质情况,所以常常与测绘工作配合使用。它又可作为钻探和坑
16、探的先行或辅助手段。但是,物探成果判释往往具有多解性,方法的使用又受地形条件等的限制,其成果需用勘探工程来验证。钻探和坑探也称勘探工程,均是直接勘探手段,能可靠地了解地下地质情况,在岩土工程勘察中是必不可少的。其中钻探工作使用最为广泛,可根据地层类别和勘察要求选用不同的钻探方法。当钻探方法难以查明地下地质情况时,可采用坑探方法。坑探工程的类型较多,应根据勘察要求选用。触探法是间接的勘察方法,不取土样,不描述,只将一个特别探头装在钻杆底端,打入或压入地基土中,由探头所受阻力的大小探测土层的工程性质,称为触探法。因触探法不需要取原状土做实验,对难以取原状土的水下砂土、软土等,更显示其优越性。触探法
17、无法单独使用,无法对地基土定名或绘制地质剖面图。但若与钻探法配合,则可提高勘察的质量和效率。根据探头的结构和入土方法不同,可分为圆锥动力触探、标准贯入试验和静力触探三大类,分述如下:(1)圆锥动力触探:圆锥动力触探的类型可分为轻型、重型和超重型三种,具体规格见表 2-1。其原理是用标准质量的铁锤提升至标准高度自由落下,将特制的圆锥探头贯入地基土层标准深度,所需的击数 N 值得大小来判定土的工程性质的好坏。N 值越大,表明贯入阻力越大,即土质越密实。(2)标准贯入试验:标准贯入试验的原理与圆锥动力触探相同,标准贯入试验来源8于美国,质量为 140 磅(即 63.5kg)的穿心锤,用钻机的卷扬机提
18、升,至 30 英寸(76cm)高度,穿心锤自由下落,将特制的圆管状贯入器贯入土中,先打入土中 15cm 不计数,接着每打入 10cm 记下击数,累计打入 1 英寸(30cm)的锤击数,即为标准贯入击数 N。当锤击数已达 50 击,而贯入深未达 30cm 时,可记录实际贯入深度并终止试验。勘察报告提供的 N 值是基本数值。在实际应用 N 值时,应按具体岩土工程问题,参照有关规范考虑是否作杆长修正或其他修正,以及用何种方法修正。(3)静力触探:1917 年瑞典首先使用静力触探,它具有连续、快速、灵敏、精确、方便等优点。它的原理是利用液压或机械传动装置,将圆锥形金属探头压入地基土中。探头中贴有电阻应
19、变片,当探头受阻力时,电阻应变片相应伸长改变电阻,可用电阻应变仪测量微应变的数值,计算贯入阻力的大小,判定地基土的工程性质。按其功能的不同它可分为以下几种类型:按主机功能分为 3 种:轻型加力 2030kN,测深 20m 左右;中型加力 50100kN,测深 3040m;重型加力 150kN,测深50m。按量测探头结构分为 3 种:单桥探头测定的参数为比贯入阻力 ps;双桥探头同时测定锥尖阻力 qc 和侧壁摩阻力 c;孔压静探探头测定空隙水压力 。按动力方式分为 3 种:人力式压入式或链条手摇式;液压式有单缸、双缸、四缸 3 种结构,常用双缸液压式;机械式滑动丝杠或滚珠丝杠。按反力装置分为两种
20、:框架地锚、汽车自重加地锚。圆锥动力触探和标准灌入试验类型和规格见表 2-1 和表 2-2:表 2-1 圆锥动力触探类型Tab 2-1 Cone type dynamic penetration类 型 轻 型 重 型 超 重 型锤的质量/kg 10 63.5 120落锤 落距/cm 50 76 100直径/mm 40 74 74探头 锥角/ 60 60 60探杆直径/mm 25 42 5060指 标 贯入 30cm 的读数N10 贯入 10cm 的读数N63.5 贯入 10cm 的读数N120主要适用岩土 浅部的填土、砂土、粉土、粘性土 砂土、中密以下的碎石土、极软岩 密实和很密的碎石土、软岩
