成都地区工程地质特性及几个深基坑支护工程简介Word文件下载.doc

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卵石（5-3）：

中密，充填20%～30%中砂和砾石,层位不连续，呈透镜状或尖灭状分布于本层的中部。

卵石（5-4）：

密实，充填15%～20%中砂和砾石,层位连续，分布于本层的底部。

第四系上更新统冲洪积层（Q3al+pl）

（6-1）中砂：

上部为褐黄色，下部为青灰色，湿～饱和，稍密～中密,成分以长石、石英为主，含少量粘性土和云母片，主要以透镜体状或尖灭状分布于卵石层（Q3al+pl）中间，层厚0.20～2.50m。

卵石（Q3al+pl）：

上部为褐黄色，下部为青灰色，湿～饱和，卵石成分以火成岩、变质岩为主，粒径一般为3～10cm，个别大于15cm，含少量漂石，磨圆度较好，呈圆～亚圆形，卵石一般为微风化，个别呈强风化状，充填物为中粗砂、砾石和少量粘性土，局部夹鸡窝状粘性土，其顶板埋深为10.55～17.00m，相应标高为484.67～491.96m，该层分布于整个场地，层厚11.10～16.14m。

按其密实程度分为（6-2）、（6-3）二个亚层：

卵石（6-2）：

中密、，充填25%～35%中砂、砾石和少量粘性土,呈透镜状或尖灭状分布于本层中。

卵石（6-3）：

密实，充填15%～20%中砂、砾石和少量粘性土,层位连续、稳定，整个场地均有分布，为本层主要构成层。

白垩系上统灌口组基岩（K2g）

（7）泥岩：

紫红色、棕红色，泥质结构，中厚层状构造，其顶板埋深为24.70～28.00m，相应标高为475.17～477.96m，按其风化程度为（7-1）、（7-2）二个亚带：

（7-1）强风化泥岩：

组织结构已大部分破坏，矿物成分已显著变化。

风化裂隙发育，裂隙面充填灰绿色粘土矿物，岩芯成饼状破碎（本场地仅在Z18#勘探孔部位分布了0.29m的全风化泥岩），岩芯采取率为70-85%，RQD指标为50-75%，本层厚度约为0.80～5.10m。

（7-2）中风化泥岩：

组织结构部分破坏，节理面矿物风化成土状。

风化裂隙较发育，岩芯呈短柱状，岩芯采取率为85-95%，RQD指标为75-90%，本次勘察未揭穿。

1.2研究思路

1.2.1、结合工程需要进行静力载荷试验

从已搜集到的资料看，在成都行政区划范围内，有十多个工程在试验深度为2－11m的卵石层上作了二十九个点的静力载荷试验，承压板面积为2500－5000cm2（仅成都无缝钢管厂一个载荷试验为10000cm2）。

试验成果为这些工程地基基础设计提供了直接的参数，同时也为其它工程的设计和卵石土承载力的研究积累了资料。

但是由于这些试验主要是配合工程需要进行的，成果往往不很完整，试验方法也较单一，对比性较差。

1.2.2、选择试验场地进行专门研究

结合工程需要进行原位测试带来的完整性和对比性较差的缺陷，分别采用现场静力载荷试验、重型动力触探试验及现场推剪试验等方法对第四系卵石层的物理力学性质进行了较系统的研究，对卵石土的破坏机理进行了探讨，并分析了影响卵石土地基承载力的因素，建立了一系列经验公式，为成都地区卵石土的深入研究提供了较完整的资料。

1.2.3、采用室内模拟试验进行系统研究

模型测试方法确定自然条件下卵石土的承载力和其它指标无疑是一种有效的手段，但是由于受到野外试验中量测技术的限制，卵石土在荷载作用下的变形性质和破坏规律不易测定出来。

