武汉石灰岩地区某工程基础选型的介绍

时间:2021-09-11 00:02

本文摘要:概要:随着城市工程建设突飞猛进的发展,武汉石灰岩分布区的岩土工程问题日异引人注目,长江一级阶地砂层与石灰岩必要认识的有利地层人组关系已渐成了问题的交点,事例武昌武泰闸至青菱乡;汉阳莲花湖至鹦鹉洲的长江两岸一带,如能由政府对该地区专责勘查规划,是问题解决问题的最差决心。而在长江三级阶地的石灰岩分布区,则有很多顺利的基础选型经验。本文就指挥中心大楼工程实例,谈谈我们的体会。

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概要:随着城市工程建设突飞猛进的发展,武汉石灰岩分布区的岩土工程问题日异引人注目,长江一级阶地砂层与石灰岩必要认识的有利地层人组关系已渐成了问题的交点,事例武昌武泰闸至青菱乡;汉阳莲花湖至鹦鹉洲的长江两岸一带,如能由政府对该地区专责勘查规划,是问题解决问题的最差决心。而在长江三级阶地的石灰岩分布区,则有很多顺利的基础选型经验。本文就指挥中心大楼工程实例,谈谈我们的体会。关键词:石灰岩地区工程基础选型讲解一、工程概论  指挥中心大楼,坐落于雄楚大道路北,武昌锅炉厂南墙外,大楼主楼12层,裙楼8层,框架结构,设置一层地下室,预计开凿深度为大自然地面以下6.0m。

图一工作量布置图  该项目单柱荷载较小,由于其类似功能,工程重要性等级较高。我们在初勘基础上(初勘由其它单位已完成),共计埋设勘探点23个,4个物探检验孔,2个岩溶裂隙水位观测孔,同时还委托神龙地质勘察院展开了物探工作(还包括地质雷达和瞬变电磁法)。目的就是指宏观上观测溶洞和软土的规模,以其超过延长卡洞工期,节约勘查投资的目的。二、场区岩土层的产于条件图二:典型工程地质剖面图表一场区土层主要特征及力学性质层号岩石层名称层面挖出浅(m)一般厚度(m)Ps范围值(MPa)N范围值(斩)综合岩性叙述fak(kPa)Es(MPa)2淤泥1.5-2.00.5-1.00.3-0.4502.2黑灰,饱和状态,流塑,局部软塑,广泛产于3-1粘土2.5-3.00-3.50.9-1.81104.3褐灰,软塑,部分地段产于3粉质粘土2.5-3.20-3.01.2-2.01506.0褐灰-褐黄,可塑,大部分地段产于4粉质粘土夹粉土5.5-6.50-3.50.6-1.0953.8褐黄-褐灰,滑,软塑,大部分地段产于5粘土夹碎石7.5-10.03.5-6.0N63.5=23.435013.0黄褐-褐黄,略为滑,软塑,碎石略为有篦园度,以石英砂岩居多。

5-1粘土夹碎石14.0-16.00-10.03.5-9.060-1802.0-7.0黄褐-褐黄,很湿-饱和状态,由软可软流塑,仅有沟槽产于6石灰岩13.0-18.0并未铁环穿着frk=34~109MPafa=1000不能传输浅灰、灰白,岩溶裂隙发育,产于在图一地质介线以南7砂岩、泥岩10.0-11.0并未铁环穿着fa=400Eo=45褐黄砖红色,呈碎解状,产于在图地质介线以北三、场区水文地质条件  中环线场区东西两侧在勘查期间地貌仍为沟塘,上层滞水赋存于碎石和淤泥层中,下伏石灰岩中不均匀分布有岩溶裂隙承压水,其水仅有产于在溶沟、溶槽、溶洞等裂隙之中。距该场区大约200米处,有武锅水井,每年皆提取地下水不作工业冷却水用。此水井与场区科同一灰岩条带,放水量大约为400吨/日,夏季白天提取。

  本次勘查期间在3#、5#钻孔内另设水文观测孔,测出其一动水位为13.18-14.20m,水温20(闻右图)。由于勘查期间正值抽水机季节,不能获取岩溶一动水位值,但留给水文观测孔,在工程施工时主要用途水位监测用。图三水位随时间变化图四、本场区基础选型的不利条件  本场区对建筑物基础选型显著不存在有以下不利条件:1、7.5-10.0m以上皆为Q4地层,承载力较低、压缩性低,不经地基处置,无法选不作天然深基础持力层。2、第(5)层粘土碎石层,强度低、压缩性较低,但挖出深大、厚度小,且下卧有(5-1)软土和岩溶产于,无法符合《建筑地基基础设计规范》第6.5.2条。

如值得一提的是基础持力层,土方量大,且不存在基础的稳定性问题。3、在16个石灰岩的钻孔中,闻洞率,另据物观测出有,钻孔中所遇上的洞体皆有一定的规模,且洞体附近还有其它的物探出现异常。

