吳光輝(貴州省建筑設(shè)計研究院有限責(zé)任公司,貴州貴陽550001)
山地建筑在建筑規(guī)劃時,工程場地平整會形成很多挖方和填方邊坡。由于山區(qū)的地質(zhì)條件復(fù)雜、地層變異性很大,不可預(yù)見的因素很多,因而場地邊坡的穩(wěn)定性對場地地基的穩(wěn)定和建筑物的安全影響巨大,因此山地建筑施工前一般應(yīng)對場地穩(wěn)定性進(jìn)行分析與評價。本文以貴州省茅臺酒股份有限公司“十三五”中華片區(qū)技改工程及其配套設(shè)施項目制曲片區(qū)2#制曲生產(chǎn)廠房場地為例,對建設(shè)場地的穩(wěn)定性做評價分析。
茅臺酒股份有限公司“十三五”中華片區(qū)技改工程及其配套設(shè)施項目制曲片區(qū)2#制曲生產(chǎn)廠房場地位于赤水河南岸,為典型貴州山區(qū)丘陵地貌,場區(qū)位于斜坡地段,場地高差大,總體呈南北向分臺階布置,2#制曲生產(chǎn)廠房整體呈南北向展布,建筑面積為一層8793m2,總建筑面積21000m2,建筑物特征為工字型建筑,兩端2-3F,中間4F,局部5F,最大柱荷載8500kN/柱,對沉降敏感,擬采用淺基礎(chǔ)及樁基礎(chǔ)。擬建2#制曲生產(chǎn)廠房為一般性工程,建筑物工程重要性等級為二級,基礎(chǔ)位于地下水位以上的斜坡地段,場區(qū)無斷層及巖溶等不良地質(zhì)情況,不良地質(zhì)作用一般發(fā)育,場地復(fù)雜程度為二級。
貴州省茅臺酒股份有限公司“十三五”中華片區(qū)技改工程及其配套設(shè)施項目制曲片區(qū)2#制曲生產(chǎn)廠房場地屬赤水河右岸之河谷斜坡地段,地形總趨勢由南東向北傾斜,地形起伏較大,原始地形坡度10°~15°,局部為陡坎,巖層產(chǎn)狀與坡面相切,地形坡度小于巖層傾角,部分地段可見基巖出露。
場區(qū)處于茅臺向斜的南東翼地帶,巖層呈單斜緩傾產(chǎn)出,地形坡向與巖層傾向基本一致,為一順向斜坡。由于受地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力等因素的影響,次生構(gòu)造如節(jié)理、褶皺等較發(fā)育,場區(qū)主要發(fā)育有260°∠86°、145°∠80°兩組節(jié)理,巖層的節(jié)理面常見鐵質(zhì)浸染或泥質(zhì)膠結(jié),場區(qū)未發(fā)現(xiàn)區(qū)域性斷裂構(gòu)造。
場地內(nèi)分布的地層主要為第四系素填土層,第四系耕植土層、第四系含大量風(fēng)化殘塊可塑粉質(zhì)黏土層、中侏羅統(tǒng)上自流井組(J2z)鐵質(zhì)粉砂巖及砂巖,其中根據(jù)巖石的完整程度和風(fēng)化程度,將中侏羅統(tǒng)自流井組分為強風(fēng)化鐵質(zhì)粉砂巖、中風(fēng)化鐵質(zhì)粉砂巖、強風(fēng)化砂巖、中風(fēng)化砂巖。
