福州市梅峰小学教学综合楼HX008补勘版分解.docx
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福州市梅峰小学教学综合楼HX008补勘版分解
1、前言
1.1工程概况
受福州市梅峰小学的委托，我院承担了福州市梅峰小学教学综合楼场地详勘阶段的岩土工程勘察任务，本工程共由教学综合楼、学生广场、运动场及地下室组成，拟建物具体概况见下表，拟建物的轮廓，具体位置、见勘探点平面布置图。
建筑物结构及基础设计方案表1
基本情况
建筑物名称
地面整坪标高（m）（黄海高程）
层数
幢数
建筑高度
结构类型
单柱最大荷重
拟采用基础型式
地基允许变形值
教学综合楼
11.60
2-6F
1
8.1-22.5m
框架结构
3500KN
桩基础
0.002L
学生广场
12.20
-
-
-
-
-
-
-
运动场
12.50
-
1
-
-
-
-
-
本工程设一层地下室，地下室具体范围见勘探点平面位置图，地下室占地面积约为4504.7m2,开挖深度约为5.00m，底板板面标高约为6.60m，建筑物的整体倾斜允许值为0.004。
桩基础承台埋置深度为5.0m。
拟建场地位福州市鼓楼区梅峰路10号（原梅峰小学内），交通便利，周边环境良好。
依据国标《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）有关条款规定，本工程重要性等级为二级，场地等级为二级，地基等级为二级，岩土工程勘察等级为乙级。
建筑沉降敏感程度为一般，建筑地基基础设计等级乙级，建筑桩基设计等级乙级。
基坑安全等级为二级。
1.2勘察目的、任务要求和依据的技术标准
为满足该拟建物基础设计所需的工程地质资料，我院受建设单位的委托，并依据委托书的要求及拟建物特征，本次勘察的具体任务及要求如下：
1、搜集附有地物的建筑总平面图、场区的地面整平标高、建筑物性质、规模、荷载、结构特点、地基允许变形等资料。
2、通过对拟建场地的勘探点进行野外钻探，结合孔内的原位测试和室内土工试验，查明拟建场地岩土层类型、深度、分布、工程特征。
重点分析、评价地基土（拟选择作为建筑物持力层的地层）的稳定性、均匀性和承载力。
3、判别场地土类型及建筑场地类别、饱和砂土液化可能性与等级；并分析评价场地的地震效应。
4、查明不良地质作用和灾害的类型、成因、分布范围、发展趋势和危害程度，分析评价对本工程的影响，提出治理方案建议。
5、查明埋藏的河道、沟浜、墓穴、防空洞、孤石等对工程不利的埋藏物，并提出治理方案建议。
6、查明场地（含水层中）地下水的埋藏条件，提供地下水位及其变化幅度，判明地下水对建筑材料的腐蚀性。
7、对基础施工时可能出现的病害进行分析，并提出治理方案。
1.3勘探依据
《岩土工程勘察规范》GB50021-2001（2009年版）
《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011
《建筑抗震设计规范》GB50011-2010）
《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008
福建省《岩土工程勘察规范》DBJ13-84-2006
福建省《建筑地基基础技术规范》DBJ13-07-2006
福建省建设厅、福建省地震局文件（闽建设[2002]37及[2003]10号）
1.4勘察方法和勘察工作量布置
1.4.1、勘探点布置
本次勘察共布设勘探孔56个，具体为：
建筑物勘探点位置沿建筑物边线和角点布设，其中控制性钻孔17个，一般性钻孔17个，基坑围护孔22个。
1.4.2、勘探点深度的确定
控制孔主要进行岩芯鉴定、分层、采集土试样、进行孔内标准贯入试验等原位测试，要求进入⑤强风化花岗岩5.0m以上。
一般性钻孔主要用于查明各岩土层的结构及其空间分布规律，补充采集土试样、进行原位测试工作，要求进入⑤强风化花岗岩3.0m。
