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摘要：结合工程案例，对地基地层土性、水文地质条件进行分析，采用综合勘探技术对地基进行勘察判断和评价，通过试验和计算提出合适的基础设计方案。
关键词：建筑工程；地基基础；勘察
1工程概况
某工程基础结构型式为钢筋混凝土框架一剪力墙结构。主体建筑19层，高度为70.2m，地下2层，裙房3层，建筑面积为29666.18m2。
为了查明该建筑基础的工程地质情况，采用了钻探、物探、动力触探等综合勘探技术，经过了初勘、详勘两个阶段，对该高层建筑场地进行勘察。
2地层岩性及水文地质条件
2．1 地层岩性
场地内主要分布：第四系全新统人工填筑土，厚1.20～4.10m;上、中更新统冰水沉积冲积层粉质黏土、砂层及卵石土。粉质黏土呈透镜体分布，厚0～1.5m；砂层厚0.3～2.00m，卵石土厚5～28m，分布在砂层之下。中更新统的卵石土埋深在28m以下，层厚大于5m。
2．2水文地质条件
地下水赋存于卵石及砂层中 ,为孔隙潜水 ,水位埋深 3.10～5.00m,主要由大气降水、地下径流补给 ,水位年变化幅度为 1～3m。
勘探时对 Z - 6号钻孔进行了抽水试验 ,计算得卵石层渗透系数 K =2112m /d。
通过取钻孔水化验 ,确定地下水类型为HCO3— —Ca2 + 型 ,根据《岩土工程勘察规范 》,按Ⅱ类环境判定地下水对混凝土、钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性，对钢结构具有弱腐蚀性。
3场地土的类型和建筑场地类别
3.1建筑场地类别
岩土勘察中 ,采用地面折射波法、瑞利面波法以及地震测井法在 Z - 3、Z - 4、Z - 6钻孔中进行了压缩波和剪切波波速的测定。计算地层小应变的剪切模量弹性模量和泊松比;据此划分场地土类型,并计算场地的卓越周期。
土层横波平均波速 Vsm : Z - 3为 488m/s; Z - 4为495m /s; Z - 6为 470 m /s。Vsm值均在 250～500 m /s范围内。根据《建筑抗震设计规范 》(GB50011 2001的有关规定 ,确定该建筑场地的场地土类型为中硬场地土 ,建筑場地类别为 Ⅱ类。
根据地震波波速测试得到场地地基土卓越周期T: Z - 3为 0.31 s, Z - 4为 0.28 s, Z - 6为 0.30 s,地基土卓越周期 T =0.28～0.31 s。
3.2地基基础持力层设计参数取值原则与建议值
岩土物理力学参数的选定 ,是在土工试验、动探试验的基础上 。设计参数的建议值如表1所示。
4 场地工程地质勘察结果
该建筑所在区内断裂构造和地震活动较微弱，历史上从未发生过强烈地震，从地壳的稳定性来看应属基本稳定区。
在开挖范围内 ,地层以中密 —密实卵石层为主 ,厚度较大 ,砂层仅以透镜体的形式存在于局部范围。场地内岩土体稳定 ,无不良地质 ,适宜修建高层建筑物。
4．1地基均匀性评价
(1)按地基持力层层面坡度评价地基均匀性地基持力层层面坡度小于 2°,地下室顶板埋深为7.8m,天然基础基坑开挖深度在 9m左右 ,在这一深度 ,土体为中密 —密实的卵石。但在场地内还分布呈透镜状的砂层 ,埋藏深度在 9.30～26.10m,厚 0.40～2.00m,作为持力层应进行地基处理。就地基持力层层面坡度考虑 ,该地基为均匀地基。
(2)按持力层和第一下卧层厚度差评价地基均匀性，根据勘探 ,在 Z - 1、D - 1、D - 2、D - 3、Z2 – 01、Z2 - 06、Z2 - 08号孔内有砂层揭露 ,砂层不均匀分布于场地的西北侧区域 ,但在基础宽度上 ,砂层的厚度差均小于 0.05b(b为基础宽度 ) ,因此该地基属于均匀地基。