采用与自然卵石土颗粒级配相近的、与自然条件下干容重和含水量基本一致的模拟材料，在室内大型钢质试验槽中进行载荷试验，经详细观察和系统测定，对卵石土在荷载作用下的垂直位移、滑动形态和卵石破坏情况进行了有益的探讨，从而使卵石土承载力的研究在理论上得以完善。

1.2.4、搜集多种测试资料进行对比研究

众所周知，载荷试验是岩土工程行业公认的模拟地基承载力最直接、最可靠、最有效的原位测试方法，但是由于时间长、设备重、耗资大等弊端限制了这种试验应用上的广泛性，特别是埋深较大的地层更难以用载荷试验方法获得地基土的承载力，为此一些单位力图以简易实用的测试手段与载荷试验相配合，建立经验关系并借以估算卵石土的地基承载力。

应用较普遍的是动力触探试验。

建立了动力触探指标（N63.5）与载荷试验成果的关系,推出了适合卵（碎）石地层勘察的超重型动力触探试验（N120），并在全国较多勘察单位推广应用，随着资料的积累，建立了N120与比例界限和变形模量之间的经验公式，给卵石土地基的勘察和评价带来了实用和方便。

1.2.5、对进行长期变形观测

为了检验卵石土地基特性研究的可靠性，对成都地区一些以卵石层作为基础持力层的高层建筑物和基坑进行了长期变形观测工作，为研究卵石土地基在荷载作用下长期变形特征积累了宝贵的资料。

1.3成都粘土特性

成都粘土广泛分布于成都断陷盆地东侧台地上，呈“地毯式”披覆于不同的地貌单元上，总面积达数千平方公里。

成都粘土裂隙发育，具有很强的亲水性，遇水膨胀，易塑易滑，失水干裂收缩。

1.3.1成都粘土的地质特征

（1）宏观地质特征,成都粘土在平面上大面积分布于成都市东郊至龙泉山麓，沉积厚度不等，但在垂直剖面上没有明显的沉积间断。

一般厚2-7m，最厚可达20m左右。

自上而下大致分为三层:

①上层灰黄色、褐黄色粘土，粒度较粗，结构较疏松，质较纯，强塑性，含较多的有机质。

网状风化裂隙发育，裂面光滑，常夹有灰白色粘土薄膜及条带。

含较多铁、锰质豆石（φ<

3mm）及钙质结核（φ=5-20mm）。

稍湿一潮湿，坚硬一可塑状态，厚0.5-3m.

②中部黄色、红黄色粘土，结构致密，局部具花斑状结构，土质均一，强塑性，微含砂粒。

裂隙发育，间距小于0.5m，延伸较长，隙壁有灰白色粘土，粘土细腻，滑感很强，裂面有擦痕，具蜡状光泽。

层内含少量钙质结核（φ=5-15mm）.

③下部棕黄色、黄红色、灰白色粘土，团块状灰白色粘土增多，与黄红色粘土构成花斑状结构。

裂隙极发育，裂面延伸较长，隙间常夹有灰白色粘土条带，裂面光滑，可见擦痕，蜡状光泽，有滑感。

该层含较多钙质结核，厚1-3m。

（2）物质组成:

成都粘土的矿物成分主要为伊利石（水云母），次为蒙脱石;

此外，还有少量高岭石、绿泥石和石英。

在不同层位、不同颜色的粘土中，各种粘土矿物的相对含量有一定的差异。

其中，灰白色粘土中蒙脱石含量较高。

（3）成都粘土的粒度成分:

成都粘土中，砂粒占2%-6%，粉粒占24.5%-34.5%，粘粒占60.8%-73.0%.