1.4.3、勘探点的测量与放样
根据业主提供坐标及高程的引测点，勘察时根据业主提供的拟建物规划平面图及拟建场地内标记点A、B，应用全站仪进行钻孔放样。
钻孔坐标的确定是以拟建场地内标记点为控制点，其坐标A（2887975.789，426894.764）、B（287962.980，426968.219）。
孔口高程是以拟建场地东南侧路面的高程▽H=10.57m（黄海高程）而引测的。
钻孔平面位置、坐标及高程引测点位置见勘察点平面位置图，各钻孔坐标及高程详见勘探点主要数据一览表。
各勘探点坐标和高程，详见勘探点一览表（附录1）。
1.4.4、钻探：
野外勘察釆用1台“京探-100”液压钻机，泥浆护壁（或套管护壁）、回旋钻进、干钻取芯和“无泵投球”取芯,每回次进尺控制在2.0m以内，粘性土取芯率>90%；填土取芯率>70%；风化岩芯采取率>85%。
1.4.5、标准贯入试验：
采用自动脱钩的自由落锤法，在钻孔中进行。
锤重63.5kg、落距76cm；贯入器：
对开管、外径51mm、内径35mm、长度>500mm，钻杆42mm。
在砂类土、粘性土中进行。
要求贯入器打入土中15cm后，开始记录每打10.0cm的锤击数，累计打入30cm的锤击数为标准贯入试验锤击数N，并记录杆长。
1.4.6、采样：
在勘探中，采用薄壁取土器采集含砂淤泥质土、含砂淤泥质土质粘土层Ⅰ级土试样；采用厚壁取土器采集粘性土、残积土层Ⅰ级土试样；岩芯管中采集砾、（泥质）粉砂样。
采样时采用静压法或重锤少击法进行，数量和质量满足《岩土工程勘察规范》GB50021-2001（2009年版）要求。
1.4.7、取土器
薄壁取土器规格：
自由活塞、外径100mm、刃口角度5°、面积比<10％、内间隙比0％、外间隙比0％、薄壁管总长700mm。
厚壁取土器规格：
外径108mm、刃口角度<10°、面积比<15％、内间隙比1.0％、外间隙比1.5％、薄壁管总长700mm。
1.4.8、土工试验：
按《土工试验方法标准》（GB/T500123-1999）进行，在试验中细心操作，认真观测记录，使得试验成果准确反映该场地各岩土层的物理力学性质。
1.4.10.勘察工作量
我院于2013年09月11日投入XY-100型工程钻机2台套进场施工，至2013年10月29日退场，完成野外施工任务，实际完成的工作量见表2。
实际工作量一览表表2
项目
工作量
项目
工作量
控制孔（个）
17
扰动土样（件）
/
一般孔（个）
17
岩石样（件）
6
基坑围护孔（个）
22
水质分析（组）
2
标贯（次）
549
土样分析（组）
2
重Ⅱ（m）
/
测量放点（点）
56
原状土样（件）
62
总进尺及孔数（m）
1628.96m/56孔
2、场地岩土工程地质条件
2.1场地地形、地貌及地质构造
勘察场地位于福州市鼓楼区梅峰路10号（原梅峰小学内），拟建场地原为山坡地，现为旧楼拆迁地，地势较平坦，地面标高最大值13.80m，最小值10.51m，地表相对高差3.29m，地貌上属于坡残积丘陵地貌单元。
根据现场踏勘及收集邻近地质资料，场地附近无断裂构造经过和地裂缝存在。
2.2场地岩土层特征及分布情况
根据本次钻探揭露，本场地内地层结构自上而下依次为：
①杂填土、②粉质粘土、③残积砂质粘性土、④全风化花岗岩、⑤强风化花岗岩、⑥中风化花岗岩。
现将各岩土层的岩性特征分述如下：
①杂填土：
灰褐色、灰色，湿，松散，主要成份为残坡积粘性土为主，含有约15%的碎块石及建筑、生活垃圾等，堆填时间大于5年。
经杆长修正后重Ⅱ击数为N=2.0-5.9击。
该层在场地内均有分布，厚度:
0.70-1.80m。
②粉质粘土（QAl）：
灰褐色、灰色，湿，呈可塑状态，主要成份为粘土矿物，含少量褐色铁锰质结核，光泽反应稍有光滑，无摇振反应，干强度中等，韧性中等。
经杆长修正后标贯击数为N=11.7-19.0击。
该层在场地内仅局部有分布，厚度2.20-6.40m。
层面埋深：