強風(fēng)化鐵質(zhì)粉砂巖呈紫紅色,主要由泥質(zhì)膠結(jié),局部含鐵質(zhì),砂質(zhì)較少,中~粗粒結(jié)構(gòu),薄層狀,巖質(zhì)極軟,巖體破碎。中風(fēng)化鐵質(zhì)粉砂巖呈紫紅色,主要由泥質(zhì)膠結(jié),局部含鐵質(zhì),砂質(zhì)較少,中~粗粒結(jié)構(gòu),薄層狀,巖質(zhì)軟,巖芯呈塊狀、柱狀。巖體主要結(jié)構(gòu)面為層面,層面結(jié)合程度較差,2~3組結(jié)構(gòu)面的平均間距0.4m~0.8m,巖體較破碎,局部含泥質(zhì)較重,巖體基本質(zhì)量等級為Ⅳ級。強風(fēng)化砂巖呈黃、淺黃色,主要由長石、鈣泥質(zhì)膠結(jié),中-粗粒結(jié)構(gòu),薄層-中厚層狀,巖質(zhì)極軟,主要分布于制曲廠房東北側(cè),零星分布于南側(cè)。中風(fēng)化砂巖呈灰色、灰黃色,主要由鈣質(zhì)膠結(jié),局部含硅質(zhì),中~粗粒結(jié)構(gòu),中厚層狀,巖質(zhì)較硬,巖芯呈塊狀、柱狀。巖體主要結(jié)構(gòu)面為層面,層面結(jié)合程度較差,2~3組結(jié)構(gòu)面的平均間距0.4m~1.0m,巖體完整程度為較破碎,巖體基本質(zhì)量等級為Ⅳ級。該層砂巖多呈透鏡體狀夾于紫紅色的鐵質(zhì)粉砂巖中,但其巖質(zhì)較硬。
擬建場地呈階梯狀展布,場地周邊具有東側(cè)高、其余三側(cè)低的地形地貌特征,場地位于赤水河右岸斜坡地帶。距赤水河約900m,擬建場區(qū)高于赤水河河面120m~180m以上,赤水河為該地區(qū)地下水排泄基準(zhǔn)面,場地內(nèi)未見地表水水體,但在雨季時地表水可在場地內(nèi)匯集形成沖溝,因此地表水對擬建物的施工影響較大,需完善排水及截水系統(tǒng)。場區(qū)為地下水補給和徑流區(qū),沒有穩(wěn)定的地下水位,地下水主要為黏土上層滯水,上層滯水的來源為大氣降水,通過第四系殘坡積層,巖石層面,節(jié)理裂隙下滲補給,地下水的徑流方向由南向北,最終下滲進(jìn)入赤水河,上層滯水在雨季會軟化邊坡結(jié)構(gòu)面,降低結(jié)構(gòu)面抗剪強度,同時增大土體重度,增加水壓力。場區(qū)均為非可溶巖,未見巖溶發(fā)育。
場地內(nèi)上覆土層為可塑黏土層,平均厚度大于3.0m,小于50.0m,場地內(nèi)地層連續(xù),未發(fā)現(xiàn)斷層,場地穩(wěn)定性良好,地勢開闊、平坦,根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗并結(jié)合場地鉆探結(jié)果,依據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2010),擬建場地土類型為中軟土,場地類別為Ⅱ類,場地抗震設(shè)防烈度為6°,屬抗震一般地段。
根據(jù)場地巖土單元的質(zhì)量特征及其在平面與剖面上的組合關(guān)系,結(jié)合上部結(jié)構(gòu)特征,進(jìn)行持力層的選擇。素填土由于為近期回填,結(jié)構(gòu)松散,承載力低,不宜作天然持力層。耕植土由于土層較薄,承載力較低,不宜作天然持力層??伤芊圪|(zhì)黏土含大量風(fēng)化殘塊,風(fēng)化殘塊含量≥30%,其厚度在0.0~3.0m之間,場區(qū)分布極不均勻且承載力低,不宜作天然地基持力層。場地強風(fēng)化巖層工程性能較差,承載力低,厚度較小,極不均勻,不宜作地基持力層。場地中風(fēng)化巖體強度好,巖層厚連續(xù)、穩(wěn)定,物理力學(xué)性質(zhì)變化小,承載力較高,建筑性能較好,并且局部場地基巖出露,是本場地最適宜的地基持力層。因此,建議選用中風(fēng)化基巖作為持力層。
