龙岩工业学校安置房基础形式选择

2012-11-05黄建宝

山西建筑 2012年2期

黄建宝

龙岩工业学校安置房为17层，建筑高度49.8 m，设地下室1 层(高度 4.5 m)，建筑占地面积(34.1 ×12.3)m2，设计室内地坪标高为348.00 m，框架—剪力墙结构，拟采用片筏基础或桩基础，砌置深度5.5 m，单柱最大荷载约6 000 kN，基地压力250 kPa，地基变形允许值不大于0.002L。

1 场地工程地质条件

1.1 地形、地貌及地质构造

拟建场地位于龙岩市新罗区曹溪镇莲南路南侧，临近场地为5栋待建的龙祥安置小区建设用地。场地原为工业学校的操场，整体地势平坦，原始地貌隶属龙岩山间盆地，属龙津河的Ⅱ级阶地地貌单元。场地揭露土层为第四系(Qal+pl4)冲洪积物，基岩为二叠系栖霞组(P1q)灰岩。根据《1/2.5万龙岩盆地供水水文地质勘探报告》及建筑物周围的水文工程地质勘察成果，并通过搜集区域地质资料及勘察成果表明:场地内及附近无新近形成的活动断裂。本场地属于深覆盖型岩溶区，在岩溶、土洞一般发育的地质作用分布区域内。

1.2 岩土层概况

根据勘察钻孔揭露情况，场地内地层如下:

①素填土(Qml4)。灰红、灰黄色，以粘性土为主，夹砂粒、植物根茎等，人工堆积成因。呈很湿、松散～稍密状态。层厚0.50 m～0.80 m。填土时间15年以上。

②泥质卵石(Qal+pl4)。黄、灰白、红色，卵石占50%，砾石约15%～20%，磨圆一般，亚圆形，卵石粒径一般20 mm～50 mm，砾石粒径一般2 mm～20 mm，卵砾石成分多为强～中风化的砂岩、粉砂岩，呈很湿，松散状态。冲洪积成因。分布较不均匀。层厚0.70 m ～13.0 m。

③含少量角砾粉质粘土(Qal+pl4)。深黄、灰黄色，干强度、韧性中等，稍有光滑～光滑，无摇振反应，以粉质粘土为主，角砾约占10%～20%，碎石约5%，成分以棱角状硅质岩、粉砂岩为主。呈强～中风化状，角砾粒径2 mm～20 mm，碎石粒径20 mm～40 mm，分布不均，局部富集，冲洪积成因。呈很湿，可～硬塑状态。场地内均有分布，最大揭露深度为66.62 m。

本层局部钻孔底部发育有土洞。充填物成分以粘性土为主，含少量强风化硅质岩角砾，颜色呈灰黑色，呈饱和，流塑状态，钻探过程中有全泵量漏水及掉钻现象。经单柱单孔补充勘察，本场地内发现5根柱位下分布有土洞，洞高3.20 m～5.50 m。

④中风化灰岩(P1q)。灰、灰黑色，栖霞组灰岩，风化程度中等，裂隙、节理较发育，裂隙主要由方解石充填，岩体呈碎块～块状结构，层状构造，芯较完整，多呈5 cm～20 cm的短柱—柱状，最长达41 cm。属较软岩，较完整，岩体基本质量等级类别Ⅳ类，采取率75%～95%，RQD值19～62。最大揭露厚度7.20 m。

本层局部钻孔分布有溶洞，部分为空溶洞，大多为充填溶洞，充填物中碎石占10%～15%，其余为灰褐、灰黑色含少量角砾粉质粘土充填，碎石、角砾成分为硅质岩、灰岩。呈饱和，软塑～可塑状态。高度1.80 m ～3.20 m。

1.3 岩土层设计参数

根据勘察报告，场地内各岩土层设计参数见表1。

表1 各岩土层设计参数表

2 基础形式选择

凡是基础直接建造在未经加固的天然土层上时，这种地基称之为天然地基。若天然地基土质很软弱，不能满足地基强度和变形等要求时，则事先要经过人工处理后再建造基础，这种地基加固称之为地基处理。地基处理的目的是提高地基的抗剪切强度，降低地基的压缩性，介以减少地基的沉降或不均匀沉降，通过处理用以改良地基土的工程特性。

从工程地质剖面图可看出，场地中局部分布有土洞，若直接采用天然地基，经计算有土洞分布地段地基承载力和变形不能满足设计要求，且国家勘察规范明确规定土洞发育区为地基危险地段，未经处理不能直接作为建设场地，因此须对此进行处理。

2.1 桩基方案

若采用预制桩，因上部有②泥质卵石层分布，③含少量角砾粉质粘土局部砾石含量富集，沉桩困难，难以施工，且下部的土洞还必须采用低压注浆充填，施工成本大;若选用钻孔灌注桩，则桩端要进入灰岩，但因灰岩面起伏较大，桩长40 m～55 m不定，且部分钻孔基岩面较深，最深钻孔70 m未见基岩，端承桩与摩擦桩两种桩型共同使用，易造成建筑物不均匀沉降，地基变形无法满足要求。综上所述，本场地不宜采用桩基础。

2.2 片筏基础加土洞地基处理方案

本工程在地下室开挖后，基底土质为③含少量角砾粉质粘土，局部为②泥质卵石层。考虑到②泥质卵石层地基承载力特征值较高，能直接满足设计要求，③含少量角砾粉质粘土厚度大，工程地质性能较好，勘察报告提供地基承载力特征值介于设计要求的临界值附近。为了更为准确、直接的取得③含少量角砾粉质粘土层地基承载力，进行了浅层平板载荷试验。

2.3 浅层平板载荷试验

为了优化基础方案，在拟建工业学校安置房和临近龙祥安置小区场地内选取6个点进行浅层平板载荷试验。

1)试验点有关参数见表2。

2)试验方法及仪器设备。地基土浅层平板载荷试验按照国家行业标准GB 50007-2002建筑地基基础设计规范的有关规定进行，试验静荷载由安装在板顶的油压千斤顶进行逐级加荷，千斤顶所需的反力由混凝土块堆载压重平台承担。

试验加荷方式为慢速维持荷载法，分八级加载。各试验点每级荷载增量均为62.5 kPa，最大试验荷载均加至500 kPa，均未出现异常现象，各试验点在最大压力作用下板顶总沉降量分别为9.76 mm，8.88 mm，23.82 mm，20.37 mm，17.05 mm，16.70 mm，各试验点P—s曲线均呈缓变形，均取s/b=0.01所对应的压力(b为压板直径)为各试验点的承载力特征值。

表2 试验点有关参数

3)试验结果汇总表。

各试验点载荷试验结果见表3。

表3 各试验点载荷试验结果

试验结论:试验点1号～6号所统计的③含少量角砾粉质粘土的地基承载力特征值为250 kPa。

2.4 土洞地基处理

基础施工前，对场地内发现的土洞进行充填处理，采用冲孔灌注桩成孔工艺，冲孔到达土洞深度部位时，抛填整袋425号水泥若干包，并用重锤冲击成孔，终孔后灌注C20素混凝土进行充填土洞，根据土洞处理施工的施工记录，各桩的充盈系数在1.10～3.36之间。为评价与检测加固效果，28 d后抽取4个点位，在桩位周边进行钻孔内标准贯入试验和重型圆锥动力触探试验，检测结果均符合设计，达到地基处理目的。本工程基础采用片筏基础加土洞注浆处理，这样既保证了建筑物的安全，又节省了工程造价，取得良好的经济效益。