武汉光谷投资建设有限公司关山消防站岩土工程勘察报告书.docx

武汉光谷投资建设有限公司关山消防站
岩土工程勘察报告
1 前 言
1.1 工程概况
武汉光谷投资建设有限公司拟在武汉市东湖新技术开发区凌家山北路以南，雄庄路以东兴建关山消防站。拟建建筑为1栋7层消防站，高度25.5米，框架结构，地面设计标高暂定28.50m，基础埋深-2.5米，建筑面积4600平方米。中柱荷重4200kN，边柱荷重3000kN，建筑物总荷重70000kN。该项目由湖北天一建筑设计有限公司设计，受建设方委托，我院承担该项目详勘阶段的岩土工程勘察工作。
拟建建筑物的重要性等级为二级，场地等级为三级，地基等级为二级，故岩土工程勘察等级为乙级。
1.2 勘察任务目的和要求
本次勘察目的是为施工图设计提供详细勘察阶段的岩土工程勘察资料，要求查明场地地层结构及其物理力学性质，并进行岩土工程评价，为地基基础设计与施工提供有关参数。具体需解决以下岩土工程问题：
(1) 查明建筑物范围内地层结构、均匀性、土的物理力学性质。
(2) 判明建筑场地及附近有无影响工程稳定性的不良地质作用，对地基的稳定性和地基承载力作出评价。
(3) 判明场地土类型和建筑场地类别，提供抗震设计有关参数。
(4) 查明地下水类型、埋藏情况，对建筑材料的腐蚀性。
(5) 根据场地条件和施工条件，建议经济合理的基础类型，若采用桩基时，需查明桩基持力层并提供桩基设计参数。
1.3 勘察方法和完成工作量
1.3.1 勘察依据
本次岩土工程勘察是根据建设方提供的建筑物总平面图、勘察委托书并参照下列规范、规程等进行的。
1、《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)2009版
2、《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)
3、《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)
4、《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ72-2004)
5、《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）
6、《建筑地基基础技术规范》（DB42/242-2003）
7、《岩土工程勘察工作规程》(DB42/169-2003)
8、《土工试验方法标准》(GB/T50123－1999)
9、《建筑工程抗震设防分类标准》(GB50223-2008)
10、“关于进一步加强建设工程抗震设防要求管理的通知”（武震办[2007]4号）
11、《武汉地区岩土工程勘察统一技术措施》
1.3.2 工作量的布置及完成情况
本次勘察沿拟建建筑物轮廓线布置并完成勘探点16个，各勘探点具体位置详见“勘探点平面布置图”。勘探方法采用钻探取土试验、标准贯入结合波速及地脉动测试进行。勘探过程中对各勘探孔已做好了回填工作，本次勘察具体完成工作量如下：
1.3.2.1 钻探取样及静力触探试验
为查明场地内各土层在水平及垂直方向上的分布规律及其物理力学性质，本次勘察共完成钻孔16个，钻探方法采用泥浆护壁回转钻进，钻孔孔深11.5~24.7米，总进尺318.8米，共采取土试样23组，岩样10组，水样1组；静力触探孔13促，均为对比孔，孔深7.9米~8.9米，总进尺107.9米。
1.3.2.2 标准贯入试验
为了解土的力学性质，在钻孔中共进行了27次标准贯入试验。
1.3.2.3 勘探点测放
各勘探点的测放工作由我院根据建设单位、设计单位提供的1:1000建筑物总平面图实施完成，各勘探点地面标高引测自场地西侧高程控制点，其高程为24.66米，属黄海高程系。本次勘察采用的坐标系统为北京城市坐标系统。各勘探点主要数据详见表1.3.1“勘探点主要数据一览表”。
1.3.2.4 波速测试及地脉动测试
为查明场地地层的剪切波速及划分场地类别，本次勘探在2个波速孔（1#、8#）中进行了单孔检层法波速测试，在1#孔地段进行了一个点的地脉动测试。
1.3.2.5 室内土、水、岩试验
为了解场地内各岩土层的物理力学性质、进行岩土定名，分别进行了土试样的常规项目、直接快剪、自由膨胀试验、岩石单轴抗压强度试验以及地下水水质分析试验等。
1.3.2.6 勘察工作的组织安排
本次勘察外业现场工作于2011年9月20日至9月26日进行，土工试验项目委托湖北中机三勘工程技术有限公司土工试验室完成，岩石及水质分析试验委托中国地质大学(武汉)工程学院岩土工程实验室完成，岩土工程勘察报告书于2011年10月下旬提交。
勘察点主要数据一览表
表1.3.1