考慮擬建物柱荷載較大,宜以中風(fēng)化基巖作地基持力層,基礎(chǔ)類型可根據(jù)平場后中風(fēng)化基巖的埋置深度確定,小于3m的可采用獨立基礎(chǔ)等淺基礎(chǔ)形式,大于3m的可采用樁基礎(chǔ),將上部荷載傳至下部穩(wěn)定的中風(fēng)化基巖上。
場地及附近無全新世以來的活動斷裂,場地及周邊無影響建筑物安全的滑坡、崩塌、泥石流、地下采空區(qū)等不良地質(zhì)現(xiàn)象存在,場地內(nèi)無地質(zhì)應(yīng)力作用,節(jié)理裂隙較發(fā)育、地層巖性變化及中風(fēng)化基巖面起伏對場地基巖完整性有一定影響,但經(jīng)過一定技術(shù)措施處理后,可消除其對場地穩(wěn)定性的影響。場地處于斜坡地帶,經(jīng)過分級放坡和分級支擋后,形成幾個穩(wěn)定的平臺,在平臺上修建建筑物,基礎(chǔ)需要穿過各級平臺的順巖層產(chǎn)狀的可能滑動面深度,才能保證整體穩(wěn)定。
場區(qū)擬建的2#廠房基礎(chǔ)置于下伏基巖上,其地基穩(wěn)定性將由巖體的風(fēng)化破碎程度、強風(fēng)化巖層的厚度、中風(fēng)化基巖面起伏情況決定。場地大部下伏基巖連續(xù)穩(wěn)定,巖體破碎~較破碎,發(fā)育有厚度不等地強風(fēng)化巖層,但將基礎(chǔ)穿越該強風(fēng)化巖層將基礎(chǔ)置于穩(wěn)定的中風(fēng)化基巖上是可行的。
由于擬建場地下伏基巖是良好的地基持力層。場地內(nèi)不良地質(zhì)現(xiàn)象主要為順層邊坡對基礎(chǔ)埋深的影響,把基礎(chǔ)埋置于順層面的臨空高度以下后,可消除其對建筑物的影響,基礎(chǔ)穿越強風(fēng)化巖層后將基礎(chǔ)置于穩(wěn)定的中風(fēng)化基巖,場地地基穩(wěn)定,可以進(jìn)行一般建筑。
a.場區(qū)內(nèi)無破壞性斷裂構(gòu)造通過,亦無塌陷、泥石流、滑坡等不良地質(zhì)現(xiàn)象,區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定。但場地順層邊坡問題突出,必須在處理好邊坡穩(wěn)定后,場地可以進(jìn)行一般建筑?;A(chǔ)埋深尚需考慮巖體順層面的影響,埋置于順層面的臨空高度以下,基礎(chǔ)才能達(dá)到穩(wěn)定。
b.場地地震基本烈度為6°,屬抗震一般地段,場地類別為Ⅱ類,場地土類型為中軟土。
c.可塑黏土和強風(fēng)化巖層承載力較低,較難滿足上部荷載的承載要求,不宜作為地基持力層,若選用摩擦型基礎(chǔ),可考慮其側(cè)阻力;場地的中風(fēng)化鐵質(zhì)粉砂巖作為地基持力層。
a.根據(jù)場地巖土構(gòu)成及建筑物的結(jié)構(gòu)特點,場地大部分區(qū)域為挖方區(qū),挖方后局部中風(fēng)化基巖出露,基礎(chǔ)形式可采用淺基礎(chǔ)??拷鼒龅乇蔽鱾?cè),邊坡支擋形成且局部位置回填土較厚,建議采用樁基礎(chǔ)。靠近下排支擋較近的基礎(chǔ)建議為樁基礎(chǔ),需要穿過較厚的中風(fēng)化基巖。
b.由于2#制曲生產(chǎn)廠房A軸線基礎(chǔ)樁離下?lián)踔鯓遁^近,為了消除或減小基礎(chǔ)樁樁側(cè)阻力引起的支擋樁的附加荷載,建議采用能降低摩阻力的涂料及薄膜隔離層施工工藝。