房屋建筑物与构筑物岩土工程勘察.ppt

第七章 各类建筑岩土勘察 第一节 概述 第二节 地基承载力确定 第三节 地基沉降计算 第四节 桩基岩土工程问题分析 第五节 深基础开挖的岩土工程问题 第六节 房屋建筑物、构筑物勘察要点 第一节 概述 建筑物和构筑物： 一般房屋、高层建筑、大型公用建筑、工业厂房及烟 囱、水塔、电视塔等高层建筑物； 特点：高度大、荷载大、基础埋深大； 1.1 地基变形 沉降量 独立基础或刚性很大的基础中心的沉降量； 沉降差 相邻两个两个桩基的沉降量之差； 倾斜 独立基础在倾斜方向基础两端点的沉降差与其 距离的比值； 局部倾斜 砖石承重结构墙沿纵墙 5 10cm内基础两 点的沉降差与其距离的比值； 平均沉降 有三个以上 独立基础（或条形基础的几个地方）的沉降量按基础底 面积加权所得沉降； 相对弯曲 砖石承重结构和基础的弯曲部分的矢高与 其长度之比值； 第一节 概述 1.2 高层建筑的基础类型 土层 ： 箱型基础 、 桩基础 、 箱型 +桩复合基础 基岩 ： 锚桩基础 、 墩基础 1.3 建（构）筑物的岩土工程评价 （ 1）区域稳定性问题 （ 2）斜坡和地基稳定性问题 （ 3）建筑物的配置问题 （ 4）地下水侵蚀问题 （ 5）地基施工条件问题 第一节 概述 第一节 概述 1.4 影响地基施工条件的主要因素 土体结构特征 土体各类及特性 水文地质条件 基坑开挖深度 挖掘深度 施工速度及坑边荷载 第一节 概述 1.5 岩土工程分析评价 在岩土工程勘察测试的基础上进行的 岩土工程问题 分析评价 ，是岩土工程勘察报告的精髓和关键。 建筑物：地基稳定性 (地基承载力和沉降变形 ) 桩基础：桩基的相关问题进行岩土评价。 强震区：评价场地的地震效应。 第二节 地基承载力确定 1.1 地基承载力 KPa或 KN/m2 地基承载力 ：是指地基受荷后塑性区 (或破坏区 )限制 在一定范围内，保证不产生剪切破坏而丧失稳定性， 且地基变形不超过允许值时的承载力。 地基土单位面积上所能承受荷载的能力。 地基承载力基本值（ f0）： 按有关规定宽度 （ b3m ），埋深（ d0.5m ）条件下的承载力，可以 查规范； 地基承载力标准值（ fk）： 按有关规范规定的标准方 法试验经统计处理后的承载力值； 地基承载力设计值（ fv）： 是标准承载力经深宽修正 后的地基承载力值，或按荷载试验和实际基础宽度按 理论公式计算所得的地基承载力值 ； 极限承载力 ：地基处于极限平衡状态下所受的荷载； 容许承载力 ：在保证地基稳定的前提下，建筑物的沉 降量不超过容许值时单位面积上所承受的荷载； 1.2 地基承载力的确定 (1)按理论公式： 第二节 地基承载力确定 设计值 承载力系数 第二节 地基承载力确定 、 0 地基土以下和以上地基土的重度 (KN/m2)； b 地基的宽度 (m)； d 基础的埋深 (m)； ck 基底下一倍基础深度范围内土的内聚力标 准值； 对于 高层建筑 ，按下式计算 第二节 地基承载力确定 第二节 地基承载力确定 极限承载力 Fu 极限承载力； Nr Nq Nc 承载力系数 (可查表 )； r q c 基础形状系数 (查表 )； (2)按原位测试确定地基土的承载力 用静力触探、标贯、动探等原位测试方法确定地基土 承载力，采用的是 经验公式 ： 静力触探 可采用 比贯入阻力 ps来确定地基土承载力； 建筑地基基础设计规范 GBJ7-89中没有 f0 ps之间 关系式。选择不同地区的经验公式。 第二节 地基承载力确定 第二节 地基承载力确定 标贯试验 (N)和圆锥动力触探 (N10)也采用经验公式。 GBJ7-89规定。 