1.3.2成都粘土的工程地质特征

（1）成都粘土的物理力学性质指标

天然密度（kN/m3）

18.70-20.70

内聚力C（kPa）

32.40-97.60

比重G

2.71-2.79

内摩擦角

7-30

天然孔隙

0.61-0.79

压缩系数（MPa-1）

0.10-0.28

天然含水率W（%）

20.20-37.90

压缩模量Es（MPa）

9.00-27.00

液限WL（%）

38.20-54.80

自由膨胀率Fs（%）

40.75-72.00

塑限wp（%）

18.10-25.30

膨胀力（kPa）

29.28-111.02

液性指数IL

0.05-0.35

收缩系数

0.27-0.50

塑性指数1p

18.60-33.40

缩限W（%）

9.30-15.40

（2）成都粘土的一般工程地质特性:

从表1可看出，成都粘土塑性指数为18-33，天然密度较大，为18.7-20.7，天然孔隙比较小，为0.61-0.79，密实度较高，力学性能较好;

压缩模量为9.00-27.00MPa，压缩系数为0.10-0.28，属中等压缩性地基土。

根据对多组成都粘土原状试样物理力学指标值分析得知:

成都粘土有随天然含水率的增高，天然密度降低，孔隙比增大的规律。

在天然含水率状态下原状试样的抗剪强度指标，远大于饱水状态下土的抗剪强度指标，重塑土样的抗剪强度指标高于原状试样的抗剪强度指标（说明裂隙对粘土强度的控制），而且重塑土样的抗剪强度随含水率的提高而降低。

（3）成都粘土的胀缩性:

从表1中的自由膨胀率可以看出，成都粘土具有弱一中等膨胀潜势。

1.3.3成都粘土的主要地质病害及工程地质评价

成都粘土的颗粒级配、矿物成分及化学成分都表明，成都粘土颗粒细，亲水性强，膨胀性显著，一般为II级胀缩性地基土；

成都粘土裂隙发育，沿裂隙分布有亲水性很强的蒙脱石粘土，加之地下水沿裂隙渗流，为蒙脱石膨胀提供了丰富的水源。

粘土体积膨胀，强度明显降低，变形量增大，易塑易滑性增强，所以成都粘土地区极易产生上述易塑、易滑等地质病害。

成都粘土的矿物组成、结构构造，及其下伏地层的岩性，是决定成都粘土易塑易滑特性的内在依据;

而人为工程活动及气候、地貌等因素，则是产生变形破坏的外部条件。

1.4成都卵石特性

1.4.1卵石土的分布

从地貌单元看，成都地区除河漫滩外，主要分布有三级阶地，其地质构成分别为：

三级阶地：

表层为厚3.－21.0m，一般厚度为6--12m的膨胀性粘土（Q2fgl），其下为厚约0.5—8.0m的雅安砾石层，此层在部分地区缺失。

基底为白垩系（K）紫红色粘土岩和砂岩。

二级阶地：

上部为厚3.0－8.0m的膨胀性粘土（Q3-4al-pl），其下为厚约1.5－3.0m的粉质粘土层，此层底部夹薄层粉土（或透镜体），以下为卵石层，层厚一般大于10m，含粘粒及中、细砂颗粒。

卵石层中夹砂或圆砾透镜体或薄夹层。

基底为白垩系（K）紫红色粘isle岩。

一级阶地：

上部为厚1--3m的粘性土Q4pl-al），层顶一般为厚约1－2m的填土，在粘性土层底部，有厚0.5—2.0m左右的中、细砂层或粉土薄夹层，以下则为此次研究的主要卵石层。

