根据地质条件优化建设方案的重要性与方法--中国期刊网

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根据地质条件优化建设方案的重要性与方法

发表时间：2020/1/10 来源：《防护工程》2019年18期作者：许洋张峰云万明生

[导读] 对隐患与危险源进行合理的规避，才能以最小的投资，创造出更大的效益，从而建设成一个节约型的社会。

　　摘要：万丈高楼平地起，所有的房屋、道路、桥梁、大坝、机场等建筑工程都离不开基础，基础又离不开地基，地基在人类的工程建设中起着至关重要的作用。受地形地貌、沉积历史、沉积环境、人类活动等多方面影响，造成各个工程建设场地地质条件千变万化，对人类的工程建设产生巨大的影响。勘察人员就要查明拟建场地内的工程地质条件，为设计人员提供准确可靠的设计依据。在如今的工程实践中，一个项目的勘察、设计多数由不同的单位、不同的专业、不同的人员完成，造成勘察与设计不能行成一个有机整体。虽然一些重点项目如机场、铁路、大桥、大型石化等项目会有选址论证、设计优化环节，但对于一般的中小型项目而言，由于受到工期及其它多方面的影响，很少有根据地质条件改变项目设计方案的案例。合理利用地质条件，将能为工程建设节约大量的工程投资及建设工期；反之，则可能造成投资成倍增长、工期大量延长，严重影响项目的经济效益。下面就我们参与的两个工程项目来阐述我们的观点。
　　关键词：地质；优化；建设方案；重要性
　　
　　
　　一、新建扬州仪征枣林湾小学工程
　　拟建仪征枣林湾小学位于江苏省扬州市仪征市胥浦镇，汉金路东侧，358乡道西侧，铜长路南侧，枣林路北侧，交通十分方便。该学校为仪征枣林湾社区的配套工程，而枣林湾社区为2009年度江苏省万倾良田工程的重点项目，22个自然村征地拆迁的安居工程，该区域也是仪征市今后重点发展建设的方向。该项目是2010年度仪征市政府为民办实事的重点工程，受到省、市领导的高度重视。拟建枣林湾小学南北长约400m，东西宽约220m，总占地面积约88000m2，项目拟建4栋4层教学楼，1栋办公楼，1栋图书馆，以及体育场等相关配套项目，总建筑面积约14000m2。起初，建设单位拟用一条南北向的中央大道将学校分为东西二个部分，其东侧部份为教学区，由南至北依次分布1栋综合办公楼，4栋教学楼，楼间距60m左右，并辅以适当景观绿化、停车场等配套工程；其西侧部分主要以篮球场、足球场、图书馆为主。受业主委托，我院对该场地进行岩土工程详细勘察，根据勘察资料得知，拟建项目场地分为阶地与坳沟两个部位，其场地东侧主要以坳沟为主，坳沟部位有淤泥质分质粘土分布，其埋藏最深处达到近15m，抗震地段为不利地段；阶地部分主要以硬塑状粉质粘土为主，抗震地段为一般地段；下伏基岩为中风化石灰岩，埋深约21m左右，其中风化石灰岩中有岩溶发育，岩溶最大厚度约2m，其东西向地层分布如下图所示：
　　各土层的物理力学指标详见下表：
　　类别
　　层号 ω
　　（%） r
　　（KN/m3） IL e a1－2
　　（MPa－1）建议值
　　fak（KPa）
　　② 28.6 18.4 0.74 0.944 0.31 130
　　③ 35.3 18.2 1.08 1.065 0.58 70
　　④ 27.6 19.1 0.65 0.815 0.37 140
　　⑤ 25.6 19.3 0.24 0.806 0.19 250
　　⑥ 21.9 19.9 -0.05 0.765 0.09 330
　　⑦ 28.5 18.9 0.56 0.856 0.39 190
　　⑧ frk=18.6MPa fa=0.1frk
　　鉴于拟建教学楼柱网间距较大，单柱荷载较高，且抗震设防均为乙类建筑，对抗震要求较高，又考虑到坳沟部位软土较厚，其含水量较高，压缩性较大，对工程建设极为不利。