重型动探 (N63.5)没有通用公式 N63.5 3 4 5 6 8 10 12 碎石土 fk 140 170 200 240 320 400 480 中粗砂 fk 120 150 200 240 320 400 第二节 地基承载力确定 (3)按地基规范承载力确定地基承载力 对岩石和碎石土根据野外鉴别； 强风化 中等风化 微风化 硬质岩石 500-1000 1500-2500 4000 软质岩石 200-500 700-1200 1500-2000 稍密 中密 密实 卵石 300-500 500-800 800-1000 碎石 250-400 400-700 700-900 圆砾 200-300 300-500 500-700 角砾 200-250 250-400 400-600 第二节 地基承载力确定 根据室内岩石的物理指标；（含水量、孔隙比、液 性指数、天然含水量等）；要乘回归修正系数。 第二节 地基承载力确定 根据标贯试验锤击数 N查表； 砂土 N 10 15 30 50 中、粗砂 180 250 340 500 粉、细砂 140 180 250 340 粘性土 N10 15 20 25 30 fk 105 145 190 230 素填土 N10 10 20 30 40 fk 85 115 135 160 第二节 地基承载力确定 1.2 岩石地基承载力确定 岩样尺寸 500 100mm，测定岩石饱和单轴抗压强度 f 岩石地基承载力设计值； 折减系数；完整 0.5，较完整 0.2 0.5，破碎 0.1 0.2 frk 岩石饱和抗压强度标准值； 第二节 地基承载力确定 1.3 地基承载力宽度和深度修正 基础 b3m ， h0.5m 当设计值 0 0 ( 3 ) ( 0.5 ) k b d bd k f f b d f f 、 修正系数； 标准值； 设计值； 、 地基上下土的重度； 1 . 1 = 1 . 1kkf f f f 时，可取 第三节 地基沉降计算 1、计算目的 是为了预测建筑物建成后基础的沉降量 (包括 差异沉降 )是否超过建筑物安全和正常使用所规定 的允许值。 常用方法： 分层总和法 ； 平均附加应力系数 压缩模量、压缩系数 e-p曲线来推算 第三节 地基沉降计算 1、利用平均附加应力系数和压缩模量 第三节 地基沉降计算 第三节 地基沉降计算 地基沉降计算深度满足下条件： 第四节 桩基岩土工程问题分析 1、桩基类型 按材料分： 木桩、混凝土桩、钢桩、钢筋 混凝土桩。 按施工方法分： 灌注桩 和 预制桩 按荷载传递方式分： 摩擦桩 和 端承桩 按成桩方式分： 挤土桩、非挤土桩、部分 挤土桩 灌注桩 ： 沉管灌注桩、大直径桩、扩孔灌 注桩 第四节 桩基岩土工程问题分析 第四节 桩基岩土工程问题分析 2、持力层选择 硬塑 -坚硬状态的低压缩性粘土和粉土层； 中密以上的砂土和碎石层，中微风化基岩； 第四纪土层做持力层时，其厚度超过 6-10桩 直径； 扩底墩持力层厚度超过 2倍墩底直径； 持力层下有软弱地层时，考虑其变形和沉降； 第四节 桩基岩土工程问题分析 3、单桩承载力确定 桩本身强度 和 土对桩的支撑力 3.1静荷载试验 (桩载 ) 先打试验桩，分级荷载试验，直止桩发生破坏，绘 制荷载 -沉降 (P-S)曲线来确定竖向极限承载力。 (1)对于陡降曲线 P-S，取曲线明显下降的起始点 对应的荷载； (2)根据沉降量来确定；缓降曲线一般取 S=40mm， 对应的荷载； 第四节 桩基岩土工程问题分析 直径 d800mm，取 S=0.05d所对应荷载； (3)根据 S-lgt曲线尾部明显向下弯曲前一级荷载； 3.2 静力分析法 (经验公式 )： 根据原位测试和土的物理力学性质指标与承载力参 数之间关系来确定。 