梅山盐田大道报告
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梅山岛规划二路、盐田大道工程 岩土工程勘察报告
一、前 言
1、工程概况
拟建梅山岛规划二路、盐田大道工程位于北仑梅山岛,工程由宁波市城建设计院有限公司负责方案设计。
规划二路长约0.945km,起点坐标X=95324.053、Y=645242.153(宁波市独立坐标系统,余同),起点里程编号GK0+000,规划红线宽度50.0m,按城市主干道路设计,设计行车速度:60Km/h,路面设计标高约2.60m(1985国家高程基准,下同),终点坐标X=94392.920、Y=645105.612,终点里程编号GK0+945。其中里程编号GK0+541~ GK0+567为现况防波堤。沿线跨越一条规划河道(里程编号GK0+066~ GK0+120),拟建中桥一座,设计桥面标高约3.40m。
盐田大道长约3.74 km,起点坐标X=94455.466、Y=645214.237,起点里程编号K0-080,规划红线宽度48.0m,K0+160~K0+810拓宽到100m。按城市主干道路设计,设计行车速度:60Km/h,终点坐标X=95873.428、Y=648228.149,终点里程编号K3+740。其中里程编号K2+200跨越现况防波堤。沿线跨越一条规划河道(里程编号K3+692~ K3+717),拟建中桥一座,设计桥面标高约3.40m。
道路沿线埋设给水、雨水、污水、电信、燃气等市政管线等子项,均拟采用明挖法施工,开挖深度较浅。
受业主委托,由我公司进行工程地质勘察工作。
本工程重要性等级为二级,场地复杂性等级为二级(中等复杂场地),地基复杂程度等级为二级(中等复杂地基),根据国家标准《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)中3.1条,本次岩土工程勘察等级为乙级。
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2、勘察目的与要求
本次勘察的主要目的是为道路桥梁的设计及施工提供可靠的工程地质依据。本次勘察技术要求具体如下:
a、.道路勘察要求:
(1) 查明各土层的液限、相对湿度、含水量、稠度、土质分类、渗透系数、分层高压e-p曲线及土基回弹模量E0、地基承载力值等物理、力学性质。 (2)查明地下水分布情况。
(3)两相邻勘探孔地质状态有突变时,在其间加密探孔以探明突变位置,标注回填土范围。
(4)土壤液化分析及建议。
(5)除以上要求外,按《市政工程勘察规范》要求钻勘。
b、桥梁勘察要求:
(1)要求:每桥布置3个技术孔和3个鉴别孔。
(2)没有达到基岩情况下,钻孔深度应大于50米,且保证ф80厘米钻孔灌注桩单桩桩顶容许承载力大于2100KN(根据《公路桥涵地基与基础设计规范(JTG D63-2007)》计算);当达到基岩层时,钻孔至中风化基岩1米。 (3)提供土或基岩的物理性质指标,应包括土的天然含水量、天然密度、孔隙比、饱和度、土粒相对密度、粒径组成、液限、塑限、液性指数、塑性指数。 (4)提供土的力学性质指标,应包括各层土的承载力容许值、钻孔灌注桩桩侧摩阻力标准值、桩端土承载力容许值(当持力层为岩层时,为桩端岩石饱和单轴抗压强度标准值);土的压缩系数、压缩模量、直接快剪下内聚力及内摩擦
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角、固结快剪下内聚力及内摩擦角等。
(5)提供三条河床断面线,分别位于桥梁左、中、右位置处;并测量现状水面标高。
3、勘察依据
本次勘察主要依据以下技术标准进行: (1)现行国家及地方相应规范、规程、标准
部标《市政工程勘察规范》(CJJ56-94);
