湖南省某高速公路收费站岩土工程详细勘察报告.doc

目 录文字部分1. 工程概况1.1任务情况、勘察目的及建筑物概况1.2勘察技术要求1.3依据的技术标准1.4勘察方法及勘察工作量2. 拟建场地岩土工程条件2.1 场地位置及地形地貌2.2地质构造2.3 地层岩性2.4 岩土物理力学性质2.5 气象、水文2.6 地震效应3. 岩土工程分析与评价3.1 场地稳定性及环境工程条件评价3.2 岩土工程特性评述3.3 基础选型及持力层选择3.4 岩土工程施工注意事项4. 结论与建议1. 工程概况1.1任务情况、勘察目的及建筑物概况受湖南省常吉高速公路建设开发有限公司委托，按长沙市建筑设计院有限责任公司提供的施工图设计阶段工程地质勘察任务书及勘察布点图要求，我院于年7月1日7月22日共投入2台XY-100型钻机及1台XJ-200型钻机对拟建马底驿收费站场地进行了岩土工程详细勘察工作，其野外勘探工作于7月13日完成，内业资料整理于年7月22日完成。本次勘察的目的：一是对收费站各拟建建（构）筑物进行勘察，为设计提供各拟建建（构）筑基础选型及设计参数；二是对收费站东侧拟建挡土墙进行勘察，为挡墙形式的选用及设计提出依据。其收费站的主要建（构）筑物概况见下表1：主要建（构）筑物概况表 表1总图编号建（构）筑物名称设计地坪标高（m）高度（m）结构类型对差异沉降敏感程度地下室1综合楼202.009.8框架敏感无4净水设备房201.604.2框架敏感无5地下水池201.50框架敏感无10门房201.004.2框架敏感无7、8、9小型停车场，羽毛球场，篮球场201.30不敏感无拟建挡土墙位于场地东侧，长约180m，其挡土墙所在坡底标高为186.10m坡顶标高为201.50m，坡高约15.5m。其建（构）筑物情况详见附件1。1.2勘察技术要求1）查明场地地层结构，岩土性质，分析和评价地基的稳定性、均匀性、承载力和变形特征；2）查明不良地质作用，提出整治建议；查明埋藏的河道、防空洞、孤石等对工程不利的埋藏物；3）查明地下水的埋藏条件、水位及变化幅度，判定水和土对建筑材料的腐蚀性；4）划分场地类别，判定场地土类型，划分场地对建筑物有利、不利和危险地带，必要时应对地层进行液化判别；5）查明组成边坡岩体主要结构面的类型、产状、延展情况，主要结构面与临空面关系，是否存在外倾结构面等；6）评价场地稳定性和适宜性；7）提出设计所需要的岩土参数指标等。其勘察技术要求及要求提交的勘察资料内容详见“施工图设计阶段工程地质勘察任务书”（附件1）。1.3依据的技术标准本次勘察执行及参照的标准主要有：岩土工程勘察规范（GB500212001）；建筑地基基础设计规范（GB500072002）；建筑桩基技术规范（JGJ9494）；建筑抗震设计规范（GB500112001）；建筑边坡工程技术规范（GB50330-2002）；土工试验方法标准（GB/T50123-1999）等。1.4勘察方法及勘察工作量根据上述技术要求、拟建建筑物特征及场地地质条件，按岩土工程勘察规范（GB50021-2001）划分，本工程重要性等级为二级，场地复杂程度为二级，地基复杂程度等级为二级，因此，岩土工程勘察等级为乙级。本次勘察按地基的复杂程度二级布置勘探工作量；采用钻探、原位测试试验与现场采取岩、土、水样相结合等方法进行详细勘察，共完成工作量如下表2：完成的工作量统计表 表2序号工 作 内 容单 位工 作 量1钻 探m/孔486.50/302采取级土试料件93采取岩石试料组184采取地下水试料件45室内土工试验件96室内岩石试验组187室内水质分析试验件48标准贯入试验次/孔20/99圆锥重型动力触探试验N63.5m/孔5.30/3N120m/孔1.70/210简易抽水试验孔211测量定点处30需说明： 勘探点的数量及位置均由建设单位与设计单位在勘察布点图中确定。 