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1工程概況及工程地質(zhì)條件
1.1工程概況
項(xiàng)目地處麗澤金融商務(wù)核心區(qū)內(nèi),為E08、E09地塊。該項(xiàng)目地上建筑面積為23萬(wàn)m2,地下建筑面積約8萬(wàn)m2。擬建建筑物由2棟塔樓及其裙房組成,塔樓分別為地上39層和45層,建筑高度分別為180m和200m,裙房分別為地上6層、10層和15層,建筑高度分別為43.4m、49m和75.6m。擬建建筑物地下部分連成一體,基礎(chǔ)埋深約為22m。
1.2地層分布及巖性特征
在場(chǎng)地勘探深度80m范圍內(nèi)的地基土主要由人工填土層、新近沉積層、一般第四紀(jì)沖洪積層和第三系構(gòu)成。擬建場(chǎng)區(qū)表層普遍為人工填土層,巖性主要為素填土和雜填土,素填土為粘質(zhì)粉土粉質(zhì)粘土填土層、雜填土1層,填土層厚度約為2.8~5m。填土下部發(fā)育有新近沉積的粘質(zhì)粉土砂質(zhì)粉土層和細(xì)砂1層、粉質(zhì)粘土2層透鏡體,新近沉積層厚度約為1.3~3.9m。人工填土層及新近沉積層以下為一般第四紀(jì)沖洪積卵石層,分布連續(xù)、厚度較大,地表下5~40m之間普遍分布卵石層,局部分布有大漂石,漂石的分布隨機(jī)性較強(qiáng),其中在地面下20~35m范圍內(nèi),漂石含量較多。巨厚卵石層中局部夾有粘性土、粉土層透鏡體。一般第四紀(jì)沖洪積卵石層下為礫巖和泥巖互層。其中礫巖層,雜色,呈中厚層狀,泥質(zhì)膠結(jié),膠結(jié)程度差,天然單軸抗壓強(qiáng)度為0.029~0.92MPa,分布連續(xù);泥巖1層,棕紅色,呈巨厚層狀,膠結(jié)程度差,遇水易軟化,自由膨脹率為26%~30%,有弱膨脹性,天然單軸抗壓強(qiáng)度為0.18~0.89MPa,分布連續(xù)。
1.3地下水概況
本次勘察鉆探深度范圍內(nèi),實(shí)測(cè)到一層地下水,地下水類(lèi)型為潛水,水位埋深23.8~24.1m,水位標(biāo)高19.99~20.83m,含水層主要為卵石層,含水層底板主要為泥巖層。本場(chǎng)區(qū)地下水位變化和北京市區(qū)總體變化趨勢(shì)一樣都呈下降趨勢(shì),但因?yàn)楹畬宇w粒大,滲透性好,其水位受自然和人為因素影響較大,歷史上大的降雨年份和官?gòu)d水庫(kù)放水時(shí)可使水位大幅回升。1995~1997年官?gòu)d水庫(kù)放水,本地區(qū)水位標(biāo)高曾一度達(dá)到36.0m左右,因此隨著地下水限采措施及大氣降水影響,地下水水位仍存在大幅上升的可能。該層地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性;對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋在干濕交替條件下具弱腐蝕性,在長(zhǎng)期浸水條件下具微腐蝕性。
2砂卵石地層物探方法實(shí)踐
2.1波速測(cè)試
采用RS-1616K(S)基樁動(dòng)測(cè)儀,單孔法測(cè)試,本場(chǎng)地布置了2個(gè)波速測(cè)試孔,測(cè)試各土層的剪切波速值和壓縮波速值,利用波速測(cè)試數(shù)據(jù),判定砂層和卵石層的密實(shí)度。本場(chǎng)地地面下20m深度范圍內(nèi)土層等效剪切波速Vse值為256.1m/s~257.9m/s,場(chǎng)地覆蓋層厚度dov﹤50m,建筑場(chǎng)地類(lèi)別為Ⅱ類(lèi)。根據(jù)波速測(cè)井成果可知場(chǎng)地表層構(gòu)成淺震低速層,在地表以下5.9m處,壓縮波速為373.5m/s、剪切波速為172.3m/s;潛水面附近20.09m處,壓縮波速為705.2m/s、剪切波速為349.7m/s;地表以下第四紀(jì)晚更新世沖洪積的巨厚砂卵石層(局部夾有粘性土層)速度相對(duì)較高,第三紀(jì)礫巖、泥巖互層其速度則更高,在地表下第四系與第三系地層分界面附近40.3m處,壓縮波速為1089.9m/s、剪切波速為605.7m/s;40.3m以深壓縮波速和剪切波速逐漸增高。