2 场地岩土工程条件

2.1 场地位置及地形地貌
本次勘察场地位于武汉市东湖新技术开发区凌家山北路以南、雄庆路以南，勘察期间场地略有起伏，各勘探点高程在25.64~28.97米之间，区域地貌属长江冲积III级阶地。
2.2 场地地层结构与特征
本次勘察的野外钻探、原位测试及室内土工试验结果查明，本场地在勘探深度(24.7米)范围内所分布的地层除表层杂填土层(Qml)外，其下主要为第四系上更新统冲、洪积成因(Q3al+pl)及残积成因(Qel)的粘性土，下伏基岩为三叠系灰岩。
各地层的分布及主要特征详见工程地质剖面图和表2.2。
各地层主要特征一览表
表2.2
层号及
名 称
地层年代及
成因
分布
范围
层面
埋深
(m)
层厚
(m)
颜色
状态或
密度
压缩性
包含物及其它特征
(1)杂填土
Qml
全场地
0
2.8-5.4
杂
松散
高
主要由粘性土夹植物根系、生活垃圾组成，该层土土质不均、结构松散，硬质物含量5%~15%。
(2)粉质粘土
Q3al+pl
全场地
2.8-5.4
3.0-9.9
褐黄~红褐
硬塑
中~低
含氧化铁、铁锰质、高岭土，局部铁锰结核富集。局部见零星碎石，呈棱角状，主要成份以角砾岩为主，含量小于5%，粒径0.5~3.0cm。
(3)粉质粘土夹角砾
Qel
全场地
7.9-13.1
2.9-1.0
褐黄~灰黄
可塑
中
含氧化铁，铁锰质结核，局部富集大量团块状或条带状灰白色高岭土。夹有大量角砾，含量20~55%，粒径0.3~5.0cm，主要成分为石英砂岩、角砾岩。该层为次生红粘土。
(4)灰岩
T1d
全场地
16.5-21.8
最大揭露深度8.6m
青灰
视为不可压缩
岩芯溶蚀发育，岩芯较完整，裂隙较发育，闭合状，由方解石脉充填，薄至中厚构造状，取芯率70~90%。较硬岩，且分布有小溶洞发育，溶洞均被可塑粘性土充填，见洞率为45%。岩体基本质量等级为III级。
2.3 地基土的物理力学性质指标及分析
2.3.1 常规试验指标
各地基土层的一般物理力学性质指标分层统计结果详见表2.3.1。
土工试验综合成果表
表2.3.1

2.3.2直接剪切指标
各土层直接快剪试验指标统计表
表2.3.2
层号
土层名称
值称
试验
次数
n
基 本 值
标准差
б
变异系数
δ
统计修正系数
ψ
标准值
max
min
μ
(2)
粉质粘土
C(kPa)
8
62.0
35.0
45.3
12.02
0.26
0.82
37.2
φ(度)
8
16.0
12.7
14.0
1.53
0.11
0.93
13.0
(3)
粉质粘土夹角砾
C(kPa)
7
45.0
31.0
38.0
4.65
0.12
0.91
34.6
φ(度)
7
15.0
11.9
12.9
1.02
0.08
0.94
12.1