1.00~1.80m，层顶标高：
10.87~11.42m。
②-1中砂（Qal+pl）：
桔黄、灰色，饱和，主要呈稍密状态，主要成份由圆砾、中粗砂及粘性土组成，其中，圆砾含量约占23.4%，砂含量约占21.4%，粘性土含量约占42.1%。
胶结程度一般，该层在场地内仅个别孔有分布，揭穿厚为1.30-3.60m。
③残积砂质粘性土（Qel）：
褐黄、灰黄色，湿，呈可塑-硬塑状态，主要成份为长石风化而成的粘性土及25%左右的石英含砾中砂颗粒，含少量云母细片，偶见少量褐色斑状裂隙，微具原岩残余结构，系花岗岩残积而成，光泽反应稍有光滑，无摇振反应，干强度中等；遇水易软化、崩解。
经杆长修正后标贯击数为N=12.6-19.2击。
该层在场地内仅局部有分布，揭穿厚为8.00-15.60m。
层面埋深：
0.70~7.40m，层顶标高：
4.71~13.96m。
④全风化花岗岩（r53 ）：
褐黄、褐灰色，中粗粒结构，散体状构造，主要由长石风化而成的粘性土及石英颗粒组成，原岩结构已破坏，岩芯呈散体状，岩体完整程度为极破碎，结合很差，其中石英颗粒约占35％，具软化性及崩解性，具原岩残余结构，属于极软岩，岩体基本质量等级为Ｖ级。
经杆长修正后标贯击数N=22.6-33.3击，该层在场地内均有分布，揭示厚度1.20-10.30m。
层面埋深：
11.10~16.50m，层顶标高：
-4.04~4.46m。
⑤强风化花岗岩（r53 ）：
灰白色、灰黄色，散体状构造，岩石风化强烈，呈砂土状，浸水易软化。
岩体完整程度为极破碎，岩石坚硬程度为软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级。
实测标贯击数大于50击。
该层未发现洞穴、临空面及软弱夹层。
该层场地内除ZK16、ZK20孔缺失外，其余孔均有分布，厚度4.20-19.85m。
层面埋深：
19.30~26.10m，层顶标高：
-13.65~-6.64m。
⑥中风化花岗岩（r53 ）：
灰白色、浅肉红色，中粗粒结构，块状构造，风化裂隙发育，呈短柱状、少了碎块状。
RQD=0-50值为30-55，岩体完整程度为较破碎-较完整，岩石坚硬程度等级为较硬岩，饱和单轴抗压强标准值为47.48，岩体基本质量等级为Ⅳ级。
该层未发现洞穴、临空面及软弱夹层。
本次勘察深度范围内该层在场地内仅ZK16、ZK17、ZK20及ZK21孔有揭露，但未揭穿，揭示最大厚度5.20m。
以上各岩土层厚度及空间分布情况详见工程地质剖面图。
3、场地水文地质条件概况
3.1地下水埋藏条件
勘察期间进行了地下水位观测，初见水位埋深4.60-5.10米，地下水综合稳定水位埋深在4.30-4.80米之间，稳定水位标高在7.24-9.25米之间，场地内地下水主要赋存于:
一、地表上的①杂填土层中的上层滞水，透水性较好，但水量较小。
其补给来源主要为大气降水、生活用水及地表排水，含水量受季节性变化影响明显。
二、④全风化花岗岩及⑤-⑥强-中风化花岗岩中的孔隙裂隙水，含水量一般，透水性一般，水平垂直向水力联系小。
三、②粉质粘土、③残积砂质粘性土，为相对隔水层。
据调查，地下水位变化幅度约0.50-1.00m之间。
历史最高水位标高为10.50m（黄海高程）。
3.2场地地下水的腐蚀性评价
根据场地地质条件和气候特征，本场地环境属于Ⅱ类。
按地层渗透性对混凝土结构的腐蚀性评价应采用B型。
根据ZK3、ZK25孔各取一组水样及ZK10、ZK26孔各取一组土样分析结果表明：
场地内地下水化学类型为：
SO42+Cl-—Ca2++Mg2+，水，PH=7.15-7.22，结合国标（GB50021-2001）（2009年版）第十二章规范有关条款判定，场地内地下水化学成份对钢筋混凝土的腐蚀性分析评价见表3。
地下水腐蚀性评价表表3
腐蚀类别
腐蚀介质
微腐蚀标准
ZK3
ZK25
干湿交替
无干湿交替
试验指标
腐蚀等级
试验指标
腐蚀等级
