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上海软土地区高层建筑岩土工程勘察分析及应用实例

发布时间:2019-03-09 11:06所属分类:理工论文浏览:1

[摘要]通过对上海市江湾地区某高层商务楼工程拟建场地的工程地质勘察案例分析,针对本场地工程地质特征及设计勘察要求,结合已有工程经验及现行技术规范,综合分析和评价本场地地基土特征,推荐并比选桩基持力层、桩基围护施工方案。为设计提供合理化建议及

  [摘要]通过对上海市江湾地区某高层商务楼工程拟建场地的工程地质勘察案例分析,针对本场地工程地质特征及设计勘察要求,结合已有工程经验及现行技术规范,综合分析和评价本场地地基土特征,推荐并比选桩基持力层、桩基围护施工方案。为设计提供合理化建议及设计参数依据,可为同类工程提供参考依据及经验。

  [关键词]高层建筑,深基坑,软土地区,设计参数

上海地质

  1地质概况

  上海地处长江三角洲东南前缘,第四纪地质时期,全球气候冷暖交替导致海平面多次升降,同时在构造运动的控制下,该区域沉积覆盖层达150~400m,是上海地区地基土组成最主要的特征…。上海地区,地下水位受地表水、地面蒸发、降水等因素等影响,年水位的总体变化幅度在1m左右。在本工程中,承压水主要蕴含在砂土层、砂质粉土层中,大部分在地下3~12m左右,且随着季节而呈现出周期性的变化特征。

  2工程概况

  本工程由三栋塔楼及裙房所构成,其中T2塔楼设计高度为99.22m,属高层建筑,建(构)筑物等级为一级,其设计预估柱下最大荷载标准值为28000kN,其下基坑埋深为11.45m,属二级基坑,三栋塔楼均采用框架一核心简混凝土结构,对差异沉降敏感程度较高,沉降量限值为100mm,对勘察精度及勘察手段提出了较高的要求。

  同时本工程工期较紧,需采用合理的措施,以保证满足设计精度及质量要求。根据现场勘查,本场地地形属于滨海平原类型,地形相对平坦,实际标高在5.67~5.26m,高差为0.41m,平均标高约5.4m。其表面由水泥地坪覆盖、其下埋藏有大量建筑垃圾,部分区域含有废弃灌注桩头,填土平均厚度达4.5m,此层组成成分复杂,规律性、均匀性差,工程性质极差,对基坑边坡稳定性不利,且对桩基施工存在较大影响。

  3勘察方案

  3.1勘察方法

  (1)使用SH一30—2A型号、XY-100型号的钻机钻探取土,并对相关的信息进行记录。

  (2)对粉性土、砂土的过程中进行标准贯入试验,记录标贯技术并鉴别土类。

  (3)采用SG一20型静探仪进行静力触探试验。对深孔需下护管进行导向,以确保钻杆的垂直程度。

  (4)对27m以浅的软粘性土、均质饱和粘土等进行十字板剪切试验,并对数据进行记录。

  (5)采用钻孔降水头注水试验。对地基的静止水位、渗透性进行测定,为基坑的设计、施工提供的数据。

  (6)通过波速测试提供与地震反应相关的数据,主要包括动剪切刚度、阻尼比、动剪切模量等。为高层建筑的抗震设计提供参考。

  (7)室内土工试验项目主要包含:1)物理试验,试验内容为密度、含水率、比重、塑限、液限、颗粒分析;2)渗透试验,为施工人员提供不同土层的垂直向渗透系数等;3)力学试验,其所包含的范围较广,主要包括常规固结试验、标准固结试验、直剪固快试验、直剪慢剪试验、三轴试验、静止侧压力系数试验等。

  3.2作业量布置

  (1)本工程勘察根据上海市工程建设规范DGJ08—37—2012《岩土工程勘察规范》,通过“网格”的方式完成探孔的布置,孔距控制在14~35m。保证钻探孔的总体数量是工程施工中所有探孔的1/3。

  (2)确定孔的深度。对于本工程高层楼,控制性孔深度分别为100m,90m,80m,一般性探孔的深度均为75m;并且每一个高层均保证有1个以上的控制孔。

  (3)采用小螺纹钻勘探暗浜等影响施工的地质条件,孔距在15m以内,而控制暗浜的孔距在2~3m,孔深通常为5m,同时进入沉降土层的深度应在0.5m以上。

  4地基土分析及评价

  4.1地基土的构成及物理力学性质参数

  根据勘察结果,场地地面下100.0m深度范围内揭露的地基土属第四纪全新世(Q4)滨海~河口、浅海、沼泽相及上更新世(Q3)河口~滨海、滨海~浅海相沉积层及中更新世(Q2)河口~湖泽相沉积层。主要由粘性土、粉性土及砂土组成。按其地质时代、成因类型、土性不同及物理力学性质上的差异可划分为9层和分属不同层次的亚层。

  4.2场地地震效应

  根据GB50011—2010《建筑抗震设计规范》,及本次波速试验结果显示,根据2个孔波速测试成果,准基岩面埋深取150m计算场地地基土基本周期,该场地地基土基本周期平均值为2.08S;20m以浅土层等效剪切波速平均140-3rn/s,场地土属软弱土类型。场地抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度为0.10g,设计地震分组为第二组。根据上海市DGJ08—9—2013《建筑抗震设计规程》4.1.1条,场地类别划分为Iv类场地。同时由于本场地存在大面积厚填土,根据上海市工程建设规范DGJ08—37—2012《岩土工程勘察规范》第8.2-3条及条文说明,此场地划分为建筑抗震不利地段,设计时应采取合适的抗震措施。