2.2地脈動(dòng)測(cè)試
在E08塔樓東南角、E09塔樓西南角布置2個(gè)地脈動(dòng)試驗(yàn)孔,6個(gè)地脈動(dòng)測(cè)試點(diǎn)(2個(gè)試驗(yàn)孔地面、孔內(nèi)21m處、40m處各一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)),測(cè)試地面及孔中不同深度的測(cè)點(diǎn)的東西、南北、垂直方向的位移幅值和地脈動(dòng)的卓越周期。根據(jù)測(cè)試報(bào)告,場(chǎng)地地面3個(gè)方向的脈動(dòng)卓越周期在0.375s~0.395s之間,地面下21m處3個(gè)方向的脈動(dòng)卓越周期為0.305s,地面下40m處3個(gè)方向的脈動(dòng)卓越周期為0.19s~0.195s之間;場(chǎng)地地面3個(gè)方向的的脈動(dòng)幅值在1.5×10-5m/s~3.0×10-5m/s范圍內(nèi),地面下21m處脈動(dòng)幅值為0.4×10-5m/s,地面下40m處脈動(dòng)幅值在0.4×10-5m/s~0.6×10-5m/s范圍內(nèi)。建議建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)避開(kāi)場(chǎng)地地基的微振卓越周期,以避免地基與建筑物產(chǎn)生共振。
2.3電阻率測(cè)試
為了解決大粒徑卵石層中地下水位較深的情況下量測(cè)的困難,布置了2個(gè)電阻率測(cè)試孔,從鉆孔電阻率測(cè)試成果圖中看出,地下水位以上非飽和卵石層視電阻率最大值一般在112~120Ω•m,地下水位以下的飽和卵石層視電阻率一般在10~12Ω•m,地面下23~25m處卵石層電阻率處于驟降狀態(tài),推測(cè)地下水位埋深可能在23~25m之間,與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)地下水位埋深較為接近。
2.4瞬變電磁法
TEM法屬于時(shí)間域電磁法,該方法對(duì)低阻反應(yīng)靈敏,更易于突出低弱的電阻率異常,適合劃分本場(chǎng)地的含水及富水區(qū)域。以L(fǎng)2線(xiàn)反演視電阻率斷面圖1為例,對(duì)場(chǎng)區(qū)已有勘察成果資料進(jìn)行綜合分析,可以看出在深度約23m至25m視電阻率等值線(xiàn)變化梯度較大推測(cè)為本工區(qū)的潛水面位置;本場(chǎng)區(qū)地下地層較為平緩,L2線(xiàn)右端大號(hào)測(cè)點(diǎn)的視電阻率等值線(xiàn)形態(tài)出現(xiàn)傾斜的原因分析可能是由于接近高壓線(xiàn)電磁噪聲的影響,導(dǎo)致曲線(xiàn)扭曲,影響了電阻率等值線(xiàn)的形態(tài)。其它各條測(cè)線(xiàn)視電阻率分布規(guī)律與L2線(xiàn)較為一致,其潛水面形態(tài)也較連續(xù)。此外對(duì)本場(chǎng)地各條測(cè)線(xiàn)的視電阻率進(jìn)行了不同深度(20m、25m、40m)的水平切片,得到視電阻率切片圖,本場(chǎng)地內(nèi)不同深度視電阻率在平面上的變化特征。視電阻率縱橫向的變化,可以看出場(chǎng)地由東北向西南潛水面具有逐步變淺的趨勢(shì)。另外從各個(gè)切片圖都可看到場(chǎng)區(qū)中部的兩個(gè)低阻異常,異常位置與地表布設(shè)的兩個(gè)鉆孔位置非常一致,推測(cè)為正在施工的鉆機(jī)及注水鉆孔所引起。從鉆孔資料可以看出第四系與第三系基巖分界面在40m左右,但是由于該處的上下兩層電阻率差異較小,依據(jù)TEM成果無(wú)法準(zhǔn)確劃分出第三系基巖界面,但是根據(jù)40m深的視電阻率切片圖,可以看出視電阻率等值線(xiàn)平面上分布不均勻,即在同一水平面含水情況是不均勻的。
