太原理工大學(xué)柏林校區(qū)工程地質(zhì)條件與地基處置

太原理工大學(xué)柏林校區(qū)工程地質(zhì)條件與地基

處置摘要：本文介紹了區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造、地震概況,對(duì)其工程地質(zhì)特性,諸如地層豎向散布和地基土的均勻性、穩(wěn)固性、濕陷性和地基土的承載能力等。同時(shí)又通過對(duì)大多數(shù)工程地質(zhì)報(bào)告和勘探深度范圍內(nèi)地層土的分析，為設(shè)計(jì)人員合理選用地基處置方案提供了參考。關(guān)鍵詞：地質(zhì)構(gòu)造工程地質(zhì)特性地基處置1太原盆地太原理工大學(xué)柏林校區(qū)位于太原盆地的西部，區(qū)域內(nèi)的工程地質(zhì)條件與太原盆地的形成歷史、地質(zhì)構(gòu)造、地震概況緊密相關(guān)。形成歷史土的工程性質(zhì)與土的形成歷史緊密相關(guān)。自新生代以來，太原盆地處于下降趨勢，而雙側(cè)山區(qū)陸續(xù)上生，盆地底部構(gòu)造復(fù)雜，斷裂活動(dòng)頻繁，場地構(gòu)造穩(wěn)固性受區(qū)域構(gòu)造操縱。汾河自北向南縱貫盆地中部,汾河?xùn)|岸形成一級(jí)、二級(jí)階地,二級(jí)階地與東山洪積平原相連,西岸與西山洪積平原相連。地質(zhì)構(gòu)造太原盆地存在兩組斷裂，一組為橫向斷裂，即北東東一一東西向斷裂；另一組為縱向斷裂，即北北東一一北北西向斷裂，為上新世一一第四紀(jì)斷裂，活動(dòng)性較強(qiáng)，但規(guī)模不大。由于太原盆地介于裂谷盆地之間，鄰區(qū)發(fā)生的強(qiáng)震可阻礙到太原盆地，震害也較重。地震活動(dòng)統(tǒng)計(jì)太原盆地為一多震區(qū)，要緊表現(xiàn)為次數(shù)頻繁、強(qiáng)度較弱的特點(diǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì),1304年至今，盆地發(fā)生4級(jí)以上的地震22次，最大震級(jí)級(jí)。在平面展布上,太原盆地可分3個(gè)地震帶:1）盆地西緣地震帶。位于西山山前斷裂帶。2）盆地東緣地震帶。位于東山山前斷裂帶，是盆地內(nèi)發(fā)震較多，震級(jí)較大的地域。在22次4級(jí)以上的地震中,本帶達(dá)10次之多。最大的級(jí)地震就發(fā)生于此帶。3）盆地中間地震帶。要緊散布于太原小店區(qū)的流澗至南瓦窯一帶及清徐、徐溝一帶，也是區(qū)內(nèi)發(fā)震較多地域。2柏林校區(qū)地形地貌太原理工大學(xué)柏林校區(qū)為原山西礦業(yè)學(xué)院老校區(qū)，位于太原市的六城區(qū)之一萬柏林區(qū)，校區(qū)東西長320米，南北寬340米。校區(qū)位于汾河以西，地貌為汾河西岸I級(jí)階地與山前洪積傾斜平原交互區(qū)。自然地理上場地南有虎峪河、北有玉門河，相對(duì)距離均為數(shù)百米，二條河流均為汾河流域季節(jié)性河流。其源頭均為西山余脈，均向東排泄于汾河。現(xiàn)有自然地貌是由過去河流相系列的地貌單元演變而來。場地地形平緩，地面標(biāo)高介于?。區(qū)域內(nèi)地下水位為?，水位標(biāo)高?,不具侵蝕性。地層豎向散布分析區(qū)域內(nèi)以往大多數(shù)工程地質(zhì)報(bào)告后得知，勘探深度范圍內(nèi)地層土從上向下依次為：第四系全新統(tǒng)人工堆積物及第四系更新統(tǒng)河流沖、洪積地層組成，巖性要緊為人工填土、生活垃圾和建筑垃圾；I級(jí)非自重濕陷性黃土;粉質(zhì)粘土、粉砂、細(xì)砂、粘土,有些土層較薄，厚度轉(zhuǎn)變較大,多數(shù)情形為互夾層。