本次勘察所采用的坐标和高程系统为北京直角坐标系、黄海高程系，并与建设、设计单位提供的附图上的坐标和高程系统一致。 受场地东侧已有高压电线限制，钻孔6、10号作了适当调整。场地西侧为公路通道，其通道西侧边坡拟按1：0.75放坡，拟由路基单位进行专门支护及绿化，本次勘察不包括其范围。2.拟建场地岩土工程条件2.1 场地位置及地形地貌拟建场地位于湖南省沅陵县马底驿乡，地处牧溪村与颜家村交界处，东侧紧邻山间溪流怡溪。原始地貌单元属丘陵地貌。其自然地形总体上西高东低，山体自然坡度4751，勘察期间，测得其钻孔孔口标高介于186.14212.33m间。2.2地质构造根据区域地质资料及已有勘察成果，拟建场地内无区域大断裂构造，场地内岩层倾向112143912，场地内岩体中节理裂隙发育，主要发育有如下四组，分述如下：第一组节理（J1）：产状13810，为顺层节理，节理间距2-30cm，闭合状，结合一般，连贯性好。第二组节理（J2）：产状64766668，节理间距15cm，微张状，结构面结合差，节理面见铁质氧化物浸染，其连贯性好。第三组节理（J3）：产状1373，节理间距520cm，闭合微张状，结构面结合差，节理连贯性较好。第四组节理（J4）：产状28545，节理间距100500cm，微张状，结构面结合很差，节理间被泥质及铁质氧化物充填，连贯性好。上述节理共同将岩体切割成块状。2.3 地层岩性根据本次勘察结果，场地内分布的地层主要有人工填土层、植物层、第四系冲洪积层、第四系坡洪积层，下伏基岩为元古界板岩。按从上至下的顺序，现将各地层岩性特征描述如下：2.3.1人工填土（Qml）（为地层编号，下同）：为素填土，主要分布在场地东侧怡溪西侧，堆积年限二十年以上，主要由板岩风化岩块混粘性土组成，含朽木等有机质物，其岩块直径一般为5-10cm，含量占40-50%不等，湿饱和，松散稍密状态。钻孔6、10、14、18、22-25、28、30号遇见，层厚0.504.00m。2.3.2人工填土（Qml）-1：为素填土，分布在残丘上、原梯田处，堆积年限三十年以上，由粘性土夹块石组成，块石含量约占30%，块石直径约15-50cm，稍湿，稍密状态。其顶部含少量植物根茎。钻孔26、29号遇见，层厚3.204.00m。2.3.3植物层（Qpd）：由褐色粘性土夹植物根茎组成，结构疏松。钻孔1-9、11-13、15-17、27号遇见，层厚0.300.80m。2.3.4第四系冲洪积（Qal+pl）卵石：褐黄、灰黄色，石英质成分，部分为漂石，亚圆形，粒径一般为2-15cm，大者约25cm，级配差，饱和，稍密状态。分布在怡溪冲沟中，钻孔6、10、14、18、23、30号遇见，层厚0.902.60m。2.3.5第四系坡洪积（Qdl+pl）粉质粘土含卵石：褐黄色，不均匀混20-40%卵石，稍湿，硬塑状态。捻面稍光滑，其干强度及韧性中等，摇震无反应。分布在残丘上，钻孔1-4、7、8、11-13、16、17、21、24、26、29号遇见，层厚1.105.00m。2.3.6元古界板溪群马底驿组（Pt）板岩：灰黄、浅灰、灰黑色，主要矿物成分为粘土矿物、绢云母、长石等，变余泥质结构，板状构造，按其风化程度可分为强、中风化二带：2.3.6.1强风化板岩：灰黄、浅灰、灰黑色，大部分矿物已风化变质，节理裂隙很发育，沿节理裂隙面可见黄褐色氧化物浸染。岩体破碎，岩石质量指标极差，属极软岩，岩体基本质量等级为级。合金钻具可钻进，岩芯呈块状，手可折断。钻孔1-8、10-21、23、24、26、27、29、30号遇见，揭露厚度1.209.80m。 2.3.6.2中风化板岩：灰黑色，主要矿物成分为粘土矿物、绢云母、长石等，变余泥质结构，板状构造，部分矿物已风化变质，节理裂隙发育，沿节理裂隙面可见黄褐色氧化物浸染。岩体不完整，岩石质量指标较差，属软岩，岩体基本质量等级为级，金钢石钻具可钻进，岩芯呈块状及短柱状，少量长柱状。