卵石层在成都地区广有分布，厚度较大，在成都市区内，一般厚度为15－35m，变化较大，西厚东薄，在西北郊，卵石层厚度可达60m以上。

1.4.2、卵石土的主要特性

分布在一级阶地全新统冲洪积的卵石层（Q4pl-al）一般呈深灰色；

卵石成份以花岗岩、石英岩为主，其次为砂岩等；

石质坚硬，磨园度较好，风化轻微；

卵石粒径一般3－8cm，含少量粒径大于20cm的漂石，孔隙中充填物以中、细砂为主；

粗粒交错排列，多呈中密状态，局部层顶为稍密状态。

成都地区砂卵石层的勘探和颗粒分析结果表明，卵石土的卵石组含量一般在60--70％，中、细砂粒组含量10－30％左右。

卵石层中夹有中、粗、砾砂和圆砾的透镜体和薄夹层。

稍密卵石：

成都地区稍密卵石一般分布在卵石层顶部，层厚不稳定，多呈尖灭状或透镜体出现。

卵石颗粒含量小于总量的60％，含较多的中、细砂颗粒，透水性较好。

通过深基坑开挖的揭露和挖孑L桩施工表明，坑壁容易垮坍，卵石颗粒间接触较少，排列混乱。

在进行超重型动力触探（N120）时，钻杆和重锤无跳动现象。

实测的N120值变化不大。

中密卵石：

此层在成都地区广有分布，层厚较稳定，从基坑取样进行颗分资料表明，而石颗粒含量一般为总重的60—70％，孔隙中充填的砂粒偏少，卵石颗粒间大部份接触，呈交错排列。

基坑壁有个别卵石掉块现象。

在进行超重型动力触探时，钻杆和重锤跳动不剧烈，冲击钻探比较困难。

密实卵石：

密实卵石一般埋藏较深，卵石颗粒含量一般大于总重的70％，卵粒间互相咬合，呈交错排列。

基坑壁较稳定，从坑壁取出大卵石后在坑壁留下凹面形状。

钻探很困难。

在进行超重型动力触探时，钻杆和重锤剧列跳动。

实测的N120值变化较大，个别地段可达数十锤、甚至更高。

卵石土的主要物理性质试验资料，可以看出，卵石土的天然含水量为2.08-9.91％，容重为2.10-2.53g/cm3，干容重为1.99-2.48g/cm3，天然孔隙比为0.113-0.347，不均匀系数5.50-430，相对密度0.571-0.931。

土的物理性质指标差异较大，反映了卵石土的不均匀性。

用N120值划分卵石土的密实度，对于稍密卵石土N120的下限值集中在3-4击/10cm，中密与密实卵石土的界限一般为8-10击/10cm。

1.4.3、卵石土的地基承载力

在卵石土的地基承载力评价中，一般以比例界限P1作为地基土承载力的基本值，与相应的极限荷载P2进行比较，可以估计地基土承载力基本值的可靠性。

从成都地区的10个达到极限荷载的试验点看（表9），仅岷山饭店的Ⅲ号点极限荷载（P2）与比例界限（P1）的比值（P2/P1）为1.50外，其余试验点都接近或大于2.0，平均值为2.10。

彭山青龙场的P2/P1值为2.55-3.20，室内模拟试验的P2/P1值为1.94-2.66，平均值均大于2.0，这说明以比例界限（P1）值作为地基上的承载力基本值是可靠的。

1.4.4、卵石土地基的变形-变形模量E0

1.5地下水条件

在地貌上属于岷江一级阶地，砂卵石层是场地地下水的含水层，地下水为孔隙潜水类型，靠岷江水系地下水径流和大气降水补给，水量丰富。

目前地下水静止水位为6.80～14.00m，标高为489.20～495.46m，该水位受天府广场下穿隧道施工降水的影响，其水位变化幅度较大。

为了确定场区范围内砂卵石层的渗透系数和影响半径，采用单井抽水试验,并利用稳定流完整井公式计算渗透系数和影响半径。

抽水试验反映渗透性的主要地层为含有粘性土的卵石层,该层渗透性比上部卵石层要差,渗透系数值偏小。

结合成都地区的降水经验，卵石层的综合渗透系数值建议取18-20m/d。

1.6归一化

1.6.1、二元体：

根据成都地区众多工程地质勘察资料和我院的实践经验，成都地区基坑边坡土体可概括为二元体结构：

土层（包括填土层、粉质粘土、细砂、中砂、砂砾石层）和卵石层（稍密、中密、密实卵石层），当然这种划分方法带有一定的局限性，但随着对锚喷支护结构的认识加深和施工工艺的改进，必然还可以用更切合实际地划分为三元体或多元体。

1.6.2、土体参数选择：

根据我院实践经验，笔者推荐土体参数为土层：

=19～20；

=10～20；

=15～25

卵石层：

=21～22；

=0；

=45～55

在具体使用时，不同的用途可以采用不同的方法计算出相关参数，如按深度加权平均值或等效参数。

包括降水前后的参数变化.