21、、极软岩表 2-2 标准贯入试验设备规格Tab 2-2 Standard penetration test equipment specification9锤的质量/kg 63.5落锤落距/cm 76长度/cm 500外径/cm 51双开管内径/cm 35长度/cm 5076刃口角度/ 1820贯入器管靴刃口单刃厚度/mm 2.5直径/mm 42钻杆相对弯曲 0.8 0 1.2红粘土含水比 w0.8 0.15 1.420注:强风化和 全风化的岩石,可参照所风化 成的相应土类取值,其他状态下 的岩石不修正;地基承载力特征值按本规范附录 D 深层平板载荷试验确定时 b 取 0。(5)重型动力触探试
22、验 N 值确定地基承载力特征值重型动力触探指标 N63.5 也可用于确定砂、碎石及卵砾石等类地基土的承载力。通过锤击数查表 4-3 可得出承载力特征值。表 4-3 重型动探法确定砂土、碎石土承载力Tab. 4-3 Heavy dynamic agent to determine sand and gravel soils standard capacity承载力标准值 fk(kpa)粉、细砂重型动力触探击数N63.5 卵石 圆砾 砾砂 粗、中砂稍湿 很湿3 200 195 180 120 90 604 275 250 225 160 120 805 340 310 270 200 150 10
23、06 400 360 320 240 180 1208 495 450 400 320 240 16010 580 540 480 400 300 20012 660 620 555 480 - -14 725 690 625 - - -16 785 760 695 - - -18 840 815 760 - - -20 885 865 815 - - -22 930 910 865 - - -24 970 950 910 - - -26 1010 985 945 - - -28 1045 1015 970 - - -30 1080 1045 995 - - -注:1.深度范围不大于 15m;
24、2. 表中 N63.5 是修正后的值; 3.表中粉、细、中、粗砂为冲积和洪积形成;4.中、粗砂不均匀系数不大于 6.压实系数大于 0.95、粘粒含量 c10%的粉土 0 1.5大面积压实填土最大干密度大于 2.1t/m3 的级配砂石 0 2.0粘粒含量 c10%的粉土 0.3 1.5粉土粘粒含量 c10%的粉土 0.5 2.0E 及 IL 均小于 0.85 的粘性土 0.3 1.6粉砂、细砂(不包括很湿与饱和时的稍密状态) 2.0 3.0中砂、粗砂、砾砂和碎石土 3.0 4.421当采用重型圆锥动力触探确定碎石土密实度时,锤击数 N63.5 应按下式修正: (4-3)5.6315.63N式中:
25、N63.5修正后的重型圆锥动力触探锤击数;1修正系数,查表 4-4 取值;N63.5实测重型圆锥动力触探锤击数。表 4-4 重型圆锥动力触探锤击数修正系数Tab. 4-4 Heavy hammer conical dynamic contact number agent correction coefficientN63.5 5 10 15 20 25 30 35 40 50L=2 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00L=4 0.96 0.95 0.93 0.92 0.90 0.89 0.87 0.86 0.84L=6 0.93 0.90 0.88 0
26、.85 0.83 0.81 0.79 0.78 0.75L=8 0.90 0.86 0.83 0.80 0.77 0.75 0.73 0.71 0.67L=10 0.88 0.83 0.79 0.75 0.72 0.69 0.67 0.64 0.61L=12 0.85 0.79 0.75 0.70 0.67 0.64 0.61 0.59 0.55L=14 0.82 0.76 0.71 0.66 0.62 0.58 0.56 0.53 0.50L=16 0.79 0.73 0.67 0.62 0.57 0.54 0.51 0.48 0.45L=18 0.77 0.70 0.63 0.57 0.5