部标《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGD63-2007) 部标《公路工程地质勘察规范》(JGJ064-98); 国标《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001);
部标《城市地下管线探测技术规程》(CII61-2003); 国标《建筑地基基础设计规范》(GB5007-2002); 部标《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94); 国标《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001); 国标《中国地震动参数区划图(GB18306-2001)》; 行标《建筑工程地质钻探技术标准》(JG589-92); 行标《原始土取样技术标准》(JG587-92);
省标《建筑地基基础设计规范》(DB33/1001-2003); 国标《土工试验方法标准》(GB/T50123-1999); 行标《公路工程抗震设计规范》(JTJ004-89); 国标《土工试验方法标准》(GB/T50123-1999);
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部标《城市道路设计规范》(CJJ37-90);
4、勘察工作量的布置及实施情况
依据以上勘察目的及勘察要求,结合本工程特征,本次勘察方法采用钻探、原位测试及室内土工试验进行。
本次勘察道路按Ⅱ类场地,在道路中心线两侧布置勘探孔,间距50m左右,共布设82只钻探孔;两座桥梁共布设12只钻孔,沿道路间距28m左右。具体孔位详见勘探点平面位置图(图号4)。
我公司投入XY-1型钻机5台及相关人员和配套设备,于2008年9月12日进场施工,并于同年9月17日完成了能够施工部分的野外工作。已完成的实物工作量如下表1。
实际工作量统计表 表1
野外工作 项目 钻孔 取原状土 取扰动土 取水试样 标准贯入试验 动力触探试验 测量定点 单位 米/个 件 件 件 段?次 段?次 个 数量 1323.6/40 229 5 5 75 9 40 室内土工试验 项目 一般物理性质试验 固结试验 直剪快剪试验 直剪固结快剪试验 三轴试验(uu) 固结系数 渗透试验 有机质含量分析 无侧限抗压强度试验 颗粒分析 土的易溶盐分析 水质简分析 数量(件) 229 47 124 80 33 47 27 8 20 5 2 5 5、勘察方法与质量保证措施
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(1)工程测量
根据业主提供的电子版总平面图直接采集勘探点坐标,现场以IB1022,X=95717.196,Y=648408.814,H=1.405米;IB1024,X=95194.000,Y=647958.342,H=1.620米;IB1029,X=94740.032,Y=645800.761,H=5.188米;IB1030,X=94790.508,Y=644880.218,H=5.151米(其中IB1022、IB1024为盐田大道测放控制点;IB1029、IB1030为规划二路测放控制点)。使用LEICA GPS1200进行勘探点定位,并用小木桩加以标识。如施工中孔位有所挪移,则在终孔时复测其坐标及高程。坐标误差≤0.50m,高程误差≤0.05m,满足勘察有关规范中勘探点放样的要求。坐标系统为宁波市独立坐标系,高程系统为1985国家高程基准。 (2)钻探
利用XY-1型液压钻机,采用优质泥浆护壁,回转钻进。根据地层特点分别采用螺旋式提土钻、活塞式单管钻具配备硬质合金钻头等设备进行全断面取芯,每回次进尺控制在2m以内。地下水位以上采用干钻钻进,待观察到初见地下水位后采用给水钻进,终孔24小时后测稳定水位。机台配1名专业技术员进行现场岩土编录及取样,工程负责人对整个工程质量进行了全程控制。经检查,本次勘察所有钻孔的孔深均达到要求,粘性土地层岩芯采取率一般不小于90%,砂土地层岩芯采取率一般不小于65%。 (3)取土、水试样