二、成都地区深基坑支护技术现状

2.1支护方法分类

2.1.1、锚喷支护（包括超前支护）

2.1.2、悬臂桩支护（疏桩,密桩）

2.1.3、锚拉桩支护（单排锚杆和多排锚杆）

2.1.5、内支撑支护

2.2降水和排水技术

2.2.1、深井井点降水

2.2.2轻型井点降水

2.2.4深井井点降水与明排结合

2.3各类支护结构应用

支护结构形式

应用深度

特殊情况

特殊限制

锚喷支护

<

12米

14米

（包括超前支护）

悬臂桩支护（疏桩,密桩）

>

15米

基坑形状优势

锚拉桩支护

内支撑

20

特护要求

2.4支护结构研究情况

2.4.1土层特性研究-降水前后

2.4.2降水引起地面沉降检测

2.4.1锚喷结构测试研究-内力和变形测试

2.4.4悬臂结构测试研究-内力和变形测试

2.4.5锚拉桩结构的研究

三、典型深基坑支护工程简介

3.1亚都工程工程基坑工程

3.1.1四川国信大厦位于成都市中心西御街与东城根街交汇东南侧，占地面积4479m，建筑物地上15层，地下3层，基础为独立柱基，基础埋深-14.50米．场地非常狭窄，南边紧邻一栋七层住宅，为预制桩基础，桩长约5.0米，相距2.5～4.0米；

北边紧邻西御街，相距约5.0～7.0米；

东面与单层民宅相邻，相距约5.0米，西面与三层营业餐厅及单层食堂紧邻，相距仅0.5-1.50米（详见基坑护壁平面图）.

图1基坑平面图

3.1.2场地工程地质条件

场地地貌上屑岷江—级阶地，地形平坦．场地地基土的组成为：

1）上部人工填土及第四系更新统冲洪积层,以填土为主，松散，色杂，其底部分布有厚0.25-1.25米的粉质粘土、粉土等，该层厚度3.5-4.4米，2）中部第四系更新统冲积卵石层,灰、黄褐色，该层顶板埋深3.5-4.40米，厚约21米，是场地主要含水层；

3）下部白垩系泥岩；

紫虹色，该层顶板埋深约23.0米，为场地下伏基岩。

场地地下水为赋存于卵石层中的潜水，水量丰富，地下水静止水位一般为3.0米，卵石层的渗透系数K为22米/日，经人工井点降水后，基坑地下水位在-20.0米以下。

3.1.3基坑护壁方案

（1）．ABCD及EF段基坑：

采用人工挖孔灌注桩支护，桩径分别为1.0m，米和1.2米，桩长为20米，桩中心距2.2～3.0米，桩顶由600X1000mm锁口梁连接，桩间采用现浇砼挡板支护，砼强度均为C20。