27、3 0.49 0.46 0.43 0.40L=20 0.75 0.67 0.59 0.53 0.48 0.44 0.41 0.39 0.36注:L 为杆长。本工程可通过重型动力触探的锤击数(DPT)、标准贯注试验(SPT)和规范建议的地基承载力公式,来确定各地层的地基承载力:1.杂填土:松散,欠固结,未经处理不宜做基础持力层,应挖除。人工挖孔桩的极限侧阻力标准值 粘聚力 ;=20。 =10,内摩擦角 =15,土天然容重 =15/(1)由根据规范建议的承载力计算公式 =+承载力系数根据内摩擦角 ,查表得 , , 。其中基础宽度=15 =0.33=2.3=4.85设 。根据钻孔综合柱状图,粉质粘土
28、层底深度为=5 =3.5。由公式计算得 。=194(2)DPT 重型圆锥动力触探标准值为 2,根据建筑地基基础规范(GBJ7-89)中附表 5-9,承载力特征值为再根据公式 来确定修正后的承载力特征值,其中查=+ (3)+ (0.5)表得 , 。 =0, =1.=5, =3.5, =15/ =15/得 =222.含砾粉质粘土:黄褐色,稍湿,可塑,无摇震反应,稍有光泽,干强度和韧性中等,含有1015%石英质砾石,局部夹有薄层碎石。根据地区经验其土层的物理力学性质为 ,=54.87, ;=11.54=19.5/(1)由根据规范建议的承载力计算公式 =+承载力系数根据内摩擦角 ,查表得 , , 。其
29、中基础宽=11.54 =0.2=1.84=4.3度设 。根据钻孔综合柱状图,粉质粘土层底深度为=5 =6。由公式计算得 。=405.6(2)SPT 标准贯入试验标准值为 9,根据建筑地基基础规范(GBJ7-89)附表查的地基承载力特征值为 180kPa。再根据公式 来确定修正后的承载力特征值,其中查=+ (3)+ (0.5)表的 , 。 =0, =1.=5, =6, =19.5/ =16.9/得 。=272.83. 碎石:稍密,根据 DPT 测试确定其地基承载力特征值 ,变形模量=280。人工挖孔桩的极限侧阻力标准值 , ,0=18.50 =90。 =20=32。=19/(1)由根据规范建议的
30、承载力计算公式 =+承载力系数根据内摩擦角 ,查表得 , , 。其中基础宽度=32 =2.60=6.35=8.55设 。根据钻孔综合柱状图,粉质粘土层底深度为=5 =9.5。由公式计算得 。=1484.8(2)DPT 重型圆锥动力触探标准值为 7,根据建筑地基基础规范(GBJ7-89)附表查的地基承载力特征值为 220kPa。再根据公式 来确定修正后的承载力特征值,其中查=+ (3)+ (0.5)表的 , 。 =3, =4.4.=5, =9.5, =19/ =17.7/得 。=1034.94.强风化板岩:根据 DPT 测试及野外鉴别综合确定其地基承载力特征值 20kPa,变形=3模量 。结合地
31、区经验确定人工挖孔桩的极限端阻力标准值 。0=21.0 =4500DPT 重型圆锥动力触探标准值为 8,根据建筑地基基础规范(GBJ7-89)附表查的地基承载力特征值为 320kPa。235.强风化石英岩:根据 DPT 测试及野外鉴别中和确定其地基承载力特征值 ,变=520形模量 。结合地区经验确定人工挖孔桩的极限端阻力标准值 。0=32.0 50006.中风化石英岩:根据地区经验及野外鉴别综合确定其地基承载力特征值 。结=1500合地区经验确定人工挖孔桩的极限端阻力标准值 。=90004.5 地基的稳定性地基稳定性是指与地基岩土体在承受建筑荷载条件下的沉降变形、深层滑动等对工程建设安全稳定的