2.3.3标准贯入试验指标
标准贯入试验锤击数统计表
表2.3.3
层号
土层名称
试验
次数
n
基 本 值
标准差
б
变异系数
δ
统计修正系数
ψ
标准值
N
(击)
max
min
μ
(2)
粉质粘土
12
16.0
13.0
14.7
0.97
0.07
0.97
14.2
(3)
粉质粘土夹角砾
15
11.0
8.0
9.3
0.82
0.09
0.96
9.0
2.3.4 静力触探试验指标统计
各土层的静力触探试验曲线详见工程地质剖面图，其比贯入阻力Ps值分层统计结果详见表2.3.4。
静力触探比贯入阻力Ps值分层统计表
表2.3.4
层号
土层名称
试验
次数
n
基 本 值
标准差
б
变异系数
δ
统计修正系数
ψ
标准值
N
(击)
max
min
μ
(2)
粉质粘土
13
4.8
2.8
3.8
0.61
0.16
0.92
3.30
2.3.5 土的膨胀性试验指标
武汉地区属亚热带湿润气候区，湿度系数ψw为0.903，本场地大气影响深度为3.0m，大气影响急剧层深度为1.35m。本次勘察在(2)层采取6组土样进行自由膨胀率试验，自由膨胀率δef均小于40%，综合评定，可不考虑地基土的膨胀性影响。
自由膨胀率指标统计表
表2.3.5
层号
土层名称
试验次数
n
自由膨胀率Sef（%）
最大值
最小值
平均值
（2）
粉质粘土
6
33.0
29.5
30.9
2.3.6 岩石抗压试验指标
本次勘察采取10组岩样进行饱和状态单轴抗压强度试验，试验指标统计结果详见表2.3.6。
岩石单轴抗压强度指标统计表
表2.3.6
层号
岩土层名称
状态
试验次数
基本值
标准差σ
变异
系数
δ
统计修正系数ψ
标准值
frk
（MPa）
max
min
μ
(4)
灰岩
饱和
6
71.0
39.0
54.3
10.62
020
0.89
48.1
2.3.7 剪切波速及地脉动测试指标
我院在2011年10月完成关东派出所详细勘察工作，该场地距本次勘察场地约50米，在关山派出所勘察工作中进行了单孔检层法波速测试和地脉动测试，详见附件。
由波速测试结果所得场地各地层的剪切波速Vs值列于表2-3-7-1中，进行抗震等设计时相关参数可按本表中数值使用。
各地层剪切波速Vs值统计表
表2-3-7-1
层号
(1)
(2)
(3)
(4)
地层名称
杂填土
粉质粘土
粉质粘土夹角砾
灰岩
Vs
(m/s)
132
262
220
901
根据地脉动测试结果，1#孔在水平（EW及SN）方向、垂直方向上的主频及所对应的卓越周期Tp见表2-3-7-2。
地脉动测试成果表
表2-3-7-2
项目
孔号
拾振器方向
水平EW
水平SN
VR
1#
主频(Hz)
3.76
3.63
3.81
卓越周期Tp(s)
0.27
0.28
0.26
由表可见，本场地卓越周期平均值为0.27秒。
3 地下水
3.1 地下水类型及地下水位
勘察期间部分钻孔中见有地下水。本场地地下水为赋存于(1)层杂填土中的上层滞水，主要受大气降水、各种排放水及地表水渗透补给，没有统一的自由水位，且随季节而变化，勘察期间测得稳定水位埋深为0.8~2.2米，其相对应的标高为22.0~25.5米。勘察期间在部分钻孔中发现(3)层土与灰岩接触带处有一定量的层间水。本场地下伏灰岩裂隙中亦存在有一定量的裂隙水，均会对桩基的顺利成桩造成一定的影响。