在取土孔中取土,按相关勘察规范规定的间距要求采取土试样,为保证取土质量,对不同地层采用不同的取样设备,一般硬土层采用固定活塞取土器,重锤
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少击法取样;软土采用薄壁取土器,静压法取样。土样采取完毕后做到了及时进行蜡封,并粘贴土样标签,采用隔震搬运方式运回试验室,保证Ⅰ、Ⅱ级原状土样进行试验。
在钻孔中取地下水水试样,同时也采取地表水体水试样,保持取水深度在水位0.5m以下,并无外界物质渗入,为避免阳光直射,使用了干燥、清洁、带磨石玻璃塞的棕色玻璃瓶盛取,并及时贴好水样标签。
(4)标准贯入试验
执行国标《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001),采用锤重63.5kg的穿心锤,自由落距为76cm,并配备自动脱钩装置进行试验。试验前先清孔,试验时至试验土层先打入15cm不计锤击数,继续贯入30cm,记录每10cm锤击数及总锤击数。
(5)重型动力触探试验
采用直径74mm,锥角为60°的探头,63.5kg自由落锤,落距为76cm。试
验前先清孔,保证孔壁完整,孔底无沉渣,动探头到达预定深度;试验时,记录孔深和杆长,以每分钟15~30击的速度连续锤击贯入,记录每10cm 的锤击数。
(6)室内试验
原状土样分析项目以常规测试为主,其测试内容包括土的天然含水量(W)、重度(?)、比重(G)、孔隙比(e)、液限(WL)、塑限(WP)、塑性指数(IP)、液性指数(IL)、压缩系数(a1-2)、压缩模量(ES1-2)和固结快剪、快剪等。部分样品还做了渗透试验、无侧限抗压强度试验、固结系数、三轴试验、有机质含量分析等特殊项目。
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固结试验采用三联或五联固结仪,采用快速法,一般土加荷等级顺序为50、100、200、400kpa。
直剪试验采用应变控制式直剪仪,进行固结快剪试验及快剪试验,垂直压力一般为100、200、300、400kpa,软土为50、100、150、200kpa,提供粘性土的C、φ值。
渗透系数试验采用南55渗透仪,粘性土采用变水头法。 无侧限抗压强度试验采用应变控制式无侧限压缩仪测定。
三轴剪切试验采用应变控制式三轴压缩仪,采用不固结不排水、固结不排水二种方法,周围压力一般土为100、200、300、400kpa,软土为50、100、150、200kpa。
颗粒分析试验采用筛分法测定。
水试样做PH值、游离CO2、侵蚀性CO2、矿化度、Na+、K+、Ca2+、Mg+、Cl、SO42-、HCO3-、NO3-、CO32-、OH-等项目的含量分析。
本次勘察室内试验严格执行相关操作规程要求。在试验过程中应用了电脑数据自动采集系统,微机分析整理和打印,减少了人为因素的影响,测试成果准确可靠,满足设计要求。
6、说明
(1)滩涂范围,即规划二路里程编号GK0+567~GK0+945的道路孔,盐田大道里程编号K0+000~K2+180的道路孔和桥梁孔不具备施工条件,位于养殖塘内的13号孔、位于现况防波堤上的14号孔和位于未拆迁区域内的65、66号孔也均不具备施工条件,经业主同意,暂不施工。待条件成熟后勘察施工。
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(2)场地表层土土性差,不能直接作为路基结构层,故未进行土基回弹测试。
(3)河道为规划河道,尚未开挖,故不提供三条河床断面线。
二、场地工程地质条件 1、地形地貌
拟建场地位于北仑梅山岛,地貌上属滨海淤积平原。
沿线穿越的地貌情况较复杂,沿路穿越主要有盐田、海塘、滩涂、沟渠、未拆除的工厂等。各路段的地貌情况大致如下:
规划二路GK0+00~GK0+160为盐田,上部已经回填碎石平整,回填厚度约0.6米左右,最厚1.3米,下部20米内大部分为流塑的淤泥质土。
规划二路GK0+160~GK0+388.8为盐田,局部地表面淤积10~20厘米深的水,顶部有0.4米左右的软塑的粉质粘土,下部为流塑的淤泥质土。道路范围内有盐田取水用的沟渠,宽约2~3m,深约1.5m。
规划二路GK0+3388.8~GK0+560为养殖塘,在该段南端为现况海堤。 规划二路GK0+560~GK0+880为滩涂,属潮间带。
盐田大道K0-080~K2+160为滩涂,属潮间带。
盐田大道K2+160~K2+400为未拆除的宁波梅山盐场化工厂厂区,在钻孔68
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号附近有基岩出露。
盐田大道K2+400~K2+440为盐田,顶部0.4米左右为软塑的粉质粘土,下部为流塑的淤泥质土。
盐田大道K2+440~K3+480原为盐田,现已经吹填至2.0~2.5m标高。 盐田大道K3+480~K3+740为盐田,其中K3+679.7~K3+691.8为小河。
2、地层的划分及评述
根据野外勘探、现场原位测试及室内土工试验结果,结合附近资料的地层层序,将场区内道路和桥涵的各岩土层分布统一划分为8个工程地质层。道路钻孔揭露至④层,桥涵钻孔揭露至⑦层或⑧层。场地地层自上而下分别为:
①-1层 素填土(Qml):
灰色,主要由碎石少量角砾组成,近期回填,结构松散。该层主要分布在规划二路GK0+00~GK0+160,即规划二路拟建桥梁附近位置。
①-2层 冲填土(Qml):
灰黄色,主要由细砂组成,近期回填,结构松散。该层主要分布在盐田大道位置K2+440~K3+480之间。
①-3层 粉质粘土(Q43l+h):
灰褐色、灰黄色,软塑,含铁锰质结核,切面稍光滑,中等韧性,中等干强度,无摇振反应,中等偏高压缩性。该层沿线大部分有分布。
②-1层 淤泥质粉质粘土(Q42m):
灰色,流塑,含少量粉砂团块及贝壳碎屑,切面稍光滑,中等韧性,中等干强度,无摇振反应,高压缩性。该层沿线均有分布。
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②-2层 淤泥质粘土 (Q42m):
灰色,流塑,含贝壳碎屑,层理构造,切面光滑,高韧性,高干强度,无摇振反应,高压缩性。该层沿线均有分布。
③层粉质粘土(Q42a+l)
黄褐色,可塑,含铁锰质氧化物,切面稍光滑,中等韧性,中等干强度,无摇振反应,中等压缩性,该层在规划二路桥梁2、5、6号孔、规划二路路基孔7~12号、盐田大道路基孔71号揭露。
④-1层 淤泥质粉质粘土(Q42m+L):
灰色,流塑,含少量贝壳碎屑,鳞片构造,切面稍光滑,中等韧性,中等干强度,无摇振反应,高压缩性。所有道路钻孔均揭露至该层,该层沿线均有分布。
④-2层 粉质粘土(Q42m+L):
灰色,软塑,含少量贝壳碎屑,层理构造,切面稍光滑,中等韧性,中等干强度,无摇振反应,中压缩性。该层1号桥梁位置、规划二路道路孔7~12号钻孔位置有分布。
⑤层 粉质粘土(Q32l+al):
灰绿色,灰黄色,可塑,含铁锰质氧化物,切面稍光滑,中等韧性,中等干强度,无摇振反应,中等压缩性。该层在规划二路桥梁和部分道路孔有揭露。
⑥-1层 粉质粘土(Q32l+al):
灰色,软塑,含少量腐植物,含粉土团块,切面稍光滑,中等韧性,中等
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④-1 层淤泥质粉质粘土,呈流塑状态,含水量大、压缩性高、强度低,土的工程性能差。
④-2 层质粉质粘土,呈软塑状态,中偏高压缩性高、强度低,土的工程性能差。
⑤ 层粉质粘土呈可塑状态,具一定承载能力,工程性能较好,在规划二路桥梁位置有分布,但该层埋深浅,厚度薄且变化大,以其作为规划二路桥梁桩基础持力层时,桩承载力偏低。