2.5淺層地震法
(1)淺層折射波法淺層折射波地震法是地震勘探中的一種重要工程勘察方法,常用來(lái)探測(cè)覆蓋層(或低速層)的厚度,建筑地基、斷層和古河道的分布等工程地質(zhì)問(wèn)題。本次淺層折射波地震勘察的目的是區(qū)分第四系潛水面及第三系基巖界面。本區(qū)地層界線(xiàn)的劃分主要是根據(jù)實(shí)測(cè)解譯的波速并考慮現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)、鉆孔資料來(lái)劃分的。以DL1線(xiàn)為例進(jìn)行分析和說(shuō)明。第四系與潛水的分界面。由于場(chǎng)區(qū)位于古漯水河故道上,巖土破碎程度高、不完整、強(qiáng)度低,潛水面以上,縱波速度變化范圍為350~950m/s,潛水面處縱波速度約為950m/s,潛水面深度變化約為23~25m。第四系與第三系基巖分界面。第四系潛水面以下第三系基巖面以上為卵石,縱波速度變化范圍為950~1700m/s。第三系基巖面及以下為礫巖泥巖互層,巖石破碎程度較低、較完整。第三系基巖面處縱波速度約為1750m/s,深度變化范圍約為41~43m不等,自南向北有緩慢變深的趨勢(shì)。從DL1線(xiàn)反射剖面上可以看到,在100ms左右有一明顯的同相軸,結(jié)合折射波的速度和時(shí)間分析同相軸應(yīng)位于40m左右,推測(cè)為第三系基巖界面引起的反射波。其同相軸有起伏,而且略向大號(hào)(向東)傾斜,說(shuō)明第三系基巖界面不但有較小的起伏而且向東有較小的傾斜。從各條測(cè)線(xiàn)的綜合物探成果的對(duì)比可以看出:TEM法和淺震折射波法勘察成果均能較好地反映出第四系潛水面的分布,淺震折射波和反射波勘察成果均能較好地反映出第三系基巖面的分布。TEM法視電阻率可反映出第四系潛水面的分布形態(tài),但不能反映出第三系基巖面的分布,另外TEM法視電阻率能夠反映出場(chǎng)區(qū)內(nèi)地面以下第四系、第三系地層含水情況。根據(jù)面波勘察成果解譯出了場(chǎng)區(qū)內(nèi)約5~6.5m深處的填土層與卵石層的分界面分布形態(tài)。
2.6地基承載力估算
采用波速測(cè)井和地震勘探獲得了波速測(cè)井地層速度和地震地層速度。可以作為地基承載力計(jì)算的依據(jù)。通過(guò)波速測(cè)井地層速度和地震地層速度對(duì)卵礫石層承載力估算值與依據(jù)規(guī)范查表值對(duì)比可以看出,查表值還有提高的空間。
3結(jié)論
(1)現(xiàn)階段利用普通鉆進(jìn)手段難以查明卵礫石層的力學(xué)特征。采用波速測(cè)試、地脈動(dòng)測(cè)試、電阻率測(cè)試、瞬變電磁法、地震勘探法等鉆探的物探方法可得到相應(yīng)的一些物理力學(xué)參數(shù),為評(píng)價(jià)場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件進(jìn)行有益的嘗試,為類(lèi)似工程實(shí)踐提供借鑒與參考。
(2)折射波地震法和TEM法較好地解譯出了深度約23m潛水面及其分布形態(tài)。
(3)二維反射波和折射波地震法較好地解譯出了深度約40m的第三系基巖頂界面及其分布形態(tài)。根據(jù)面波勘察成果解譯出了場(chǎng)區(qū)內(nèi)約5~6.5m深處的填土層與卵石層的分界面分布形態(tài)。
(4)通過(guò)波速測(cè)井地層速度和地震地層速度對(duì)卵礫石層承載力進(jìn)行了估算,并與依據(jù)規(guī)范查表值進(jìn)行了對(duì)比,查表值還有提高的空間,為綜合確定卵礫石層承載力值提供了一種新的思路。
作者:郭紅梅 單位:北京城建勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司