所有钻孔均揭露该层，揭露厚度1.7019.50米,层厚不详。上述各地层的分布规律及野外特征详见 “工程地质剖面图”、“钻孔柱状图”（图号：07KC10-7、8）。2.4 岩、土物理力学性质2.4.1 土壤物理力学性质本次勘察采取类土试料9件，并进行了室内土工试验，成果详见“土壤室内试验成果表”（图号07KC10-2）。根据室内土工试验结果，场地内各土层的主要物理力学性质指标统计如下表3： 土壤物理力学性质指标统计表 表3土壤名称粉质粘土含卵石统计项目统计指标统计个数范围值算术平均值标准差变异系数修正系数标准值天然含水量（%）622.0-28.025.02.100.080.9323.3比 重Gs62.72-2.732.730.0050.0021.002.73塑性指数IP（%）613.1-16.214.581.130.08液性指数IL60.09-0.380.250.120.47注：表中修正系数，式中正负号按不利组合考虑。2.4.2标准贯入试验本次勘察在各地层中进行标准贯入试验 20次/9孔，其实测锤击数统计结果如下表4:标准贯入试验成果统计表 表4地层名称统计指标标准贯入锤击数N （击）粉质粘土含卵石强风化板岩统计个数n713范围值13-1868-82算术平均值15.277.6标准差f1.703.43变异系数0.110.04修正系数s0.920.98标准值14.075.92.4.3圆锥动力触探试验为查明场地内人工填土、-1及卵石等地层的密实度，本次勘察共进行重型圆锤动力触探试验5.30m/3孔,超重型圆锥动力触探试验1.70m/2孔，其修正后的锤击数统计结果如下表5:动力触探试验成果统计表 表5地层名称统计指标重型圆锥动力锤击数N63.5（击） 超重型圆锥动力锤击数N120（击）人工填土人工填土-1卵石统计个数n401317范围值2-6.75-94-6算术平均值4.67.24.6标准差f1.291.320.49变异系数0.280.180.19修正系数s0.920.910.92标准值4.26.54.3注：个别离散性较大的数据未参与上表统计2.3.4 岩石物理力学性质为了获得场地岩石的物理力学性质，本次勘察采取了18组岩石试样进行岩石室内物理力学性质试验，试验结果详见“岩石试验成果表”（图号：07KC10-3）。根据岩石试验结果，岩石物理力学性质指标统计见表6： 岩石物理力学性质指标统计表 表6 岩石名称 统计 项目 统计 指标天然重度饱和抗压强度kN/m3MPa强风化板岩统计个数n327范围值19.2-19.440.8-1.9算术平均值19.341.3标准差f0.30变异系数0.24修正系数s0.92标准值1.2中风化板岩统计个数n327范围值22.44-23.944.3-11.2算术平均值23.106.9标准差f1.78变异系数0.26修正系数s0.91标准值6.32.5 气象、水文2.5.1气象拟建收费站地处县乡，属中亚热带季风湿润气候区。主要气候特点表现为：四季分明，热量充足，雨水集中，严寒期短，暑热期长，夏秋多旱。年平均气温为16.6，年际变化幅度在15.817.8之间，温度最高在7月，平均27.8，变化幅度在25.929.6之间。1月温度最低，平均4.7，变化幅度在2.16.9之间，极端最高气温40.3，出现在1972年8月27日；极端最低气温13，出现在1977年1月30日。年最大降雨量为2348mm（1977年），月最大降雨量545mm（1967.7）,日最大降水量174.8mm(1969.6.17)。春夏两季是境内多雨时期，降雨占年总量的73.2，雨水最集中的46月，占全年的45.6，易酿成山洪暴发。2003年的洪水在场地东侧形成的洪水位高达188.7m，并将场地所在区域的多幢民房冲毁。2.5.2水文场地所在区域地表水来自外来客水和大气降水所产生的地表径流。