如以石灰岩为桩基持力层,必需弃柱弃桩展开岩溶勘查,耗时、耗力、投资大,且为工程工期不能接受。4、从区域地质资料理解,场区处在大断层附近,灰岩地质年代为石炭系,灰岩的质地较纯,岩溶发育。

从武锅放水井资料获知,场区的岩溶承压水位高,水量非常丰富,如使用桩基础,必需减少地下水位,方可确保施工质量及人事安全性。其减少承压地下水,投资相当大。5、使用钻孔灌注桩,铁环穿着第(5)层艰难(内所含大块石英砂岩块石)须要使用反循环,类似钻头;使用人工凿孔桩,需对部分岩体实行炸开,这都是耗时、耗力、投资大的施工难题。

五、基础形式的确认  还在勘查外业工作的初期,勘查施工的可玩性,及基础选型的有利形势早已显露出来。本着为业主竭诚服务的宗旨,我们在边展开外业勘查的同时,边与建设单位、设计人员大大交流。

经过多次的技术论证、对比(还包括建址的前后移动方案对比),并由我院出面聘用资深专家开会咨询会,再一劝说了建设单位和设计人员,退出了原订的桩基方案,使用了我们引荐的基础方案,即:1、确认可以在原址上建筑,确保了建筑物的最佳方位气势。2、对地下室底板至(5)层之间的Q4地层,展开满堂地基处置,处置方案由我们明确提出。

3、使用有充足刚性的筏板基础,砌置在满堂处置后的填充地基之上。六、为什么要自由选择筏板基础和地基处置方案(一)首先基于我们对场区岩溶现象的地质成因,产于范围,发展趋势和危害程度有了较小程度的理解。

1、场区历史上曾遭到过反感的地质构造运动  武汉市地质构造主要不受燕山期造山运动的影响,构成了一系列将近东西南北的密切线状褶皱力扭性断层和北北东、北北西张性断层。本场区坐落于线状褶皱的背背斜巨变冀段,距场区西侧大约800米处,有一推测的北北东向断层,不受其影响,场区岩体展现出为裂隙、碎裂现象更为相当严重。

在钻井中找到:1、2号地质剖石中的晚泥盆系砂岩、泥岩在66.0的深度仍闻将近原始岩芯,放入的岩芯呈圆形强风化及碎裂岩状;3-5剖石的石炭系石灰岩则展现出为裂隙发育,大量方解石填充,岩溶现象发育等。这佐证了场区岩体曾接受地质构造运动的反感影响。2、钻井、物探皆找到了场区产于有大大小小点状的溶洞。钻井在5个钻孔中看到洞横跨小于1.0米的溶洞。

而据物探资料获取,到场区1-4#钻孔一带的溶洞有一定的规模,仅次于溶洞为7.0米,大于为2.0米,其它还有溶洞呈圆形零星产于。  但物探资料有一定的局限性,且钻井检验与物探出现异常不几乎吻合,虽然场区埋设的钻孔密度较高,由于岩溶产于的随机性,还有有可能不存在未被发现的岩溶产于。3、在建筑物的用于年限内,场区岩溶之后发育的速度是极为较慢的。

最少在200-300万年前,即第四系中晚更新世以前的流水起到,就早已使场区的石灰岩渐渐岩溶、发展,而构成了现在隐伏于场区的岩溶景观。  石灰虽可被水岩溶,但其岩溶速度是十分较慢的。经查询有关文献,我国广西岩溶岩溶速率为0.1-0.3mm/年,一般地区皆高于1.0mm/年。

可见建筑物的用于年限与岩溶发育的寿年比起,及科历史瞬间。4、溶洞顶盖安全性厚度的试算  溶洞的构成须要漫长时代,在大自然状态下早已构成的溶洞凡没塌陷的,应当是平稳的,一般洞体呈圆形稳定型大自然拱顶。但减少了建筑物的可选荷载后,洞体还否平稳?我们搭配了物探绘制的几个最有利的洞体展开洞顶安全性厚度的验算:搭配公式:式中:P可选荷载+土可调+顶盖岩体可调I洞体的跨度(长径)b洞体的短径sub岩体的弯曲应力,灰岩一般所取容许抗压强度的H顶盖所需的安全性厚度  计算结果计算出来单位安全性厚度(m)实际厚度(m)平稳中评价栏中10#1.50.2不稳定型由于物探辨别容许,实际钻孔资料比物探出现异常小1#3.691.8不稳定型洞体处在溶沟槽内,顶盖受力已与计算出来模式相符另计算出来的5个点位安全性厚度<顶盖实际厚度稳定型  从上述计算出来,可以结论,对已掌控的溶洞,经计算出来过的及予以计算出来过的,当建筑物荷载上去以后,除个别还可辩论外,其余皆科稳定型洞体。