⑥-1 层粉质粘土,呈软塑状态,中偏高压缩性,承载力低,工程性能较差,以其作为桩基础持力层时,桩的端阻力低,沉降量偏大。
⑥-2 层粉质粘土,呈可塑状态,工程性能较好,在规划二路桥梁位置有分布,厚度适中,可作为规划二路梁桩基础持力层,在该层缺失的西侧建议结合⑦层使用作为桩基础持力层。
⑥-3 层卵石呈中密状态,仅在2、6号孔有分布,不建议单独作为桥梁桩基础持力层。
⑦层粉质粘土层可塑状,中等压缩性,工程性能较好,深度较大,下伏无软弱土层,可作为桥梁桩基础持力层。
⑧层熔结凝灰岩坡度较大,在盐田大道68号孔附近直接出露,可作为拟建道路的浅基础持力层。在规划二路桥梁位置西侧埋藏较浅,钻孔揭露至该层,但在东侧埋藏较深,孔深65m未揭露,不建议作为规划二路桥梁的桩基础持力层。
3、地基土承载力及变形参数的确定
通过分析地基土层的土工试验成果,并结合当地经验,按规范《公路桥涵
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地基与基础设计规范》(JTGD63-2007)确定各地基土层的承载力基本容许承载力(fa0 )及压缩模量(ES1-2)见下表3。
承载力基本容许承载力、压缩模量建议值 表3 层号 ①-3 ②-1 ②-2 ③ ④-1 ④-2 ⑤ ⑥-1 ⑥-2 ⑥-3 ⑦ 地层名称 粉质粘土 淤泥质粉质粘土 淤泥质粘土 粉质粘土 淤泥质粘土 粉质粘土 粉质粘土 粉质粘土 粉质粘土 卵石 粉质粘土 容许承载力fa0 (KPa) 压缩模量ES1-2(Mpa) 85 65 60 140 75 110 200 140 180 400 220 800 4000 4.7 2.7 2.6 7.0 2.8 5.5 9.5 5.1 6.5 (20.0) 8.0 ⑧-1 强风化熔结凝灰岩 ⑧-2 中风化熔结凝灰岩
四、岩土工程分析
1、一般路段部分
本次勘察结果表明拟建道路沿线地段均为软土地基。原有地面标高比设计路面标高低约1.50m,路面结构层的底部标高一般位于表层①-3层粉质粘土中,该层土呈软塑,属中~高压缩性土层,厚度为0.40~1.50m,平均液性指数为0.85,土性自上而下逐渐变软。该层厚度薄,状态差,下伏软弱地基土,填渣后即被冲剪破坏,未进行回弹模量试验结果,根据本地区建筑经验,其地基土回弹模量
E0建议按3.0MPa采用。
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根据土工试验成果,浅层土在天然状态固结系数较小:在压力100Kpa时,①-3层垂直平均值为1.45E-3cm2/s,水平平均值为2.89E-3cm2/s;②-1层垂直平均值为8.37E-4cm2/s,水平平均值为9.54E-4cm2/s;②-2层垂直平均值为1.13E-3cm2/s,水平平均值为1.35E-3cm2/s。故完成固结时间较长,对路基的沉降稳定较为不利。
各层地基土的渗透系数也小,①-3层垂直平均值为5.9E-7cm/s,水平平均值为3.1E-7cm/s;②-1层垂直平均值为1.6E-6cm/s,水平平均值为9.2E-7cm/s;②-2层垂直平均值为6.6E-7cm/s,水平平均值为3.6E-7cm/s,土体排水慢。
根据以上特点,结合工程实践,建议采用塑料排水板排水结合土工布加筋法处理地基。
道路设计中常涉及雨、污水管道,施工中可能开挖或顶管,第①-3层粉质粘土开挖后侧壁稳定性稍好,第②-1层淤泥质粉质粘土为天然含水量高、天然孔隙比大、压缩系数大、抗剪强度低、渗透系数小、固结稳定时间长,开挖后侧壁稳定性差,应在支护条件下进行开挖。因施工时场地空旷,可以采用分段钢板临时支护法开挖,支护钢板入土深度按有关规范计算确定。设计和施工时应注意施工结束后管底在软弱地基与中硬土或岩石地基交界部位(盐田大道68号孔附近)产生的差异沉降问题,建议对该地段在基槽开挖后铺设一定厚度的垫层以防止不均匀沉降。开挖或顶管中可能采用的岩土参数详列如下表4。
施工所需参数建议值表 表4