32、影响程度。区域环境地质调查中对地基稳定性的调查内容主要有:地基主要持力层和特殊性岩土体的分布、岩性、厚度、埋藏条件、工程地质特性;现有建筑物基础类型和地基稳定性情况;现有基坑类型、规模和坑壁、坑底稳定状况;不良地基岩土体在工程作用下和基坑坑壁、坑底的变形对工程建设的危害和对周围环境影响的调查;采取的工程防治措施及其效果调查。在建筑物荷载作用下地基的稳定程度。直接位于基础下面,承受建筑物荷载的岩、土体,称为地基。地基的稳定性,直接关系到建筑物的安全。当上部荷载 N 较小,地基处于压密阶段或地基中的塑性变形很小时,地基是稳定的。若上部荷载 N 很大是,地基中的塑性变形区越来越大,最后连成一片,则地
33、基发生整体滑动,即强度破坏,这种情况下地基是不稳定的。根据野外钻探、现场原位试验及室内土工试验结果综合判定:场地内各层地基土分布较稳定。5 地基基础设计5.1 基础设计的原则基础工程是连接上部结构与地基之间的过渡结构。它的作用是将上部结构承受的各种荷载安全传递至地基,并使地基在建筑物允许的沉降变形值内正常工作,从而保证建筑物的正常使用。因此,基础工程的设计必须根据上部结构传力体系的特点,建筑物对地下空间使用功能的要求;地基土质的物理力学性质,结合施工设备能力,考虑经济造价等各方面要求,合理选择,比较基24础工程设计方案,具体问题具体分析。进行基础工程设计时,应将地基、基础视为一个整体,在基础底
34、面处满足变形协调条件及静力平衡条件(基础底面的压力之和与地基反力之和大小相等,方向相反)。作为支撑建筑物的地基如为天然状态则为天然地基,若经过人工处理则为人工地基。基础一般按埋置深度,施工方法分为浅基础与深基础。荷载相对传至浅部受力层,采用普通基坑开挖,敞坑排水的基础称为浅基础,如砖混结构的墙下条形基础,柱下单独基础;柱下条形基础,十字交叉基础,片筏基础,高层结构的箱形基础等。采用较复杂的施工方法将基础埋置于深层地基中的基础称为深基础。如桩基础、沉井、地下连续墙等。根据地基基础设计规范(GB 50007-2002)第 3.1.1 条规定:根据地基复杂程度、建筑物规模和功能特征以及由于地基问题可
35、能造成建筑物破坏或影响正常使用的程度,将地基基础设计分为三个设计等级,设计时应根据具体情况,按表 5-1 选用。表 5-1 地基基础设计等级Tab.5-1 Table of the Foundation Design Hierarchy设计等级 建筑和地基类型甲级重要的工业与民用建筑30 层以上的高层建筑体型复杂,层数相差超过 10 层的高低层连成一体的建筑物大面积的多层地下建筑物(如地下车库、商场、运动场等)对地基变形有特殊要求的建筑物25复杂地质条件下的坡上建筑物(包括高边坡)对原有工程影响较大的新建建筑物场地和地基条件复杂的一般建筑物位于复杂地质条件及软土地区的二层及二层以上地下室的基坑
36、工程乙级 除甲级、丙级以外的工业与民用建筑物丙级场地和地基条件简单、荷载分布均匀的七层及七层以下民用建筑及一般工业建筑物;次要的轻型建筑物根据表可知,本工程地基基础设计等级为甲级。地基与基础设计是建筑物设计的一个重要组成部分。进行设计时要考虑建筑场地的工程地质、水文地质及环境条件,并充分研究建筑物的使用要求、上部结构特点施工条件等各种因素,因地制宜选择地基及基础方案。为了保证建筑物的安全与正常使用,同时充分发挥地基的承载力,在地基基础设计中必须满足两个基本要求:1)建筑物轴心荷载作用下,基础底面平均压力不超过地基持力土层的承载能力,地基不产生失稳破坏。2)在建筑物长期荷载作用下,地基变形不应超
37、过变形允许值。5.2 基础设计应考虑的因素地基基础的设计不能独立地进行,需要对建筑物上部结构和下部建筑场地条件全面考虑,做到上下兼顾。(1)考虑建筑物上部结构的型式,规模、用途、载荷大小与性质、整体刚度,以及对不均匀沉降的敏感性;(2)研究建筑物下部工程地质条件、地层结构、各土层的物理力学性质、地基承载力,以及地下水位埋深与水质、当地冻深等因素,因地制宜地进行设计。5.3 常见的几种基础类型当今建筑工程中为了适应复杂的地形,也就产生了多种多样的基础类型,以下是几种常见的基础类型:(1)天然地基浅基础26天然地基浅基础是工程建设中最常用的基础类型,是最经济、施工技术方法最简单的基础类型;是工程质
