临港开发区软弱土地基处理 —— 以产业总部基地为例(高飞)

摘要:beplay|娱乐官网临港经济技术开发区产业总部基地在地质勘查过程中出现若干地质问题:地下水位变化影响基础设计,试桩结果与钻孔柱状图中的地层分界线不一致,下部液化砂土层与持力层深度及厚度不明确等等。为此,采取阅读资料,现场踏勘,与相关人员交谈等调查研究的方式深入了解问题,初步确定局部钻孔并未查明地层的情况,并结合该场地复杂的地质条件及项目进度安排,提出相关建议,为产业总部基地项目的顺利推进指出方向。

关键词:地下水  软弱土  试桩  地基处理

7月28日,设岗单位调整到项目运营管理中心,结合自身专业(岩土工程),以及临港目前正在推进的创新孵化基地(产业总部基地)项目,确定研究课题“临港开发区软弱土地基处理”。产业总部基地这个建设项目,主体建筑分为研发展示中心、科创大厦A座,科创大厦A座裙楼、数据中心及地下室。7月,地质勘察单位刚提交了地质勘察报告,报告中的数据、图表等表明当地的地质条件十分复杂,深部有广泛的软弱土层分布,且在后面的试桩试验时发现,一些桩位上的地基承载力所反映的土层参数与报告不一致,这导致整个总部基地的基础设计不能及时推进(仅停留在初步设计阶段,而没有可靠数据和良好地质条件,不能进入详细设计及施工图设计阶段),上部结构的设计工作也就不能开展。经了解,由于产业总部基地的地质情况极为复杂,估算地基基础处理所需费用约1.1亿元,投资变更达到总预算的10%以上,属于重大变更。在项目前期阶段,已经就勘察工作、基础处理方案、地勘报告做了数次专家论证会议,但尚未形成较为一致的处理意见,未对地质难题的增加预算给出强有力支持。


1.项目概况

本项目建于四川省beplay|娱乐官网市,由研发展示中心、科创大厦A座、数据中心组成,均设1层地下室,地下室连为一个整体。地下室使用功能为设备用房和停车库。

图1 项目拟建场地位置


图2 项目效果图


根据四川省川建勘察设计院提供的beplay|娱乐官网临港总部基地项目岩土工程初步资料,地基土各土层埋深、厚度和力学性能介绍:

(1)第四系全新统:

杂填土1:杂色,稍湿~湿,以粘性土为主,含少量建渣、及植物根系,局部为施工换填的中等风化泥岩及砂岩块石。

耕土2:灰褐色,湿,以粘性土为主,结构松散表层含有植物根系。

(2)第四系全新统冲洪积:

淤泥②1:灰黑色,流塑,土质较均,稍有光滑,干强度和韧性中等,具臭味,含少量植物残体保存较好,含腐殖质,含少许铁锰质斑点,比重轻,孔隙大,分散度高,全场地分布。

可塑粘土②2:灰黑色,可塑状态,稍湿,含少量铁锰氧化物,韧性及干强度高,切面光滑,无摇震反应,在场地局部地段分布。

泥炭质土②3:暗黑色、黑色,湿,主要为在多水环境下不同分解的植物所组成的细粒土,孔隙较大,有机质含量10%~60,轻微腥臭味。

粉土②4:褐黄色、灰黑色,松散,湿,含云母碎片,摇震反应中等,无光泽反应,干强度中等,韧性低,底部渐变为薄层的粉细砂。

粉砂;灰黑色:松散,湿,颗粒大部分分散,少量胶结,以长石、石英为主,含少量云母片。该层主要分布于泥岩层层顶以上。

(3)侏罗系沙溪庙组

强风化泥岩1:原岩结构较清晰,裂隙发育,其上部风化呈土状、块状。隙间充填褐色氧化铁薄膜等,局部包含中风化硬块。上部冲击钻尚可钻进,岩体较破碎;其下泥岩风化程度有所减弱,已不具有塑性,多呈碎块状,沿裂隙带夹薄层全风化泥岩,局部夹有中等风化硬块,岩性软硬不均。钻探取芯多呈碎块或短柱状,锤击声闷,手稍用力可折断,锤轻击易碎,冲击钻进困难。