(3)按压缩层内各土层的压缩模量评价地基土的均匀性
主要依据建筑物 4个角点的钻孔在基础宽度方向上、压缩层范围内以及压缩模量按厚度加权平均值的相互关系进行评价 ,具体分析见表 2。
表 2按压缩层内各土层的压缩模量评价地基土的均匀性
由表2可知,该地基属于不均匀地基,设计时应计算横向倾斜是否满足要求。
4.2地基土沉降分析
根据《高层建筑岩土工程勘察规程 》(JGJ72—90)第 6.2.6条的规定 ,按下式计算地基土的沉降量:
（1）
式中 s——沉降量 /m;
p——相应于荷载标准值时基础底面处平均压力 /kPa;
b——基础底面宽度 /m;
δi——与l/b有关的无因次系数;
E0i —基础底面下第 i层土的变形模量 /MPa;
η——修正系数。
按式 (1)计算出该地基的地基土沉降量及横向倾斜值如表 3所示。
从建筑基础 4个角点的沉降量分析可以看出 ,基础横向倾斜均小于基础的容许倾斜。
4.3基坑地下水排降
表3 地基土沉降量及基础横向倾斜值（按基础角点分析）
地下水水位埋深在 3 10～5 00m之间 ,水位年变化幅度为 1～3m。基础开挖深度约为 9m,卵石层为强渗透地层 (K =21 2m /d) ,降水深度要求在 3～5m,可采用管井降水。
4 .4地基基础方案分析与评价
建筑地基基础形式的选择,应结合地质情况、拟建建筑物特点、场地环境条件、施工方法的难易程度及工程造价等综合考虑确定。常见的高层建筑基础类型有:板式基础、箱型基础、筏形基础、桩基及扩底墩基。
该地基属于不均匀地基,板式基础适合于上部荷载较大或地基土为非均质场地。该基础开挖深度约为9m,在该深度范围,基底为中密或密实卵石,但是场地内分布透镜状砂层 ,板式基础达不到要求,可将板式基础加上肋梁形成筏形基础。因为筏形基础整体刚度大,抗不均匀沉降性能大于板式基础,能调整各柱子间的不均匀沉降。建议采用筏形基础 ,也可采用箱形基础。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：建筑工程；地基基础；勘察
1工程概况
某工程基础结构型式为钢筋混凝土框架一剪力墙结构。主体建筑19层，高度为70.2m，地下2层，裙房3层，建筑面积为29666.18m2。
为了查明该建筑基础的工程地质情况，采用了钻探、物探、动力触探等综合勘探技术，经过了初勘、详勘两个阶段，对该高层建筑场地进行勘察。
2地层岩性及水文地质条件
2．1 地层岩性
场地内主要分布：第四系全新统人工填筑土，厚1.20～4.10m;上、中更新统冰水沉积冲积层粉质黏土、砂层及卵石土。粉质黏土呈透镜体分布，厚0～1.5m；砂层厚0.3～2.00m，卵石土厚5～28m，分布在砂层之下。中更新统的卵石土埋深在28m以下，层厚大于5m。
2．2水文地质条件
地下水赋存于卵石及砂层中 ,为孔隙潜水 ,水位埋深 3.10～5.00m,主要由大气降水、地下径流补给 ,水位年变化幅度为 1～3m。
勘探时对 Z - 6号钻孔进行了抽水试验 ,计算得卵石层渗透系数 K =2112m /d。
通过取钻孔水化验 ,确定地下水类型为HCO3— —Ca2 + 型 ,根据《岩土工程勘察规范 》,按Ⅱ类环境判定地下水对混凝土、钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性，对钢结构具有弱腐蚀性。
3场地土的类型和建筑场地类别
3.1建筑场地类别
岩土勘察中 ,采用地面折射波法、瑞利面波法以及地震测井法在 Z - 3、Z - 4、Z - 6钻孔中进行了压缩波和剪切波波速的测定。计算地层小应变的剪切模量弹性模量和泊松比;据此划分场地土类型,并计算场地的卓越周期。