場地土類型場地土類型大多為中軟場地土，而且場地覆蓋層厚度大于80m,多為III類建筑場地。地震烈度及地基液化依照1：100萬《山西省工程抗震設(shè)防烈度圖》可知，太原市抗震設(shè)防烈度為8度。場地地面以下15m之內(nèi)存在飽和粉土和砂土，依照GBJ11-89建筑抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中液化初判條件，應(yīng)進(jìn)行液化判定。在校區(qū)內(nèi)，除西南部即高層住宅樓場地為輕微液化外，其他部份均判定為不液化。地基土的均勻性校區(qū)內(nèi)各土層層面坡度局部常大于10%，可視為不均勻地基。同時(shí)，以緊縮模量加權(quán)評(píng)判也屬不均勻地基。地基土的穩(wěn)固性校區(qū)內(nèi)未見自然不良地質(zhì)現(xiàn)象。但“深挖洞”年代修筑的人防工程，屬于人工不良地質(zhì)現(xiàn)象。在建筑荷載作用下，防空洞周圍會(huì)顯現(xiàn)應(yīng)力集中，形成塑性區(qū)，塑性區(qū)的進(jìn)一步擴(kuò)展將可能致使地基局部失穩(wěn)，對(duì)建筑物的平安利用產(chǎn)生阻礙。同時(shí)，也給地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、施工帶來很多問題。校區(qū)內(nèi)27#住宅樓為六層磚混結(jié)構(gòu)，于1997年動(dòng)工，在基坑開挖時(shí)發(fā)覺建筑的西山墻恰好在南北走向的防空洞上，且洞頂面已達(dá)設(shè)計(jì)基坑開挖標(biāo)高。隨即對(duì)防空洞進(jìn)行挖除，基礎(chǔ)外進(jìn)行封堵。由于防空洞洞底較深，挖除后分層夯填片石、級(jí)配砂石。在審底未見異樣的情形下，依照原設(shè)計(jì)，地基處置進(jìn)行了三七灰土換填，基礎(chǔ)采納了筏板基礎(chǔ)。在一年的施工進(jìn)程中，參建各方緊密觀注沉降量，尤其是西山墻部份。直至目前沉降均勻，西山墻及其他墻體均未發(fā)覺裂痕。濕陷性評(píng)判依照地基土含水量的轉(zhuǎn)變、地表滲水和地下水位轉(zhuǎn)變，濕陷性土的濕陷品級(jí)為I級(jí)非自重濕陷性。地基土承載力上部雜填土承載力:80kPa?100kPa;粉質(zhì)粘土承載力：120kPa?160kPa;粉細(xì)砂承載力：大于等于150kPa。校區(qū)內(nèi)的29層高層住宅樓的場地土層散布見工程地質(zhì)剖面圖(圖，地基各層土承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk見表。3地基處置本校區(qū)地基處置要緊有換土墊層法和樁基兩種。高層住宅樓地基各層土承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk(kPa)查表法標(biāo)貫法靜探法理論計(jì)算及體會(huì)承載力標(biāo)準(zhǔn)值層雜填土層粉土15085130150110層粉土140808011580層中粗砂185205190層粉土1751802101901801層粉土1601351251302層粉細(xì)砂1501101401層粉細(xì)砂160200180層粉土1702201901701701層粉土140225801302層粉土165220140130150層粉土2002601502601層粉細(xì)砂2152802102層中粗砂2652607-3層中粗砂270270層卵礫石500500換土墊層法經(jīng)常使用于基坑面積寬大和開挖土方量較大（且開挖時(shí)不阻礙相鄰建筑物的平安利用）的回填土方工程，一樣適用于地下水位較低，處置淺層軟弱地基、濕陷性黃土地基、雜填土地基。