水系以沅水为主干，呈树枝状，纳大小溪河910条。场地东侧的怡溪为其中小溪之一，其怡溪源于马底驿乡芦茅山，年平均流量30.1m3/s。2.5.3地下水分布及类型勘察期间，场地东侧紧邻怡溪的钻孔遇见地下水，为赋存在人工填土中的上层滞水及卵石中的潜水。其中上层滞水主要受大气降水及地表水补给，水位随季节变化而异，水量较大，勘察时，测得其初见水位埋深0.801.30m，相当于标高184.86185.70m；稳定水位埋深0.401.00m，相当于标高185.16185.98m；潜水主要受含水层内层间径流补给及怡溪溪水补给，水量大，勘察时，测得其初见水位埋深3.404.00m，相当于标高182.46182.88m；稳定水位埋深3.403.60m，相当于标高182.66182.98m。根据场地水文地质条件及周边环境条件，拟建收费站处防洪水位建议按188.7m考虑场地内卵石属强透水性地层，其余各地层均属弱透水性地层。为测定卵石层的透水性，本次勘察在钻孔6、23号中进行了简易抽水试验，测得卵石层的渗透系数分别为1.8110-12.5510-1 cm/sec (156.6220.6m/d)，平均为2.1810-1 cm/sec (188.6m/d)。2.5.4地下水水质分析本次勘察在钻孔6、23号中采取4件地下水试料进行了水质分析试验，其试验结果详见“水质分析报告表”(图号：07KC10-4)。根据水质分析结果，参照岩土工程勘察规范(GB50021-2001)有关标准综合判定：场地环境类型为类，场地内地下水水质对混凝土结构无腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。2.6 地震效应根据建筑抗震设计规范（GB50011-2001）中有关规定和中国地震动参数区划图（GB18306-2001），拟建场地抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组为第一组。据本次勘察结果，按建筑抗震设计规范(GB50011-2001)的有关规定，并结合地区工程经验判定：拟建场地场地土类型为中硬场地土，建筑场地类别为类。设计地震特征周期值为0.35s。场地中无可液化的地层，其场地地处边坡的边缘，属对建筑抗震不利地段。3. 岩土工程分析与评价3.1 场地稳定性及环境工程条件评价根据本次勘察结果，拟建场地在勘察范围内未发现影响场地稳定性的不良地质作用，场地是稳定的，适宜建筑拟建项目。拟建场地位于319国道西侧，地理位置优越，交通便利，便于各类机械设备进场施工。场地东侧为山间溪流怡溪，且附近高山峻岭，雨水季节，易形成山洪，应考虑山洪对拟建场地、尤其是场地东侧支挡工程的影响。3.2 岩土工程特性评述3.2.1 人工填土：分布于场地东侧、怡溪西侧，为古河道内堆填物，呈松散稍密，不均匀，易受洪水冲蚀，不能作为支挡构筑物的基础持力层使用。3.2.2人工填土-1：分布于场地东北角，虽呈稍密状态，但主要分布在原地形斜坡地段，故不宜作为一般建（构）筑物的基础持力层使用。3.2.3 卵石：分布于场地东侧怡溪河道内，呈稍密状态，虽强度一般，但其分布不均，略高于现怡溪河床，且该层中富含地下水，并与河水相通，不宜作为拟建挡墙的基础持力层。3.2.4粉质粘土含卵石：场地内普遍分布，呈硬塑状态，为较好的地基土。可作为一般建建（构）筑物的基础持力层使用，但仅局部分布。3.2.5强风化板岩及中风化板岩：是场地下伏稳定的基岩，具强度较高，变形性小的特点，是拟建建（构）筑的较理想的地基持力层。亦是组成东侧边坡的主要地层。