土层横波平均波速 Vsm : Z - 3为 488m/s; Z - 4为495m /s; Z - 6为 470 m /s。Vsm值均在 250～500 m /s范围内。根据《建筑抗震设计规范 》(GB50011 2001的有关规定 ,确定该建筑场地的场地土类型为中硬场地土 ,建筑場地类别为 Ⅱ类。
根据地震波波速测试得到场地地基土卓越周期T: Z - 3为 0.31 s, Z - 4为 0.28 s, Z - 6为 0.30 s,地基土卓越周期 T =0.28～0.31 s。
3.2地基基础持力层设计参数取值原则与建议值
岩土物理力学参数的选定 ,是在土工试验、动探试验的基础上 。设计参数的建议值如表1所示。
4 场地工程地质勘察结果
该建筑所在区内断裂构造和地震活动较微弱，历史上从未发生过强烈地震，从地壳的稳定性来看应属基本稳定区。
在开挖范围内 ,地层以中密 —密实卵石层为主 ,厚度较大 ,砂层仅以透镜体的形式存在于局部范围。场地内岩土体稳定 ,无不良地质 ,适宜修建高层建筑物。
4．1地基均匀性评价
(1)按地基持力层层面坡度评价地基均匀性地基持力层层面坡度小于 2°,地下室顶板埋深为7.8m,天然基础基坑开挖深度在 9m左右 ,在这一深度 ,土体为中密 —密实的卵石。但在场地内还分布呈透镜状的砂层 ,埋藏深度在 9.30～26.10m,厚 0.40～2.00m,作为持力层应进行地基处理。就地基持力层层面坡度考虑 ,该地基为均匀地基。
(2)按持力层和第一下卧层厚度差评价地基均匀性，根据勘探 ,在 Z - 1、D - 1、D - 2、D - 3、Z2 – 01、Z2 - 06、Z2 - 08号孔内有砂层揭露 ,砂层不均匀分布于场地的西北侧区域 ,但在基础宽度上 ,砂层的厚度差均小于 0.05b(b为基础宽度 ) ,因此该地基属于均匀地基。
(3)按压缩层内各土层的压缩模量评价地基土的均匀性
主要依据建筑物 4个角点的钻孔在基础宽度方向上、压缩层范围内以及压缩模量按厚度加权平均值的相互关系进行评价 ,具体分析见表 2。
表 2按压缩层内各土层的压缩模量评价地基土的均匀性
由表2可知,该地基属于不均匀地基,设计时应计算横向倾斜是否满足要求。
4.2地基土沉降分析
根据《高层建筑岩土工程勘察规程 》(JGJ72—90)第 6.2.6条的规定 ,按下式计算地基土的沉降量:
（1）
式中 s——沉降量 /m;
p——相应于荷载标准值时基础底面处平均压力 /kPa;
b——基础底面宽度 /m;
δi——与l/b有关的无因次系数;
E0i —基础底面下第 i层土的变形模量 /MPa;
η——修正系数。
按式 (1)计算出该地基的地基土沉降量及横向倾斜值如表 3所示。
从建筑基础 4个角点的沉降量分析可以看出 ,基础横向倾斜均小于基础的容许倾斜。
4.3基坑地下水排降
表3 地基土沉降量及基础横向倾斜值（按基础角点分析）
地下水水位埋深在 3 10～5 00m之间 ,水位年变化幅度为 1～3m。基础开挖深度约为 9m,卵石层为强渗透地层 (K =21 2m /d) ,降水深度要求在 3～5m,可采用管井降水。
4 .4地基基础方案分析与评价
建筑地基基础形式的选择,应结合地质情况、拟建建筑物特点、场地环境条件、施工方法的难易程度及工程造价等综合考虑确定。常见的高层建筑基础类型有:板式基础、箱型基础、筏形基础、桩基及扩底墩基。
该地基属于不均匀地基,板式基础适合于上部荷载较大或地基土为非均质场地。该基础开挖深度约为9m,在该深度范围,基底为中密或密实卵石,但是场地内分布透镜状砂层 ,板式基础达不到要求,可将板式基础加上肋梁形成筏形基础。因为筏形基础整体刚度大,抗不均匀沉降性能大于板式基础,能调整各柱子间的不均匀沉降。建议采用筏形基础 ,也可采用箱形基础。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。