层号 试验项目 固结快剪 С(kpa) φ(о) ①-3 14.2 11.4 ②-1 11.5 11.1 ②-2 12.4 11.2 中冶沈勘工程技术有限公司 第 18 页 共23页
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不固结快剪 С(kpa) φ(о) С(kpa) φ(о) 5.5 5.8 18.74 3.10E-07 5.90E-07 56.5 12 5.9 5.5 7.8 0.2 17.59 9.20E-07 1.60E-06 27.9 4.38 5 6.3 5.9 7.7 0.2 17.50 3.60E-07 6.60E-07 27.6 4.0 4 三轴试验(uu) 重度γ 渗透系数 无侧限抗压强度qu 有机质含量 沉井外壁与土体间的单位摩阻力 (KN/m3) Kh(cm/s) Kv(cm/s) (kpa) (%) (kpa) 2、桥梁部分
本路段拟建规划二路桥梁位置,根据本地区经验,建议桩型采用钻孔灌注桩。 (1)桩基础持力层选择
根据上章分析,⑥-2层粉质粘土、⑥-3层卵石层、⑦层粉质粘土层土性均较好,迭加作为桩基础持力层时,桩的承载力高,沉降小。但⑥-2层、⑥-3层在拟建桥梁的局部缺失,且持力层在两侧的标高上变化较大,设计与施工应注意。
⑥-1层粉质粘土层呈软塑状态,中等偏高缩性,层厚大,埋深适中,在沉降量能满足要求的前提下,桩端也可置于该层中。
(2)桩基础参数
由各土层的物理力学性质指标及原位测试,并结合当地经验,按《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGD63-2007)确定钻孔灌注桩的桩周土的极限摩阻力标准值qik,桩端处土承载力容许值qr。设计参数以及水泥搅拌桩桩侧摩阻力特征值f如下表5。
钻孔桩桩基础设计参数 表5
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层号 ①-3 ②-1 ②-2 ③ ④-1 ④-2 ⑤ ⑥-1 ⑥-2 ⑥-3 ⑦ 土名 粉质粘土 淤泥质粉质粘土 淤泥质粘土 粉质粘土 淤泥质粘土 粉质粘土 粉质粘土 粉质粘土 粉质粘土 卵石 粉质粘土 状态 软塑 流塑 流塑 可塑 流塑 软塑 可塑 软塑 可塑 中密 可塑 强风化 中风化 qik(kpa) qr(kpa) 30 20 18 50 25 38 60 45 65 120 75 130 250 368.4 391.4 1426.8 606.2 m0 0.8 0.8 0.7 0.8 f 14 10 8 ⑧-1 强风化熔结凝灰岩 ⑧-2 中风化熔结凝灰岩 注:⑥-1、⑥-2、⑥-3、⑦层的qr值根据公式qr =m。λ{[б0]+k2γ2(h-3)}计算而来,其中λ取0.72(⑥-3取0.85);k2⑥-1、⑥-2、⑦层取1.5、1.5、2.5,⑥-3层取6.0, h⑥-1、⑥-2、⑥-3、⑦层取40m,γ
2为桩尖以上土容重的厚度加权平均值,浮容重取
9。
(3)单桩容许承载力估算
根据表5中的桩基参数,按《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGD63-2007)第4.3.2-1公式[Ra]=1/2uΣqik li+ Apqr进行单桩容许承载力估算,其结果见表6。
单桩容许承载力估算表 表6
孔号 1 6 1 桩型 钻孔灌注桩 钻孔灌注桩 钻孔灌注桩 桩径(mm) Φ800 Φ800 Φ800 桩端持力层 进入桩端持力层厚度 0.8 1.7 5.6 桩长(m) 48.0 54.0 40.0 [p](kN) 2299.6 2691.3 1697.5 ⑦ ⑥-2 ⑥-1 注:以上[Ra]为估算的单桩轴向受压容许承载力值,最终单桩容许承载力建议以现场静力载荷试验确定。
(4)桩基施工要点
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