3.2 地下水腐蚀性
拟建场地周边无污染源存在，根据本次勘察水质检验成果，按《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)2009版判定，其结果表明本场地地下水对混凝土及混凝土中钢筋具微腐蚀性。
4 场地地震效应
4.1抗震设防烈度及设计基本地震加速度
根据本场地拟建建筑物使用功能，依据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)及《建筑工程抗震设防分类标准》(GB50223-2008)之规定，本拟建建筑物抗震设计分类为标准设防类。武汉市抗震设防烈度均为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组均为第一组。拟建建筑物建筑抗震设防分类为标准设防类，可按6度进行抗震设防。
4.2 场地土类型及建筑场地类别
根据波速测试报告，本场地覆盖层范围内等效剪切波速值为227.5~229.2m/s，按《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)第4.1.2条、4.1.4条、4.1.6条的规定，本场地场地土类型属中软场地土，根据钻探资料本场地覆盖层厚度17.2~18.9米，大于3米，小于50米，其建筑场地类别为II类，属可进行建设的一般场地。
本场地卓越周期为0.27秒。
4.3 液化判定
根据本次勘察结果，本场地无可液化土层分布，拟建建筑物按6度设防，故可不考虑地震液化问题。
5 场地岩土工程分析与评价
5.1 场地稳定性、适宜性及均匀性评价
本次勘察场地位于武汉市东湖新技术开发区凌家山北路以南、雄庄路以南，场地地势略有起伏，地貌单元为长江III级阶地，查阅1:5万“武汉市区工程地质图”等资料，场地内无全新活动断层，除此之外场地也无其它不良地质作用和地质灾害，故拟建场地是稳定和安全的，适宜建造拟建项目。根据本次勘察结果，本场地下伏基岩为灰岩，灰岩中分布的小溶洞均被可塑状粉质粘土所充填。
拟建场地属同一工程地质单元，场地地层大致呈水平层状分布，土质均匀，依据有关规范判定，拟建场地属均匀地基。
5.2 地基岩土工程特性分析与评价
5.2.1 地基土承载力特征值及压缩模量
根据钻探、标准贯入试验及土工试验和武汉地区经验综合分析，本场地各地基土层的承载力特征值fak及压缩模量Es(1-2)值建议按表5.2.1中数据使用。
承载力特征值及压缩模量综合成果表
表5.2.1
地层
编号
地层名称
土工试验
静力触探
标准贯入
综合取值
fak
(kPa)
Es(1-2)
(MPa)
fak
(kPa)
Es(1-2)
(MPa)
fak
(kPa)
Es(1-2)
(MPa)
fak
(kPa)
Es(1-2)
(MPa)
(2)
粉质粘土
380
15.0
360
14.0
360
15.0
360
14.5
(3)
粉质粘土夹角砾
140
8.0

200
12.0
160
9.0
(4)
灰岩

fa=6000

注：1、(3)层土工按红粘土取值。
5.2.2 地基土岩土工程性能评价
综合本次勘察成果，现将本场地各地基土层工程特性，自上而下分析评价如下：
(1) 素填土层整层结构松散，土质不均，工程性能差；
(2) 粉质粘土层呈硬塑状态，具中偏低压缩性，强度较高，工程性能良好，可作为拟建建筑物良好的天然地基持力层。
(3) 粉质粘土夹角砾层呈可塑状态，中压缩性，工程性能一般，为(2)粉质粘土层的软弱下卧层。
(4) 三叠系下统大冶组(T1d)灰岩。灰岩完整程度属较完整，30MPa <frk<60MPa，属较硬岩，岩体基本质量等级为III级。为本次勘察所发现工程性能最佳地层。