中等风化泥岩2:岩体结构清晰,岩体较完整,局部夹有薄层砂岩,该互层钻探取芯多呈10~750px短柱状,少量为碎块或中柱状,岩芯采取率一般为70%左右,岩石质量指标(RQD)一般为35~60%。岩芯用手难以折断,锤稍用力敲击可碎,冲击钻进不能进尺。

根据现场测得水位及地区水位资料,研发展示中心抗浮水位按308.60m考虑,科创大厦A座抗浮水位可按309.90m考虑,数据中心抗浮水位可按309.30m考虑。

研发展示中心、科创大厦A座及辅助楼,预计基底附近为淤泥、泥炭质土、粉质粘土、粉砂、强风化泥岩、中等风化泥岩。淤泥取100m/s,粉质粘土取150m/s,泥炭质土取100m/s,粉土取150m/s,粉砂取150m/s,强风化泥岩取280m/s场地内等效剪切波速值为110m/s~150 m/s,按《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)第4.1.6条可判定,场地土属软弱土,建筑场地类别属Ⅲ类。综合判定场地属建筑抗震不利地段。该软弱土经过处理后,亦可按建筑抗震一般地段考虑。

根据勘探结果,建议拟建研发展示中心可采用桩基础或复合地基基础,以强风化泥岩1或中等风化泥岩2作为基础持力层;拟建科创大厦A座可采用桩基础或复合地基基础,以中等风化泥岩2层作为基础持力层;拟建数据中心可采用天然地基独立柱基础,以中等风化泥岩2作为基础持力层。

(1)由于泥岩软化系数较小,管桩基础设计时桩端嵌入深度不宜过深,单桩承载力不宜过大,对原有泥岩持力层尽量少扰动。建议通过试桩方式以确定管桩相关参数,以便指导施工、及时调整方案。

(2)由于场地内有深厚的饱和软土层,管桩设计时应充分考虑桩周土体沉降引起的负摩阻力产生不利影响。建议考虑采取必要措施以减小其不利影响,避免对拟建物产生破坏作用。

(3)考虑到拟建物的特殊性,为尽可能减小桩对桩间土体及桩端泥岩层的扰动,同时更直观的观测每根桩的承载力,建议预应力管桩施工优先选择静压桩施工工艺。

(4)根据现场测得水位及地区水位资料,研发展示中心抗浮水位按308.60m考虑,科创大厦A座抗浮水位可按309.90m考虑,建议采用抗浮桩或回填大比重的填料(如炉渣、矿渣)进行抗浮设计,抗浮桩设计参数可采用表1相关数据;数据中心抗浮水位可按309.30m考虑,建议采用抗浮锚杆进行抗浮设计。

岩土层地基承载力和主要力学参数推荐值表  表1

土层名称

重度

γ

(kN/m3)

地基承载力

特征值

fak(kPa)

压缩

模量

Es

(MPa)

变形

模量

E0

(MPa)

抗剪强度指标

预应力管桩

负摩阻力系数ζn

粘聚力

标准值

Ck

(kPa)

内摩擦角标准值φk

(度)

极限端阻力

标准值qpk

(kPa)

极限侧阻力

标准值qsik

(kPa)

杂填土1

17.5

/

/

/

/

/

/

/

/

耕土2

17.5

/

/

/

/

/

/

/

/

淤泥②1

14.5

60



4

3

/

20

0.25

可塑粉质粘土②2

18.5

120



22

12

/

55

/

泥炭质土②3

12.0

60



/

/

/

20

0.25

粉土②4

18.5

80



15

18

/

25


粉砂

18.0

100



0

28

/

22


强风化泥岩1

22.5

300



50

25

6500

150


中等风化泥岩2

24.0

600



200

35

9500

200



2.问题描述

地质勘查单位四川省川建勘察设计院于2016年7月提交了该项目的岩土工程勘查报告,并于7月在原始场地开展试桩试验,但是,在开展施工前期准备工作和试桩试验中,逐步发现以下问题:

(1)该报告中提出的地下水水位308.6米(抗浮水位,绝对标高)依据不足,且考虑与周围白沙堰不存在水力联系,未考虑周边汇水对场地地下水位的影响(地表溪流汇入,自然降水等),该水位直接影响到地下室底板的抗浮设计。

(2)在部分点位上,根据试桩得到的持力层深度与地质勘察报告中提出的持力层深度相差较远,使得在某些点位上要增加桩基埋深,以至更改基础形式,提高造价。

(3)地勘报告显示,在场地深部存在可液化的砂土层,但是标贯试验并未对该土层提出明确的处理措施,使得未来增加风险。

3.调研过程

确定该调研课题后,主要采取阅读资料,现场踏勘,与相关人员交谈等方式深入了解问题,通过较为深入的调查研究,初步了解了该项目的基本情况。

(1)阅读资料

主要阅读了地质勘查单位提交的地质勘察报告,以及有关该项目的前期规划资料、项目推进过程中各项会议的会议纪要、下发文件等等。同时,积极查阅相关规范,如《建筑抗震设计规范》、《岩土工程勘察规范》等等,对比地质勘察报告中的结论和设计建议,提出其中存在的问题。通过阅读上述资料,对产业总部基地的基本情况有了一个较为全面的了解,包括工程筹划、进度控制、结构特点等,尤其是钻探点位的布置与未来上部建筑的关系,重点查看某些关键点位(如建筑阳角处,荷载较大的柱子处)上的数据。


图3 钻探点平面位置示意图


(2)现场踏勘

多次与分管领导、项目总工、业主代表等到产业总部基地的工地进行现场踏勘,实地查看钻孔布置情况、地表水补充情况、试桩情况等等,对现场的进度、施工单位编制的施工组织、该场地近期工程措施等等。


  图4 现场试桩桩基    


        

图5 静压试验


(3)与相关人员交谈

在临港期间,广泛接触该项目的分管领导、项目总工、业主代表、施工单位项目经理、施工员等,限于时间仓促,未能与地质勘察单位的项目负责人、技术负责人、设计单位相关人员接触交流。通过深入沟通,了解了该场地近年来(尤其是临港经济技术开发区成立以来)的地质历史,受附近白沙堰的水力影响,勘察和施工单位对建设任务的完成情况等等.


图6 随总工与施工单位管理人员、技术员深入交流


4、初步结论及建议

通过前期较为深入的调研过程,针对该项目遇到的地质难题,逐步形成一些意见,并初步形成相关结论,建议项目可有步骤地继续推进,主要如下:

(1)关于地质勘察报告:

a)管理单位(勘察监理)缺失(没有签章),需要确认,并提醒业主今后重视监理的职能,严格按照建设程序办事,对重大项目的建设全过程应当请监理。

b)部分工作量统计失误,如场地及岩芯照片16张(应为24张),钻孔柱状图24张(应为16张)等等

c)在区域地质构造图上,拟建场地的位置显然不对(指向了江安县附近),可能导致误判本场地附近的地质构造如断层、滑坡等。

d)本工程的地基复杂程度为一级(复杂),按照《岩土工程勘察规范》,详细勘察钻探点间距为10-15米,而报告中,从钻孔平面布置图上看到,点间距基本上15-30米,这是按照二级(中等复杂)的要求布点了。