4、桩的负磨擦阻力 当桩周围的土体发生下沉，土体的沉降速率大于 桩的下沉速率时，在桩侧土体将对桩产生向下的磨 阻力，从而增加桩的负荷。 第四节 桩基岩土工程问题分析 产生原因： 欠固结软粘土或新填土的自重固结，或者浸 水导致土体结构破坏，强度降低而引起的固结； 大面积堆载使桩周围土层下沉； 正常固结软粘土地区地下水位全面下降，有 效应力增加引起土层下沉； 湿陷性黄土引起的下沉； 第五节 深基坑开挖的岩土工程问题 1、基坑围护体系 节约施工空间 (不放坡开挖 )； 保护相邻部位已有构筑物和地下设施的安全； 减少基底隆起； 利用支护结构控制地下水； 利用支护作为永久性结构的一部分； 2、基坑围护结构 基坑围护体系一般包括： 挡土体系 和 防止水体系 基坑围护结构： 放坡开挖 、 悬壁式围护结构 、 重 力式 、 内撑式 、 外支撑式 、 土钉墙围护结构 。 第五节 深基坑开挖的岩土工程问题 (1)放坡开挖 (2)悬壁式围护结构 第五节 深基坑开挖的岩土工程问题 (3)水泥土重力式围护结构 (4)内撑式围护结构 第五节 深基坑开挖的岩土工程问题 (5)拉锚式围护结构 (6)土钉墙围护结构 第五节 深基坑开挖的岩土工程问题 3、基坑降水 (1)明沟排水 (2)井点降水 4、基坑隔水 第六节 房屋建筑物 (构筑物 )勘察要点 1、勘察内容 (1)查明场地和地基的稳定性、地层结构、持力 层和下卧层的工程特性、土的应力历史和地下水条件 以及不良地质作用等； (2)提供满足设计施工所需的岩土参数，确定地 基承载力，预测地基变形性状； (3)提出地基基础、基坑支护、工程降水和地基 处理设计与施工方案的建议； (4)提出对建筑物有影响的不良地质作用的防治 方案建议； (5)对于抗震设防烈度等于或大于 6 度的场地， 进行场地与地基的地震效应评价。 第六节 房屋建筑物 (构筑物 )勘察要点 2、勘察阶段 建筑物的岩土工程勘察宜分阶段进行 , 可行性研究勘察 应符合 选择场址方案 的要求； 初步勘察 应符合 初步设计 的要求； 详细勘察 应符合 施工图设计 的要求； 场地条件复杂或有特殊要求的工程，宜进行施工勘察。 (1)可行性研究勘察阶段 重点 ：对场地 稳定性 和 适宜性 做出评价 第六节 房屋建筑物 (构筑物 )勘察要点 (2)初勘阶段 确定建筑物的平面位置 建筑物的地基类型 不良地质现象防治方案 对建筑作出的稳定性岩土评价 勘探工作 勘探点、线、网布置原则： a.勘探线应垂直地貌单元、地质构造和地层界 线布置； 第六节 房屋建筑物 (构筑物 )勘察要点 地基复杂程度等级 勘探线间距 勘探点间距 一级 (复杂 ) 二级 (中等复杂 ) 三级 (简单 ) 50 100 75 150 150 300 30 50 40 100 75 200 b. 每个地貌单元均应布置勘探点，在地貌单元交接 部位和地层变化较大的地段，勘探点应予加密 . c.在地形平坦地区，可按网格布置勘探点； 工程重要性等级 一般性勘探孔 控制性勘探孔 一级 (重要工程 ) 二级 (一般工程 ) 三级 (次要工程 ) 15 10 15 6 10 30 15 30 10 20 第六节 房屋建筑物 (构筑物 )勘察要点 当遇下列情形之一时，应适当增减勘探孔深度： a.当勘探孔的地面 标高 与预计整平地面标高 相差较 大 时，应按其差值调整勘探孔深度； b.在预定深度内遇 基岩 时，除控制性勘探孔仍应钻 入基岩适当深度外，其他勘探孔达到确认的基岩后即 可终止钻进； c.