38、量最容易控制和最容易得到保证的基础类型;也是建筑工程首选的基础类型。其一般适用于 9 层以下、荷载较小且单体占地面积较小的建筑工程。其类型分为:独立基础、条形基础、十字交叉基础、筏板基础、箱型基础。地基勘察中的侧重点应特别注意的问题是:地基的稳定性和适宜性;不良地质;岩土层的均匀性和有无软弱下卧层;基础持力层的地基承载力能否满足拟建工程的荷载要求;地基沉降是否均匀及地基沉降量、变形能否满足要求;基础持力层顶板埋深差异程度及地下水位埋深对施工的影响。采用天然地基浅基础尤为特别要注意的问题是:在花岗岩地区的挖山填沟平整形成的地基勘察中,严格分清原生花岗岩残积土和搬挖新填的花岗岩残积土尤其重要。由于
39、原生花岗岩残积土和挖搬新填的花岗岩残积土十分类似,有时不全面比较分析就很难分辨。如果辨别错误时会出现严重后果。(2)不良地基人工处理后的浅基础如遇建筑地基土层软弱,压缩性高,强度低,无法承受上部结构载荷时,需经过人工加固处理后作为地基称为人工地基。例如,某无缝钢管厂为大型重工业厂房,载荷大,地基为淤泥质软弱土,承受不了上部载荷,采用振冲碎石桩人工加固地基。人工加固处理地基的方法还有:强夯法、换土法、预压法等。(3)预制桩基础预制桩基础是在上部地基岩土层无法满足拟建工程荷载和变形要求的条件下,不能采用天然地基浅基础基础时,且基础持力层埋深较深的条件下常用的基础形式。此类基础适用于中等荷载(20
40、层以下)的建筑。由于预制桩具有易施工、适应地层广、工期短等优点。近年来在广东得到广泛应用,特别是在珠江三角洲的深圳、中山、珠海、顺德等。选用此类基础类型时,在勘察中除了做好常规的地基勘察评价内容工作外,应特别注意分析评价如下两个问题:沉桩的可行性评价,即桩要穿过的上部的地层特性评价。当桩要穿过的上部地层有较厚的砂层或有硬壳层时,就要根据砂层的厚度和密实度或硬壳层的厚度和硬度进行具体分析论证评价,在考虑到砂层厚度时还要考虑打(压)桩产生的挤土效应,确定沉桩的可能性。当选择硬质中风化岩面作持力层时,应特别注意桩尖持力层的岩面产状。大多数平原的灰岩地区,在其岩面上往往有一层 15m 厚的流塑状的风化
41、残积软土,往下直接就是中风岩。当中风化岩面产状较陡且选用作桩尖持力层时,岩面上覆流塑状的风化软土对桩周无侧压力和摩阻力,容易使桩尖产生位移。同时桩尖在岩面处易产生弯曲并折断。上述地层条件不宜采用预制基础。(4)筏板基础和箱型基础27筏板基础和箱型基础是高层、超高层建筑常用的深基础类型。基础埋深较深,地基开挖深度大。地下室一般为 24 层,埋深一般为 916m 的居多。有些超高层建筑的基础埋深可 20 多 m。此类深基础具有造价高、风险大、施工难的特点。勘察报告必须对其安全性,经济合理性,施工可行性进行透彻的、正确的、全面的论证和评价。使选择的基础类被业主和设计采用。勘察的过程中除查明和评价拟建
42、工程范围内岩土层的类型、结构、分布、深度、厚度、坡度、工程特性和变化规律等,分析和评价地基的稳定性、均匀性和承载力等常规内容外。勘察的侧重点及应注意的问题是:查明和评价地下水的埋藏状态及地层的透水性和富水性,强含水层的分布范围。对基坑开挖的涌水量进行试验并预测;为基坑设计和开挖提供水文地质参数。岩土层的特征、状态分析评价要准确,报告提供的岩土层的内磨擦角()和凝聚力(C)值要准确,为基坑的设计、开挖和边坡支护提供准确岩土参数。对坑底的基础持力层、下卧层及其以上岩土层压缩变形特征进行分析,为地基沉降提供准确的地质参数。勘察报告应对提供的基坑开挖和边坡支护方案进行分析论述,确保工程安全。分析研究和