混凝土结构
SO42-
<300
<390
37.63
微
39.17
微
Mg2＋
<2000
3.89
微
3.73
微
OH-
<43000
0.00
微
0.00
微
NH4＋
<500
0.00
微
0.00
微
总矿化度
<20000
215.21
微
189.51
微
PH值
>5.0
7.22
微
7.15
微
侵蚀性CO2
<30
2.95
微
5.53
微
钢筋混凝土结构中的钢筋
水中的Cl-含量
长期浸水
<10000
36.11
微
30.22
微
干湿交替
＜100
微
微
备注
除PH值无单位外,其余腐蚀介质单位为mg/L。
土对建筑材料的腐蚀性评价一览表4
按建筑材料分类项目
评价标准
实测指标成果值
单项
评价
结果
综合评
腐蚀等级
腐蚀介质
界限值
ZK10
ZK26
土对
混凝
土结
构的
腐蚀
性
按环境类型
微腐蚀
（Ⅱ类环境）
SO42-
（mg/kg）
<300
54.53
68.35
微腐蚀
微腐蚀
Mg2+
（mg/kg）
<2000
5.38
6.53
微腐蚀
OH-
（mg/kg）
＜43000
0.00
0.00
微腐蚀
按地层渗透性
微腐蚀
（B类）
PH值
＞5.0
6.75
6.85
微腐蚀
微腐蚀
土对钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀性
微腐蚀
Cl-
（mg/kg）
（w≥20%的土层）
<250
39.58
47.34
微腐蚀
微腐蚀
从表3判定结果表明，场地内地下水对混凝土结构具微腐蚀性，在长期浸水作用下，地下水对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性；在干湿交替作用下，地下水对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性，其防腐应符合现行国家标准《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB50046）的规定。
从表4判定结果表明，土对砼结构具微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性，因此设计时应按有关规范规定对砼结构及钢筋混凝土结构中的钢筋采取防护措施。
4、场地稳定性与适宜性评价
4.1场地地震效应
根据我国建设部、国家地震局文件，按国标《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）附件1及<<建筑抗震设计规范>>（GB50011-2010）规定，建筑场地抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震分组为第二组，根据建筑抗震设防分类和设防标准，拟建物为丙类建筑物。
拟建物为教育建筑，根据《建筑工程抗震设防的分类标准》（GB50223-2008）6.0.8，其抗震设防类别应划为重点设防类，因此设计应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施。
1、场地类别判定
据ZK1、ZK18孔进行场地土层剪切波速测试，该场地地面以下覆盖层厚度范围内的等效剪切波速值Vse在204.91~228.96m/s，属中软场地土，覆盖层厚度约为25.00~25.50m，按国标《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）第4.1.6条判定，本场地类别为Ⅱ类,按上述规范第5.1.4条判定，相应特征周期为0.40s。
本场地波速的测试详见《福州市梅峰小学教学综合楼地基土剪切波速测试报告》。
2、饱和砂类土液化及软土震陷判定
本地区建筑场地抗震设防烈度为7度，场地内不存在饱和砂类土和软土层，故不考虑砂土液化及软土震陷现象。
3、建筑抗震地段的划分