5、岩溶地下水运动的有利影响  岩溶地下水的运动,有可能造成岩溶软土,土洞及地面坍塌等对建筑物稳定性的影响,本场区附近有放水井,有地下水运动现象,对建筑物的影响是我们十分注目的问题。a.(5-1)科场区岩溶软土,从初勘和详勘资料中由此可知,(5-1)层土并没在灰岩面上呈圆形层状产于,仅有产于于溶沟槽及岩面洼地处,即见软土率为25%,可以说道场区岩溶地下水对白斑土层虽有软化、侵蚀作用,但并不广泛和反感。

且所有钻孔中均未找到有土洞的不存在。b.与场区灰岩在同一条拿着的放水井,附近只有武锅一口井,且放水量仅有为400吨/日,放水量并不大。

据工程地质手册有关条文解释,当地下水流的水力梯度(I)小于岩土层的临界水力梯度(Io)时,则不易对岩土层产生潜蚀。由于武锅井正在运营,无法测量其水位叛,如果我们假设其为最有利的降深40m(此水井抽水机管加装深达为40m),本场区3#孔水位叛心怀14.2m,两点距离200m,则地下水流动的水力梯度。岩土层第(5)层的临界水力梯度  式中:Gs=岩土层颗粒的比重(所取Gs=2.75)  n=岩土孔隙度,以小数计算出来(所取n=0.45)  两者比起,地下水流动的水力梯度大大大于第(5)层土,还包括(5-1)层土的临界水力梯度,这解释抽水机引发的潜蚀现象是十分受限的。

  武锅放水井初建五八年,距今40余年,调查没找到场区及放水井周围有地面坍塌现象找到。另武汉三镇正在运营的水井不少,据武汉市有记述的地面坍塌皆产于在长江一级阶地地层中,而长江三级地地层中的地面坍塌到目前为止还仍未记述。

(二)是基础方案优化的结  前面早已讲解,本场区无论自由选择桩基础,还是天然深基础,皆不存在诸多不利条件,而使用筏板+地基处置基础是最经济合理的方案。  其一,筏板基础的平面尺寸大,有充足的刚性,可以符合《GB50007-2002》规范第6.5.4(2条)。即当基础的尺寸小于洞(或沟槽)的平面尺寸,并有充足的受力长度时,可以不考虑到溶洞(或沟槽)对基础的稳定性影响。

  其二,对浅部Q4地层地基处置后,超过构成具备一定厚度的均匀分布的基础持力层,使其上部荷载形变传至下面软土或岩面时显得大于为目的。  引荐的地基处置方案有以下几种1、换土垫层:可使用高炉矿渣、砂、石级配料换填,此方法施工直观、非常简单、更容易操作者,但须要开凿7.5-10.0基坑,场区两侧产于有沟塘,从安全性、经济的角度抵达须要论证,谨慎使用。2、碎石桩填充地基:预挖3.0米基坑,再行展开小直径,高密度低移位亲率干法碎石桩。

此法从受力机理分析,是除换填之外对地基形变分配最不利的一种修整形式,但后因此法已渐渐在武汉出局,没能系用。3、水泥加热桩填充地基:能用满堂正方形或三角形模式,低移位率布桩。

此法施工较难实行,质量也较难掌控,但从地基形变分配的受力机理上分析,大大不如前两种形式。4、人工素砼填充地基:此法是使用洛阳铲成孔、人工加热素砼铲入孔内,不展开捣实工艺,施工质量皆由人工操作者,几乎不必机械,其受力机理上同前第3种。后经对比后,使用了此种方案。

七、地基承载力及变形计算出来(一)地基承载力计算出来1、填充地基承载力,可根据建筑地基处置技术规范《JG79-2002》的有关规定展开设计计算出来。(录:在此从略)2、对第(5)层土按浅长修正,可获得以下设计值  使用公式:  其中=19.7m=19.2  计算结果,其设计值fa=600kPa(二)变形计算出来  第(5)层土以下有(5-1)软土的不均匀分布,能造成基础的不均匀分布下陷及弯曲超规。

以下中举忘了基础各点的下陷及基础整体变形。图四下陷计算出来图(录:专供设计参照)  从右图的计算结果可见:a基础的计算出来弯曲值是在国家有关规范规定的容许变形值范围之内;b虽各点计算出来值差异较小,但只要基础的刚性有充足的大,不再次发生整体超规的弯曲,则基础的整体变形,只不会以小变形值反映出来。八、建议与结束语  由于中环线物的工程重要性等级较高,我们在勘查报告的建议中明确提出:为使建筑物的主楼地基更加安全性,建议对1-4号钻孔一带已开发利用的岩溶、软土产于较集中于地带,使用体积限量注浆处置。

  该建筑物于2000年竣工,用于至今,据后期下陷现测资料体现,其用于效果很好。可以称得上上是个顺利的建筑案例。

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