(2)关于项目推进建议

由于产业总部基地项目是临港经济技术开发区的龙头项目,该项目的顺利推进事关重大,项目拖延一天,就会对业主造成不可估量的损失。在当前场地遭遇复杂地质条件的情况下,不可因噎废食,应当分析各单体建筑独立开展设计施工的可行性,有步骤的编制施工组织计划,尽量避免窝工停工。

a)数据中心位于该场地中地质条件较好的东南角,根据地质勘查报告,数据中心所处场地有强风化基岩出露,将表层风化带清除后,即可开展正常施工,且由于中风化带(持力层)埋深浅,基础形式简单,因此可以对数据中心先行设计施工,关于地下室的问题,可以考虑设临时封堵墙,将来科创A座和研发展示中心建成后,拆除封堵墙即可。

b)为了便于施工,同时切断场地积水的来源,建议先修建场地周边道路,将周边汇水导排至其他地方,解决场地内的积水问题。同时充分考虑到预埋管线,强弱电线缆等的布置,周边道路的景观要保持与产业总部基地的整体风格一致。


图7 参加产业总部基地周边三条道路初步设计项目评审会议


c)场地南侧濒临白沙堰,该部分的景观改造工程对岩土工程的要求较低,可以先行开展,完成该部分景观改造后,可以拆除南侧围挡,外侧道路上即可直接看见场地内的形象进度,便于展示工程进展。

d)在数据中心、周边道路,白沙堰景观在开展工作时,积极对科创A座和研发展示中心的地质难题开展研究、攻关和论证等工作,确保尽快形成可操作的地基处理方案,进而开展设计施工工作。

(3)关于召开专题论证会

该项目拟针对岩土工程、基础工程、结构工程召开专题论证会,当务之急,是要尽快解决遇到的地质难题,因此应该尽快筹备召开岩土工程专题论证会,继而召开基础工程专题论证会。

a)充分考虑前期准备工作,先拟定邀请专家名单,由于本项目此前已经召开数次论证会,但是由于地勘资料不完善,地质条件确实复杂等原因,并未对该场地的软弱地基形成有效的、可操作的处理方案。本次以专题论证会为契机,一定要形成确定的地基处理方案。为此应当邀请省内知名岩土工程专家,建议到成都院、西南院邀请专家,召开高规格会议。

b)确定专家名单后,应当指定专人与专家积极对接、沟通,将项目的各资料先送给专家,让其审阅,听取专家意见后,如果需要补勘,尽快安排,并全程跟踪监督,确保补勘的数据真实可信,为专家判断和决策提供依据。

c)关于地勘单位提交的地质勘察报告的可信度问题,应当由该单位正面回答,对其中的问题进行解释。对于地质勘察单位的某些原始勘察记录,需要调取查阅,便于全面掌握最真实最直接的地质情况,并对地质勘察报告中存在的一些疑问正式发函询问地质勘察单位。由于其中钻孔柱状图与现场地质条件差别较大,建议在补勘过程中再次对现场地质条件进行判断,如果确实是由于地质条件复杂,那应当形成附近场地工程建设的典型案例,及早告知附近项目,而如果证据确凿,证实前期钻探某些数据不可信,应当与地勘单位严正交涉。

附件

参考文献:

[1]《创新孵化基地(产业总部基地)岩土工程勘察报告》

[2]《岩土工程勘察规范》

[3]《建筑抗震设计规范》

[4]《建筑地基基础设计规范》

[5]产业总部基地项目工程试桩情况汇总表

[6]创新孵化基地(产业总部基地)初步设计图、说明

[7]beplay|娱乐官网临港产业总部基地(一期)经济技术指标

[8]关于开展beplay|娱乐官网临港创新孵化基地(产业总部基地)专题专家论证会的请示

[9]关于beplay|娱乐官网临港创新孵化基地(产业总部基地)和beplay|娱乐官网市商业银行工程地勘专题专家论证会的会议纪要

[10]关于beplay|娱乐官网临港创新孵化基地(产业总部基地)地基处理方案专家论证会的会议纪要

[11]关于beplay|娱乐官网临港《创新孵化基地(产业总部基地)岩土工程勘察报告》及地基基础工程专题专家论证会的联系函