在近幾年，校區(qū)內(nèi)的六層磚混結(jié)構(gòu)住宅樓采納了三七灰土換填及筏片基礎(chǔ)。樁基適用于對(duì)場地要求較高的多、高層建筑。目前在基礎(chǔ)施工中比較經(jīng)常使用的樁型有鉆孔灌注樁、沉管灌注樁、靜壓樁、高壓旋噴樁、人工挖孔擴(kuò)底樁等;和近幾年來進(jìn)展起來的超流態(tài)素砼樁、多支盤樁、鉆孔樁+注漿等。人工挖孔擴(kuò)底樁該樁型特點(diǎn)是:施工設(shè)備簡單,工程本錢低;適應(yīng)性強(qiáng),環(huán)境污染少;成孔速度快,工期短;成樁質(zhì)量容易操縱,單樁承載力高。由于受地下水位埋深及地層地質(zhì)條件（如流砂、淤泥、涌水帶等）的限制。沉管灌注樁該樁型為剛性樁，其特點(diǎn)主若是:單樁承載力高，施工速度快,工程造價(jià)低。但由于其受樁徑、最大沉管深度、地層及地下水條件的制約。鉆孔灌注樁是目前應(yīng)用最多的一種樁基礎(chǔ)。優(yōu)勢為該樁型適應(yīng)范圍普遍，幾乎在各類復(fù)雜工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件下都能適應(yīng)。缺點(diǎn)為由于其工程造價(jià)相對(duì)較高，且在施工中泥漿排量大，具有必然的噪聲污染，在繁華市區(qū)內(nèi)施工時(shí)對(duì)環(huán)境具有較大阻礙，因此不能作為首選樁型，只有在其它樁型不適應(yīng)或不能知足承載力要求的情形下才選用這種樁型。校區(qū)內(nèi)的29層高層住宅樓樁型選擇時(shí)，由于相臨建筑超級(jí)近，地下水埋較淺，其它樁型均不適應(yīng)現(xiàn)場條件，因此采納了鉆孔鋼筋混凝土灌注樁。在持力層的選擇時(shí)，依照《高層建筑巖土工程勘探規(guī)程JGJ72-90》及《建筑樁基技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)JGJ94-94》規(guī)定，原那么上選擇層位厚度穩(wěn)固的中低緊縮性土、粉土、中密?密實(shí)狀態(tài)的砂土，下無軟弱土層或可液化土層。⑦層粉土以上各層均不知足這些要求，而⑧層卵礫石承載力很高，但層面埋深轉(zhuǎn)變大，樁長太長。因此⑦層粉土作為樁端持力層，樁長36米，樁身直徑800mm。 4基礎(chǔ)選型基礎(chǔ)的選型應(yīng)依照場地巖土工程條件及建筑物的重要性，從地基穩(wěn)固性、承載能力、操縱不均勻沉降和施工工期、施工難度、工程造價(jià)等方面綜合分析比較。校區(qū)內(nèi)要緊有三種基礎(chǔ)形式：1） 條型基礎(chǔ)：在初期的五層以下磚混結(jié)構(gòu)中，經(jīng)常使用墻下條形基礎(chǔ)。2） 筏片基礎(chǔ)：考慮場地的不均勻性，后期的五至六層建筑大多為此基礎(chǔ)形式。3） 箱型基礎(chǔ)。箱形基礎(chǔ)突出的優(yōu)勢是抗震穩(wěn)固性好，剛度也比較大，抗擊不均勻沉降的能力也比較強(qiáng)。由于高層建筑一樣荷載較大，對(duì)地基的附加應(yīng)力阻礙范圍廣，因此為了減少地面產(chǎn)生過大荷載，就要考慮建筑物地面下設(shè)置地下室，以卸除土的自重壓力，予以平穩(wěn)，使基礎(chǔ)多加穩(wěn)固。目前太原市區(qū)及建造的高層建筑高度在60m乃至百米以上，其地面下都弄了1?3層地下室，即增加了利用空間，又解決了基礎(chǔ)穩(wěn)固問題。故此，將高層建筑基礎(chǔ)埋在地面下5?10m是完全