  4.3柱基持力岳分析及评偷拟建

  高层办公楼对沉降控制要求严格且其核心筒部位单桩承载力要求极高,可选⑧2或⑨I层作为桩基持力层。其中第⑨1层灰色砂质粉土,静探P平均值20.27MPa,标贯试验平均值为84.3击,密实状,中等偏低压缩性,工程性质较好,埋深大,是高层及对沉降控制要求严格建筑物良好的桩基持力层;其下卧⑨2层为中等偏低压缩性土、厚度大,对沉降控制有利。纯地下室可按设计抗浮要求选用⑦层或⑧1层作为抗拔桩置入层。

  4.4桩型选择及单桩承载力估算

  根据本项目的工程及地质情况特点,预制桩虽在便利性、经济性上较灌注桩存在一定优势,但不宜作为本次工程的桩型首选,本次建筑物所需承载力要求较高,送桩深度达,且由于表层存在大量杂填土,预制桩施工难度大,并会对周边环境产生较大影响。

  而钻孔灌注桩对周围环境影响较小,并能适应拟建场区各土层,故可采取钻孔灌注桩,但应注意以下问题:(1)桩身范围内软粘性土及粉性土层合计厚度大,钻进时为防止塌孔、缩颈,应做好泥浆护壁工作;(2)⑨层密实度大,钻进速度较缓慢,钻孔施工时间长,孔壁的密实砂土由于应力释放,泥浆的渗透侵润等影响,往往造成桩身局部夹泥,单桩承载力差异,可考虑采用桩端后注浆工艺;(3)应注意泥浆排放问题,以免对周围环境造成污染;(4)应选择信誉好有经验的施工单位,桩基施工时应做好监测与检验工作,确保成桩质量。同时由于桩基承载力承载力要求较高,设计可采用钻孔灌注桩后注浆工艺。

  4.5基坑围护方案及注意事项

  本工程基坑平面形状为不规则四边形;基坑开挖深度最深约11.45m,基坑工程安全等级为二级。场地西侧为市政合流箱涵,周边环境复杂。根据目前同类的基坑设计和围护经验,本场地存在②层灰色粘质粉土夹粉质粘土,该层透水性较好,故本工程基坑可采用钻孔灌注桩+水泥土隔水进行围护,对场地周边环境较复杂的地段可采用地下连续墙进行围护,并应辅以内支撑。

  本工程基坑开挖最大深度为11.45m,按最不利条件估算(水位埋深按3m计,承压水层顶埋深按30.1m计),故本场地内承压水不会引起坑底突涌。施工开挖时应充分利用土体的时空效应规律,严格掌握施工工艺要点:沿纵向按限定长度逐段开挖,每个开挖段分层、分小段开挖;按规定时限开挖,按规定时间施工底板,减少暴露时间。应采取有效的措施妥善处理土方的堆放问题,严禁基坑周边超载堆物。

  本工程西侧距市政合流箱涵,因应采取专门、有效的保护措施。除对整个基坑底面以下进行井格高压旋喷桩加固外,为确保万无一失,还应沿合流箱涵一侧中隔墙进行不断高压旋喷加固l4l,以调整隧道的曲率、水平位移及圆环变形,确保合流箱涵的安全运营。同时开挖时加强跟踪监测,加强现场管理,确保信息畅通,应以保护结构变形监测数据为依据进行开挖施工,在施工过程中应及时将环境监测数据报表提交相关监护部门。

  5结论

  本文介绍了上海市江湾地区某高层商务楼工程工程地质勘察实例。在勘察过程中通过查阅规范、相关文献及领近工程地质资料及经验,在高层建筑物的桩基及基坑工程方面提供了合理设计参数及设计建议,并针对施工过程中可能出现的问题进行了详细的分析评价。通过本次勘察,总结出如下结论,以期对后续软土地区高层建筑、深基坑勘察设计提供可比的参数及建议。

  (1)拟建场地地层较为平稳,考虑本次高层住宅单桩承载力要求较高,对沉降量敏感,可选用⑧2层或⑨1层作为桩基持力层。(2)桩型可采用钻孔灌注桩,钻孔灌注桩成桩无困难,对周围环境影响不大;采取适当措施防止在砂土、粉性土中塌孔和埋钻;必要时可通过桩端注浆措施以改善桩端承载性能。(3)基坑可采用钻孔灌注桩+水泥土隔水进行围护,对场地周边环境较复杂的地段可采用地进行不断高压旋喷加固,以调整隧道的曲率、水平位移及圆环变形,确保合流箱涵的安全运营。

  参考文献

  [1]高大铭,陈振荣,吕全荣.上海陆域地区古河道溺谷相沉积层工程地质特征研究[J].上海地质,1998,68(4):ll1.

  [2]陈兰云,赵权威.真空联合堆载加固软土路基实例分析[J].建筑技术,2016,47(9):815-817.

  相关期刊推荐:《上海地质》(季刊)1980年创刊,是一个立足上海,面向全国的集地质论坛、城市建设与发展、水文环境地质、工程地质、地学科普、改革与管理、旅游地质等多个栏目,具有科学性、知识性与趣味性为一体的刊物。由于它紧紧围绕繁荣华东地区地质科技,推动地质科技的发展;为上海市的减灾;为上海市的城市建设、市政规划、经济发展服务并取得了较好的社会效果,在国内外产生了一定影响。

  

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