场地内仅分布有软弱土（①杂填土），按国标（GB50011-2010）第4.1.1条判定，本场地属于抗震不利地段。
4.2场地稳定性和适宜性评价
场地内除局部存在表层欠固结的填土，为本场地主要的不良地基土，场地内有良好的基础持力层，场地是适宜建筑的。
该拟建场地未发现地震断裂及不存在岩溶、滑坡、危岩和崩塌、泥石流、采空区、地面沉降等不良地质作用和地质灾害，场地无埋藏的河道、沟浜、墓穴、防空洞、孤石，但场地中间埋藏有两条南北走向的电缆线，为保证本工程的安全进行，施工前，应做好钎探工作，进一步查明场地内地下管线的分布、埋藏情况，施工前予以清除，若不能清除的，应制定好保护措施。
拟建场地有可提供的持力层，场地和地基相对稳定，场地仍适宜本工程建设。
4.3地基的稳定性、均匀性和承载力评价
场地地基土层②粉质粘土，仅局部孔有揭露，分布不稳定；其余地基土层厚度变化较小，分布较稳定，地基稳定性总体较好。
根据野外钻探及室内土工试验，根据各岩土层的分布、埋深、厚度和性能，对场地地基土均匀性评价如下：
①杂填土，呈松散状，有一定程度的固结，密实度及均匀性稍差；②粉质粘土成分均匀，分布均匀，土质均匀性一般；③残积砂质粘性土成分均匀，分布均匀，土质均匀性一般；④全风化花岗岩，层位不稳定，均匀性一般；⑤强风化花岗岩、⑥中风化花岗岩，层位相对稳定，均匀好，承载力高。
以上各岩土层土工试验和原位测试指标离散均不大。
若采用桩基础，则可减小因各岩土层性质的差异所造成的影响。
综上所述：
场地地基土均匀性总体较好。
地基承载力评价如下表
岩土层名称
室内土工试验
标贯试验
当地地区经验
承载力特征值推荐值
①杂填土
-
90
60-80
60
②粉质粘土
193
184
140-180
160
②-1中砂
-
160-480
160
③残积粘砂质性土
176
191
160-200
180
④全风化花岗岩
-
320
280-350
320
⑤强风化花岗岩
-
460
400-500
460
⑥中风化花岗岩
-
1200-1800
1500
5、岩土物理力学性质及设计计算指标
5.1岩土常规物理力学参数
根据钻探及室内土工试验结果，按照国标《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）有关条款的要求进行数理统计，①杂填土、②粉质粘土、③残积砂质粘性土、④全风化花岗岩、⑤强风化花岗岩的物理力学指标由经验及标准贯入试验，见附表（3）。
5.2各岩土层主要设计计算指标
场地岩土层各主要力学性质指标值及基础设计参数根据钻探、原位测试及土工试验成果综合分析并结合地区经验提供建议值见表：
单轴饱和岩石抗压试验统计表表5
土层名称及编号
统计项目
实测次数（个）
统计个数（个）
最小值（MPa）
最大值（MPa）
平均值（MPa）
变异系数
标准值（MPa）
⑥中风化花岗岩
18
18
35.54
82.86
53.41
0.27
47.48
各岩土层主要设计计算指标值表6
各岩土层编号
及名称
状态特征
天然容重
压缩模量
内聚力
内摩擦角
地基承载力特征值
冲（钻）孔灌注桩
预应力管桩
γ
Es1-2
C
Φ
fak
qsik
qpk
qsik
qpk
KN/m3
Mpa
Kpa
度
Kpa
kpa
kpa
kpa
kpa
①填土
松散
17.8
5.0*
10.0*
欠固结
/
/
②粉质粘土
可塑
19.1
5.41
29.0
15.0
160
30
45
②-1中砂
稍密
19.2*
5.5*
0*
15*
160
40
55
③残积砂质粘性土
可塑
18.2
4.44
20.0
22.7
180
40
55
④全风化花岗岩
硬塑
19.3*
*E0=25
20.0*
25.0*
320
85
90
6000
⑤强风化花岗岩
硬塑
19.7*
*E0=35
25.0*
30.0*
460
80
3000
100
80000
⑥中风化花岗岩
坚硬
21.7*