6 基础分析与评价

6.1 天然地基分析与评价
根据暂定±0.00(28.50)及场地地层埋藏条件，结合“工程地质剖面图”可以看出，拟建建筑基础可考虑采用天然地基，以(2)层作为天然地基持力层，基础型式可考虑采用独立柱基或筏基。局部(2)层埋深较大地段可考虑采用超挖换垫层或墩基进行处理。采用墩基前，按武汉市相关规定，应进行报审和专家论证工作。采用天然地基时，设计应对基础持力层以及下卧层的强度及变形进行验算。当在灰岩地段天然地基设计施工时应确保基础底面以下土层厚度大于独立基础宽度的3倍或条型基础宽度的6倍（可不考虑岩溶对场地稳定性的影响），如若采用桩基，则须进行施工勘察。
由于场地分布(1)层杂填土有一定厚度，故拟建建筑基础开挖时应考虑槽边坡临时支护问题。
6.2 桩基分析与评价
6.2.1 桩型及桩端持力层选择
若采用天然地基难以满足设计要求，则建议采用桩基础，桩型可采用人工挖孔桩或钻(冲)孔灌注桩，以(4)层作为桩端持力层。
6.2.2 桩基设计参数
根据本次勘察结果，结合武汉地区经验并参照现行有关规范规程结合分析，设计所需各地层的桩周土摩阻力特征值qsia及桩端阻力特征值qpa，建议按表6.2.2中数值使用。
桩基设计参数一览表
表6.2.2
层号及名称
人工挖孔桩
钻(冲)孔灌注桩
qsik(kPa)
qpa(kPa)
qsik(kPa)
qpa(kPa)
(2)粉质粘土
40

40

(3)粉质粘土夹角砾
23

24

(4)灰岩
200
6000
200
6000
注：1、桩基设计参数参照《建筑地基基础技术规范》（DB42/242-2003）确定；
2、桩长小于10m的大直径扩底桩可不计桩侧阻力；
6.2.3 单桩承载力的估算与确定
根据相关规范选择有代表性的2#孔地质资料，按表6.2.2中设计参数，各桩型单桩竖向承载力特征值Ra估算结果详见表6.2.3。
单桩竖向承载力特征值估算表
表6.2.3
桩型
桩端持力层
桩径(mm)
桩入土深度
(m)
Ra
(kN)
地段
人工挖孔桩
(4)
桩径Φ1000
扩底直径D=2000
18.0
18000
2号孔
钻(冲)孔灌注桩
Φ800
2900
单桩竖向承载力特征值的准确值应根据单桩竖向静载荷试验确定，试桩数量在同一条件下应不少于总桩数的1%且不少于3根。
6.2.4 桩基施工注意事项
根据本工程及场地工程地质条件，结合本地区桩基施工能力，拟建建筑物桩基型式可采用人工挖孔桩、钻(冲)孔灌注桩，但应注意如下几点：
1、人工挖孔桩为掏土桩，因拟建场地分布杂填土的厚度较大，且含有一定量的地下水，当人工挖孔桩挖孔施工时易塌孔，故需按设计要求做好护壁工作，并采用可靠的安全措施，必要时，可进行试成孔工作。鉴于老粘土具有浸水软化引起强度降低的工程特点，桩基施工过程中需采取有效的排水措施，同时需做好孔下通风及照明工作，并采取切实可行的安全措施，确保孔下施工人员的安全，验孔合格至灌桩前需清除孔底浮土及积水，做好封底，并尽快进行桩砼浇灌及分段捣实工作。
根据武汉市城乡建设委员会《市城建委关于严防建设工程安全事故加强安全生产的紧急通知》及鄂建文[2011]152号文《关于进一步加强建筑工程质量管理的通知》，人工挖孔桩在办理施工许可前，建设单位应会同勘察设计单位将采用人工挖孔桩的可行性报告、施工方案和施工安全措施等材料报市审查办审核认证；完全符合人工挖孔桩条件，且施工方案和施工安全措施也可满足施工要求的，方可进行人工挖孔桩施工。
2、当采用钻(冲)孔灌注桩施工时，由于上部杂填土呈松散状态，应控制好泥浆稠度，保证能对孔壁有效支护，使桩身质量得以保证，同时应采取适当措施及施工工艺确保孔底沉碴厚度满足规范要求，且应按环保要求，切实做好排污工作，如泥浆外运等，同时因粘性土层不均匀夹有角砾等情况，对成桩可能造成一定影响，须进行试成桩。