（2）．DE段基坑；

由于基础设计的特殊要求（将独立桩基础伸入护壁桩轴线以外500—800，该段基坑采用特殊处理：

护壁结构为人工挖孔桩加现浇砼挡土板，护壁桩直径分别为1。

2米和1。

60米，桩长20米，桩顶由600X1000锁口梁连接，砼强度为C加，护壁桩预留钢筋，桩间挡土板厚为800，桩间挡土板采用双排配筋，钢筋与挡土桩预留钢筋焊接。

（3）．AF段基坑：

由于设计需要和现场条件的特殊性，该段基坑必须做成负向坡，即基坑边坡需向坑外倾斜略82～78’，该段基坑采用喷锚支护。

由于基坑开挖线要切除相邻仅0.5米的三层综合楼独立柱基的四分之一，因此在基坑开挖之前，需对该基础进行加固与托换。

无论是深度达-14.5米的负向坡支护，还是该条件下的基础加固与托换，在成都地区尚无先例。

我们经反复研究论证，对该段基坑支护及相邻建筑物基础加固与托换分别采用基础加固与托桩方案：

基坑所要切除相邻基础为独立柱基，埋深1.5米，尺寸为3.00X3.00米，对该基础采用小口径钢管压浆桩加固与托换，共布置小口径钢管压浆桩14根，直径130mm，其中长度为5米的7根，长度16米的7根，桩中心距0.50米，倾角30~40和82～78，桩芯高压灌注注浆量为1.5t，压力不小于2.0MPa，临基坑钢管桩之间设置预应力锚杆10排，由槽钢相连．桩顶由原基础加大相连．详见基础加固与托换平面、剖面图2和图3．

图2基础加固与托换平面图图3基础加固与托换剖面图

3.1.4基坑支护效果

国信大厦深基坑护摹施工与土方开挖交叉进行，历时3个月，在基坑护壁实施过程中，基坑稳定，未发生基坑失稳事故．基坑护壁结构完工后，有效地保证了基础及地下室的施工和周围建（构）筑物及地下管网的安全，在此期间经历了大暴雨和雨季的考验，实践证明该基坑支护效果良好.

3.2亚都大厦基坑工程

3.2.1工程概况

亚都大厦建于成都市人民中路与新华西路交汇处，建筑面积2.2万m2。

主体结构地面28层，地下三层，筏式基础，地下室基础埋深-14.95m，局部换土开挖深度达16.2m。

场地四周为街道和居民旧房，受环境限制基坑开挖必须直立到底。

另外，位于基坑北边的某火锅店在施工期间不能拆除，而按设计，大楼基础底板放大脚必须伸入该房屋转角墙平面内1.8m（如图3所示）。

图3总平面图

护壁设计采用了以锚拉结构为主的综合措施，成功地解决了城区垂直深度15.0-16.2m的深基坑支护及局部倒台阶开挖难题。

3.2.2场地地质条件

建筑场区属岷江一级阶地，地层自上而下主要包括：

①填土，稍密，以粘性上为主；

②粉质粘上，黄褐色，可塑一硬塑，③粉细砂，褐黄色，松散；

④卵石，褐灰、褐黄色，稍密一中密，局部夹砂透镜体。

卵石成分以岩浆岩为主，粒径5-8cm，部分可达10-20cm。

卵石层顶扳理深4，5-6．2m。

⑤泥岩，紫红色，泥质结构，块状构造，埋深28m左右。

土层（卵石层以上各土层）：

内聚力C=36.9，内摩擦角=23.6，重度=19.0。

内聚力C=0，内摩擦角=38-42重度，=19.0。

地下水埋深约9.0m，属孔隙潜水，含水层渗透系数K=15.06m/。

3.2.3支挡方案及设计

根据建设单位在招标时提出的护壁要求，基坑开挖深度按14,25m设计。

通过调研对比，采用锚拉桩护壁方案.

图4锚拉桩结构剖面

锚杆长度主要取决于锚固段地层抗拔力。

为获取可靠的设计数据，在现场作了两根锚杆的抗拔试验。

比例界限抗拔力120--195，极限抗拔力P=-325，残余抗拔力P=l80.011。

设计采用锚杆长13.2m（锚孔内放入2Φ32钢筋），

3.2.4危房支护

如图1所示，火锅店旧房位于基坑开挖线以内1.8m，由于种种原因直至基坑开拧后该房屋仍不能拆除。

为了不影响工程进展，建设单位要求我院对共进行专门处理，让ji基坑开挖线在地下室底板处（-12.40—14.96m）安全到位。

就该工点特殊难度和风险性而言，本地区尚无先例，国内亦未见