-
-
-
1500
150
10000
注:
*数值为经验值,*E0为变形模量。
6、地基土评价及基础方案
6.1持力层选择
1、①杂填土：
厚度薄，分布不均，松散，欠固结，工程性能较差，不宜作为天然浅基持力层。
2、②粉质粘土：
呈可塑状态，属中等压缩性地基土，工程性能一般，但该层分布不稳当，且拟建物荷载较大，故不选作为拟建物的天然浅基持力层。
3、③残积砂质粘性土，呈可塑状态，具有中等强度，fak=180kPa，属中等偏高压缩性地基土，为一般均匀性的地基土，层位稳定，但作为桩端持力层，承载力低，施工费用高，故不选作拟建物的桩基持力层。
4、④全风化花岗岩：
硬，工程力学性能好，承载力高，厚度大，场地局部缺失，层位不稳定，故不选作拟建物桩基持力层。
5、⑤强风化花岗岩：
硬，工程力学性能好，承载力高，厚度大，分布较均匀，仅个别孔缺失，可选作为拟建物桩基持力层。
6、⑥中风化花岗岩：
坚硬，工程力学性能良好，承载力高，厚度大，分布均匀，为拟建物良好的桩基持力层。
6.2基础方案及评价
根据拟建场地的工程地质条件，结合拟建物的荷载等特点，从经济性、科学性、安全性各方面综合考虑，并根据该处邻近已有建筑经验，拟建物可采用桩基础，基础型式宜选用预应力管桩或冲（钻）孔灌注桩，以⑤强风化花岗岩作为桩基础的持力层，根据基础可行性、以及对周边环境的影响，本工程的基础方案作如下评价：
1、预应力管桩：
该桩型桩身质量可靠、稳定，施工速度快，周期短，施工质量易于控制，相同桩径条件下单桩承载力高，且单位承载力造价低，地下水不会对其施工产生影响。
但预应力管桩为挤土桩，施工中的“挤土效应”会产生地面隆起现象，由于场地西南两侧近道路,其余两侧场地开阔,为待建场地，故应注意近靠道路桩基施工对其环境影响。
鉴于压机机身重量大，而现地表层为软弱土，在施工中易造成地面沉降难以施工，甚至会引起施工完成的桩的上部断桩，因此应进行场地地面处理（如回填一定砂卵石料或建筑垃圾等并碾实）后，桩机再进场施工。
采取一定措施后，该桩型适合本场地采用，建议选用PHC管桩且壁厚不应少于125mm（即桩径Φ500mm），选用⑤强风化花岗岩作为桩基础的持力层。
鉴于拟建场地分布有一定厚度（1.20-10.30m）的④全风化花岗岩层，若采用⑤强风化花岗岩作为桩基础的持力层，静压沉桩难度较大，建议采用大吨位压桩设备或锤击打桩压桩设备（必要时辅以预钻孔等辅助措施）予以穿透，同时应提高砼标号，增加桩身配备，因此，建议选择有代表性地段进行试打桩，确保全面施工的顺利进行。
另场地内局部（ZK16、ZK20孔附近）⑤强风化花岗岩层缺失，若选用预应力管桩，桩端无法进入⑥中风化花岗岩，施工时须采用引孔的方式，确保桩端进入持力层一定厚度。
同时设计施工时应考虑桩端落于不同持力层引起的不均匀沉降，加强变形验算。
根据以上分析以及拟建物承载力的特点，拟建物基础型式拟采用预应力管桩方案是可行、合理的。
桩基施工过程中应对质保资料进行复审，桩基施工完成后，应进行单桩竖向承载力静载试验（一般为总桩数的1%，并不少于3根）和动测检验，其数量由设计根据桩基的总体质量确定。
2、钻（冲）孔灌注桩
建议以⑤强风化花岗岩作为桩基持力层，该桩型为非挤土桩，与其它桩型相比穿透能力强，能顺利达到预计持力层，对相邻建筑物周围环境影响较小，可适用于任何岩土层的施工，不受地层限制，施工震动噪音小，并可通过桩径设计获得较大的单桩承载力，但混凝土方量大，造价相对较高，且施工中泥浆易造成污染，不利文明施工，泥浆需外运。
该桩型成桩可靠度较低，施工质量要求较高，工程桩隐患较多，因桩长较大，易发生缩颈、塌孔、桩身混凝土离析、断桩、夹泥等影响桩身质量问题，且孔底清渣难度大，易造成孔底残留沉渣影响桩端承载力。
桩端全断面应进入持力层不少于1倍桩径，桩身混凝土强度应满足桩的承载力设计要求。
并
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