6.2.5 桩基施工对周边环境的影响
拟建场地空旷,比较适合上述桩基施工，且对周边环境影响较小。
6.2.6关于施工勘察建议
由于本场地岩溶较发育，根据相关规定，采用桩基时应进行施工勘察。施工勘察应采取一桩一孔的方法进行，以便进一步查明拟建场地具体岩溶发育状况，以确保工程的安全

7 结论与建议

本次勘察已查明了场地内各土的分布埋藏情况及其物理力学性质，作出了相应的岩土工程评价、地震效应，提供了有关设计参数，现仅就有关问题提出如下建议：
7.1 根据建筑物规模结合场地岩土工程条件，拟建建筑基础型式建议详见第6章“基础分析与评价”。 具体采用何种基础形式可根据经济、技术、施工条件、工期等综合分析评价确定，以选择最优化的基础方案。
7.2在基槽开挖后及桩（墩）终孔时，应通知岩土工程师会同设计、监理及建设单位有关人员进行地基验槽工作，以保证基础砌置于设计所要求的地基土层上。
7.3武汉市抗震设防烈度为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，拟建建筑可按6度进行抗震设防。可不考虑地基土的液化影响。本场地场地土类型为中软场地土，建筑场地类别为II类，本场地属可进行建设的一般场地。
7.4本场地地下水对混凝土及混凝土中的钢筋具微腐蚀性。
7.5应对建筑物进行长期变形观测工作，监测应从基础底板施工完成时开始。
7.6当在灰岩地段天然地基设计施工时应确保基础底面以下土层厚度大于独立基础宽度的3倍或条型基础宽度的6倍（可不考虑岩溶对场地稳定性的影响），如若采用桩基，则须进行施工勘察。施工勘察应采取一柱一孔或者一桩一孔的方法进行，以便进一步查明拟建场地具体岩溶发育状况。

目 录

I 文字部分
1 前言……………………………………………………...1
1.1 工程概况…………………………………………………1
1.2 勘察任务目的和要求……………………………………1
1.3 勘察方法和完成工作量…………………………………2
2 场地岩土工程条件………………………………….……4
2.1 场地位置及地形地貌…………......... ...………………4
2.2 场地地层结构与特征……………………………………5
2.3 地基土的物理力学性质指标及分析…………………..5
3 地下水………....................……………………….…….8
3.1 地下水类型及地下水位………………..…….…………8
3.2 地下水腐蚀性………………………..…….……………9
4 场地地震效应…………………………………….………9
4.1 抗震设防烈度及设计基本地震加速度…….…………..9
4.2 场地土类型及建筑场地类别………………………….9
4.3 液化判定……………………………….………………..9
5 场地岩土工程分析与评价……………………………….10
5.1 场地稳定性、适宜性及均匀性评价……………………10
5.2 地基岩土工程特性分析与评价…………………………10
6 基础分析与评价………………………….…………….11

6.1 天然地基分析与评价…………………….…………….11
6.2 桩基分析与评价……………………….……………..12
7 结论与建议…………………………….…………....14
8 房屋建筑和市政基础设施工程施工图设计文件审查
之反馈意见

II、图表部分
序 号 名 称 张数 编号
一 综合图例 1 1
二 勘探点平面布置图 1 2
三 工程地质剖面图 6 3~8
四 钻孔柱状图 2 9~10
五 土工试验成果报告 2 11
六 岩芯抗压强度检验成果表 1 12
七 水质简分析报告 1 13
八 岩土工程勘察委托书和技术要求 1份
九 波速及地脉动测试报告 1份

武汉光谷投资建设有限公司关山消防站
岩土工程勘察报告书

湖北省建科建筑设计院
二O一一年十二月

武汉光谷投资建设有限公司关山消防站
关东派出所
工程编号：K-2011-
勘察阶段：详细勘察

工程负责人：
审核人：
审定人：
院长：

编制单位：湖北省建科建筑设计院
提交时间：二O一一年十二月三十日