3.3 基础选型及持力层选择各拟建建筑物的建议基础型式和地基持力层列于下表7:拟建建（构）筑物基础型式及持力层选择建议表 表7总图编号建筑物名 称(层数)设计地坪标高(m)所在剖面编号所在钻孔孔口标高（m）建议采用的基础型式建议持力层选择1综合楼（1-3F）202.002-511186.50-208.79建议综合楼北端优先采用人工挖孔桩或墩基础等型式，南端宜采用天然基础强风化板岩或中风化板岩4净水设备房201.605、6、12193.23-199.55人工挖孔灌注桩或墩基础等型式强风化板岩或中风化板岩5地下水池201.506193.23天然基础强风化板岩10门房201.006、10206.96-210.80天然基础强风化板岩或中风化板岩7、8、9小型停车场，羽毛球场，篮球场201.304-710-12198.14-210.80天然基础粉质粘土含卵石及以下地层注：天然地基可选用独立基础或条基。3.4边坡类型分析与稳定性评价3.4.1边坡概况场地东侧西高东低，现山体自然坡度4750，其设计边坡长约180m，坡高约15m，为永久性边坡，坡顶为拟建收费站用地，坡脚地带为怡溪，原为怡溪主河床地带，其河道于上世纪七十年代截弯取直，将其主河床向东移约30m，但洪水时其水位仍可淹没坡脚。3.4.2边坡类型及边坡稳定系数现山体上除分布有植被外，主要由强、中风化板岩构成，为岩质边坡，其组其组成现坡体的岩体类型为类，其安全等级为二级。根据设计需要，其场地东侧将在坡脚地段采用支挡工程，以利支挡工程与现自然边坡间填土，以扩大收费站平面范围，故在场地东侧将形成新的填坡边坡，依据岩土工程勘察规范（GB50021-2001），新设计的边坡，其工程重要，边坡支护后的边坡稳定系数宜取1.301.50。3.4.3现状边坡稳定性评价现东侧边坡自然坡度4750，为岩质边坡（详见地质剖面2、8）。根据现场实地调查，组成岩质边坡的岩体内分布有J1（产状：13810）、J2（产状：7067）、J3（产状：1373）、J4（产状：28545），现边坡临空面走向N 40EN50E，倾角4750，按建筑边坡工程技术规范（GB50330-2002）结合工程经验，取摩擦圆=20，利用赤平极射投影分析如下图1： 从图1可知，交点a表明J2与J3的交线的倾向与边坡倾向相向，其交线倾角明显陡于边坡坡角，故J2与J3组合的不连续面是稳定的；交点b、c表明J4与J2的交线倾向与边坡倾向相对，故J4与J2、J3组合的不连续是稳定的；交点d、e、f表明J1倾向及J1与J2、J3、J4的交线倾向虽与边坡倾向相向，且倾角小于边坡坡角，但其交线的倾角均小于摩擦角，倾角小于的所有不连续面是稳定的。综上分析，结合地质调查综合评定，现边坡是稳定的。3.5支挡构筑物形式的选择根据场地岩土条件，拟建场地东侧将形成填筑边坡，可供设计选用的支挡形式主要有如下几种：1）重力式挡土墙，它是挡土墙结构中应用时间最长且最广泛的挡土墙结构形式，其优点是可就地取材，施工方便，但有其不可克服缺点：其重力式挡土墙施工主要由人工操作，耗费的材料及人工过多，占地面积过大，其挡土高度大于8m时一般不经济。针对本工程之特点，如采用重力式挡土墙，一方面，其挡墙基础将置于原怡溪主河床中，宜选择下伏基岩为挡墙持力层，其开挖将较深，且因其河床中富含地下水，将增大施工难度或增加止水费用；另一方面，挡墙基础上方既为3.5万伏高压电线，不利于施工，还需对其高压电杆（埋深一般小于2m）进行专门保护等，其挡墙北端及南端小于8m的挡墙宜优先选用重力式挡土墙。2）岩石锚杆挡土墙，又称为桩（柱）锚支护结构体系，也是一种新型支挡结构体系，在支挡高大边坡中，具有造价低，占地面积小，安全可靠等特点。针对本工程之特点，如采用岩石锚杆挡墙，其柱可插入边坡坡脚或边坡下部裸露的基岩一定深度，避免了重力式挡墙的基础大开挖，又因现边坡坡度较陡（约50），有利于岩石锚杆的形成 。但应注意锚杆成孔及锚杆置入等施工时应与东侧3.5万伏高压电线保持安全距离。综上分析，其东侧挡土墙建议选用岩石锚杆挡墙，条件许可且经济比选重力式挡土墙等形式支挡较优越时，亦可采用重力式挡土墙等其它支挡形式。