在预定深度内有厚度较大 ,且 分布均匀的坚实土 层 (如碎石土、密实砂、老沉积土等 )时，除控制性勘 探孔应达到规定深度外，一般性勘探孔的深度可适当 减小； 第六节 房屋建筑物 (构筑物 )勘察要点 d.当预定深度内有 软弱土层 时，勘探孔深度应适 当增加，部分控制性勘探孔应穿透软弱土层或达到预 计控制深度； e.对 重型工业 建筑应根据结构特点和荷载条件适 当增加勘探孔深度。 取样原则 a.取样点和试验点平面上均匀分布； 1/4 1/2 b.每层土均得采取土试样或进行原位测试。 N6 个 第六节 房屋建筑物 (构筑物 )勘察要点 3、详细勘探 详细勘察应按单体建筑物或建筑群 提出详 细的岩土工程资料和设计、施工所需的岩土参 数 ； 对建筑地基做出 岩土工程评价 ,并对地基类 型、基础形式、地基处理、基坑支护、工程降 水和不良地质作用的防治等提出建议。 (1)勘探工作内容 第六节 房屋建筑物 (构筑物 )勘察要点 搜集 附有坐标和地形的建筑总平面图，场区的地 面整平标高，建筑物的性质、规模、荷载、结构特点、 基础形式、埋置深度、地基允许变形等 资料 ； 查明 不良地质作用 的类型、成因、分布范围、发 展趋势和危害程度，提出整治方案的建议； 查明建筑范围内 岩土层 的类型、深度、分布、工 程特性、分析和评价地基的稳定性、均匀性和承载力； 对需进行沉降计算的建筑物，提供 地基变形计算 参数 ，预测建筑物的变形特征； 第六节 房屋建筑物 (构筑物 )勘察要点 查明 埋藏的河道、沟浜、墓穴、防空洞、孤石等 对工程不利的 埋藏物 ； 查明 地下水 的埋藏条件 ,提供地下水位及变化幅度 在季节性冻土地区，提供场地土的标准 冻结深度 ； 判定水和土对建筑材料的 腐蚀性 。 (2)勘探工作 地基复杂程度等级 勘探点间距 地基复杂程度 等级 勘探点间距 一级 (复杂 ) 二级 (中等复杂 ) 10-15 15-30 三级 (简单 ) 30-50 第六节 房屋建筑物 (构筑物 )勘察要点 勘探点布置原则 a.勘探点宜按建筑物 周边线和角点 布置，对无特殊 要求的其他建筑物可按建筑物或建筑群的范围布置： b.同一建筑范围内的主要受力层或有影响的下卧层 起伏较大时，应加密勘探点 ，查明其变化； c.重 大设备基础应单独布置勘探点 ，重大的动力机 器基础和高耸构筑物，勘探点不宜少于 3 个； d.勘探手段宜 采用钻探与触探 相配合，在复杂地质 条件、湿陷性土、膨胀岩土、风化岩和残积土地区、宜 布置适量探井。 第六节 房屋建筑物 (构筑物 )勘察要点 详勘勘探深度 a.勘探孔深度应能 控制地基主要受力层 ，当 基础底面宽度不大于 5m 时 ,勘探孔的深度对条形基 础不应小于基础底面宽度的 3 倍，对单独柱基不应 小于 1.5 倍，且不应小于 5m； b.对高层建筑和需作变形计算的地基 ,控制性 勘探孔的深度应超过 地基变形 计算深度；高层建筑 的一般性勘探孔应达到基底下 0.5 1.0倍的基础宽 度，并深入稳定分布的地层； 第六节 房屋建筑物 (构筑物 )勘察要点 c.对仅有地下室的建筑或高层建筑的裙房，当 不能满足抗浮设计要求，需设置抗浮桩或锚杆时， 勘探孔深度应满足 抗拔承载力评价 的要求； d.当有 大面积地面堆载或软弱下卧层 时，应适 当加深控制性勘探孔的深度； e.在上述规定深度内当遇 基岩或厚层碎石土 等 稳定地层时，勘探孔深度应根据情况进行调整。 (3)取样与测试 按土的均匀性和设计要求，取总数的 1/2-2/3 一级建筑物 3孔 第六节 房屋建筑物 (构筑物 )勘察要点 取样竖向单距，主要持力层 1-2m； 同一土层中原状土样 6件； 同孔中原位测试 6组； 持力层内厚度大于 50CM的夹层可透镜体应测试； 高层建筑， 4个角点均应取土样；