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如采用原方案，一般天然地基显然不能满足设计要求，如采用预制桩，其挤土效应易造成淤泥质粉质粘土产生剪切变形，从而造成已完成桩的破坏；如采用钻孔灌注桩，以⑧层中风化石灰岩作为桩端持力层，其中风化石灰岩中有岩溶发育，需对其进行施工勘察，并对岩溶进行专门处理，从而造成工程造价的提高和建设工期的延长。
　　为充分运用有利的地持条件，避让不利的地质因素，我院建议将方案作用适当调整，可将综合办公楼、教学楼、图书馆放置于场地西侧阶地部位同，而将篮球场、足球场、停车场等放于场地坳沟部位。这样各拟建物均可采用天然地基，而不需采用桩基础，且场地类别、特、场地地段、特征周期等都能得到优化，不仅在基础类型上节约投资，也能在上部结构上节约投资。最终建设单位采用我院建议，从而产生较大的经济效益与社会效益。
　　案例二、徐州淮西项目H地块工程
　　徐州淮西项目H地块工程位于徐州市泉山区，矿山路南侧，在建新淮海西路北侧，工农北路西侧。拟建场地分为河流相冲积平原与黄河高漫滩二种地貌单元，其中场地南侧为河流相冲积平原，黄海高程约36m，其余部位为黄河高漫滩，黄海高程约42m。
　　拟建（构）筑物由3栋33~34层高层住宅楼、3栋17~18层办公楼，1栋2-3层商业用房以及1座地下车库组成，室外±0.00为黄海高程36.50m，地下室原计划建1层，挖深约5m左右；项目总占地面积约6.5万平方米，原计划总建筑面积约17万平方米。
　　受徐州万科房地产开发有限公司下属徐州鼎旭置业有限公司委托，我院于2013年3月开始对该场地进行详细勘察。根据详勘资料可知，拟建场地内河流相冲积平原部位约0～11m深度范围内，高漫滩部位约0～17m深度范围内以第四纪全新统（Q3）黄河泛滥冲积形成的粉土为主，其载力特征值约120KPa，该土层为液化土层，液化等级为中等液化，粉土中局部夹淤泥质粉质粘土，其承载力特征值仅70KPa。对工程更不利的地质条件是在冲积平原与高漫滩结合部位地下夹有一层块石，其分布范围长约160m左右，宽约20～70m不等，块石厚度在2～5m不等，根据钻探资料得知，其岩性为石灰岩，经验估算单轴极限饱和抗压强度约30MPa左右，据调查，该块石为古代黄河的护坡石；冲积平原地下约11m～45m，高漫滩部位地下17～51m，即黄海高程在24～-10m之间为第四纪更新统（Q3 al）冲积形成的粘土，呈硬塑～坚硬状态，其承载力特征值达300KPa，是一层力学条件非常好的基础持力层。场地土层分布见下图。
　　
　　根据上述地层，如拟建物仅建一层地下室，部分地下室基础将位于该块石部位，其对工程桩与抗拔桩施工、基坑止水及差异沉降的控制均极为不利，考虑到拟建场地黄海高程24.0m～-10.0m为一层均匀稳定的硬塑～坚硬状粘土，其承载力特征值达300KPa，是一层地质条件非常好的基础持力层，其顶板离原定基坑底板仅5m左右，如该部位地下室由一层变更为2层，其基础持力层将由③粉土变为⑤层粘土，其承载力特征值由120KPa变为300KPa，而办公楼部位设计荷载仅290 KPa，再考虑到基坑开挖对工程有利的土体卸载，以及根据基础宽度与埋深对承载力进行的有利修正，在控制好差异沉降的条件下，商业用房、地库及办公楼基础形式完全可以由桩基础变为天然地基，抗浮措施也可以由抗拔桩变更为抗浮锚杆。于是我院建议甲方将场地南侧部分地下室由一层变更为二层，建设单位在与设计、施工、监理、咨询等参建单位沟通后决定采用我院建议，该项目地下室由一层变更为二层。
　　由于该项目地下室由一层变更为二层，工程施工中，成功避开了块石对其带来工程桩与抗拔桩施工、基坑止水及差异沉降控制等工程难题。其建筑面积由原先17万m2变为21万m2，经万科公司成本部核算，由于桩基础变更为独立基础，抗拔桩变更为抗浮锚杆，万科公司在未怎么增加投资的情况下，多获得了约4 万m2的建筑面积，从而提高了项目的经济效益。而我院与设计、监理、施工、基坑监测、咨询等参建单位，都因为面积指标的提高而增大了工作量，从而提高了项目的经济效益。
　　通过以上两个案例，充分说明了勘察专业在工程建设中的作用远不止为设计单位提供准确可靠的地质资料那么简单，勘察专业也应该有自己的思想和灵魂。然而，在实际的工程实践中，由于专业分隔、单位分隔等多种原因，造成勘察与设计两个专业间缺少必要的沟通，从而不能选择出最优的建设方案。为解决以上问题，我们认为应该从如下两个方面入手
　　二、增强勘察人员的专业能力与职业素养
　　对于从事勘察专业的人员，不仅对于各种土层的物理力学性质、抗震参数要清楚了解，对于各种建筑物对地基土的要求也要充分了解。如有场地条件变化较大，应根据场地地层条件对场地的建筑物布置提出优化建议，应充分利用有利的地质条件，避让与改造不利的地质因素，从而达到建设方案优化的目的。
　　三、增加设计方案合理性审查环节
　　设计方案合理性审查可分为企业审查与主管部门审查两个部分，对于像万科、恒大、融创等大型标杆房企，可在内部增设方案合理性审查环节；对于工程建设主管部门，特别是阶地、坳沟交错发育的低山丘陵地区，可以在工程地质勘察报告核查合格后，建筑结构审查前，增加方案合理性审查环节。对于像坳沟、暗塘、暗浜等对工程建设不利的因素，可以考虑是否可能通过适当的位移、尺寸调整加以规避。
　　地质条件是一种建设资源，也是一种安全隐患与危险源，我们只有对建设资源进行合理的利用，对隐患与危险源进行合理的规避，才能以最小的投资，创造出更大的效益，从而建设成一个节约型的社会。