3.6 岩土工程注意事项3.6.1拟建场地东侧为怡溪，雨水集中的46月，易发生山洪，挡墙设计时应予以注意。 3.6.2拟建场地东侧怡溪河西侧分布有3.5万伏高压电线，沿挡墙走向分布，应注意其避让或处理。3.6.3当采用人工挖孔桩时，应采取有效的孔壁支护措施，防止孔壁坍塌等不利现象。3.6.4当基础开挖至持力层后，应及时清理验收，防止地基土长时间暴露在大气中或受地表水浸泡软化而降低其强度。3.6.5东侧填坡挡墙施工时，应清除表层植物层。3.6.6同一建筑物的基础当选用不同的持力层或采用不同形式的基础型式时，应考虑不均匀沉降对建（构）筑物的影响。4. 结论与建议4.1根据勘察结果，拟建场地在勘察范围内未发现影响场地稳定性的不良地质作用。场地是稳定的，适宜建筑拟建项目。4.2 拟建场地抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组为第一组，设计地震特征周期值为0.35s；建筑场地类别为类，场地内无可液化地层，场地地处边坡边缘，属对建筑抗震不利地段。4.3 根据勘察结果，综合考虑场地岩土工程条件及拟建建（构）筑物的结构和荷载特点，建议拟建综合楼北端及净水设备房优先采用人工挖孔桩或墩基等形式，其它地段的建（构）筑物建议选用天然地基，其建议的基础形式详见第3.3 节：基础选型及持力层选择拟建东侧填坡挡墙建议选用岩石锚杆挡墙等支护形式，两端坡高小于8m的挡墙宜优先选用重力式挡墙。其分析详见第3.5节：支挡构筑物形式的选择。4.4 根据勘察结果，参照建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)及建筑边坡工程技术规范（GB50330-2002）等有关规程规范，结合地区工程经验，场地内各地层作为天然地基、桩基及边坡设计时的工程特性指标建议采用表7、8：天然地基及边坡设计时有关岩土工程特性指标表 表7 指 标 地 层承载力特征值fak(kPa)压缩模量Es(MPa)抗剪强度天然重度kN/m3岩土体与锚固体粘结强度特征值 frb（kPa）砼挡土墙基底摩擦系数渗透系数Kcm/sec内摩擦角(度)凝聚力C(kPa)Qml人工填土1203.5121018.515/人工填土-11504.5151819.020/Qpd植物层/18.010/Qal+pl卵石25025*30019.9900.352.210-1Qdl+pl粉质粘土含卵石2407.5222519.5350.30Pt强风化板岩400/45（综合内摩擦角）19.81200.40Pt中风化板岩1000/55（综合内摩擦角）22.52400.55注：表中带“*”号者为变形模量。岩土体与锚固体粘结强度特征值应通过现场锚杆抗拨试验校核。 桩基时有关岩土工程特性指标表 表8 指 标地 层人工挖孔灌注桩桩侧摩阻力特征植qsia (kPa)桩端端阻力特征植qpa (kPa)Qml人工填土10/人工填土-120/Qpd植物层8/Qal+pl卵石70/Qdl+pl粉质粘土含卵石45/Pt强风化板岩/2200Pt中风化板岩/3500注： 采用上表中桩端端阻力特征值时，按GB50007-2002规范之规定，宜按岩基载荷试验校核。(2) 人工挖孔桩施工时应清底干净，确保桩底无沉碴。4.5 根据勘察结果，场地环境类型为类，场地内地下水水质对混凝土结构无腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性；对钢结构具弱腐蚀性。4.6根据场地工程地质条件，结合场地周边及本地区历史水位综合确定，拟建场地防洪水位建议采用188.7m。4.7建议在东侧填坡挡墙施工及正常使用一定时期内进行边坡的变形观测，以确保安全。4.8在基础施工时建议加强验槽、验桩工作，以便及时发现和解决施工中出现的岩土工程问题。