43、论述基础施工对周边地区的现有建筑物的影响。如基坑降水对周边地区地面沉降的影响,基坑开挖对周边建筑物基础的影响等。对可能产生的安全问题进行预测并提出合理的处理方案。查明和评价不良地质的成因、类型、分布范围、发展趋势和危害程度,提供整治的方案及岩土技术参数的建议。确定地基土及地下水在拟建工程施工和使用期间可能产生的变化及其对工程的影响,提出防治措施及建议。(5)沉井基础沉井基础主要用于软土地基的一种地下构筑物的基础类型及桥梁工程在河海中的基础类型。此类深基础在基础施工中采用特殊方法在井内挖土靠其自重下沉或对井壁四周冲水靠其自重下沉。根据沉井施工的特殊方法,勘察评价的侧重点是:查明和评价井下沉范围内
44、土层的特点及其均匀性,特别是有无硬夹层。查明和评价沉井施工对周边地基- 和建筑物的影响。查明和评价沉井井底的基础持力层的产状及其平整度。当井底持力层采用岩层时,必须查明和评价岩面的产状及其平整度,防止岩面倾角大而造沉井倾斜而难于纠偏。(6)钻冲孔灌注桩基础钻冲孔灌注桩基础具有适用于各类复杂地层,单桩承重荷载大等优点,近年来在高层、超高层建筑及公路铁路桥梁中得到广泛应用。根据桩的受力不同又把钻冲孔灌注桩分为摩擦桩和端承桩。勘察过程中除做好常规勘察内容的工作外,侧重点和应注意的问题如下:对成孔的可行性进行评价。地层的稳定性直接影响成孔,桩穿越的地层中有无太厚且易塌的软土或砂砾层,对成孔的可行性进行
45、分析论证评价,指出可能产生塌孔的层位并提出处理的方法。查明地下水的分28布和状态,对成桩的可行性进行预测。对桩穿越的强透水且厚度大的强富水层及地下迳流的状态进行分析评价,预测地下水对注浆产生的影响,提供可采用的处理方案。做好室内外的测试工作,提供准确的桩周岩土摩擦力和桩端承载力参数。当端承桩选用岩石作持力层时,必须查明桩端以下 10m 范围内有无软弱夹层。5.4 持力层的选择5.4.1 基础持力层的选择原则持力层的选择对于地基基础是十分重要的,因此选择时应当对相关数据进行综合分析最终确定所选的持力层。在选择持力层的时候最重要的就是要选择承载力达到设计要求的地层,对于一些软弱地层不宜作为持力层,
46、应穿过软弱层1)持力层宜选择层位稳定的压缩性较低的可塑到坚硬状的粘性土,中密以上的粉土、砂土、碎石土、残积土及不同风化程度的基岩;2)桩基持力层厚度宜超过 610 倍的桩径,扩底桩的持力层厚度宜超过 3 倍扩底直径,且均不宜小于 5m;3)持力层不宜选择在可液化土层中或软土层中;4)对于打(压)入桩,应考虑沉桩的可能性。5.4.2 持力层确定本工程场地地层结构自上而下主要为:松散状的杂填土,可塑状的含砾粉质粘土,稍密状的碎石,强风化板岩,强风化石英岩及中风化石英岩,所以持力层选择为除一层杂填土层外,都可以作为持力层。5.5 基础埋深的选择基础埋置深度一般是指从室外地面标高算起,至基础底面深度。
47、基础埋置深度的确定对建筑工程造价、施工技术、施工工期等都有很大的影响。基础埋得越深,施工技术越复杂,建筑物的工程造价就越高,施工工期也就越长。因此,在地基基础设计中,合理确定基础埋置深度是一个十分重要的问题。在确定基础埋置深度时,应综合考虑以下几个因素:(1)工程地质条件和水文地质条件的影响,(2)建筑物的用途及基础构造的影响,(3)荷载大小和性质影响,(4)相邻29建筑物的影响,(5)地基土冻胀和融陷的影响。在满足地基稳定和变形要求的前提下,基础宜浅埋,当上层地基的承载力大于下层土时,宜利用上层土作为持力层。除岩石地基外,基础埋深不宜小于 0.5m。天然地基基础持力层选择为含砾粉质粘土土层中,埋置深度设定为 5m。人工挖孔桩地基持力层选为强风化板岩土层中,埋置深度定为 10m。5.6 基础类型的选择5.6.1 基础类型(1)深基础:基桩可按下列规定分类:按承载性状分类: 摩擦型桩:a 摩擦桩:在承载能力极限状态下,桩顶竖向荷载由桩侧阻力承受,桩端阻力小到可忽略不计;b 端承摩擦桩:在