苏州地铁木渎站岩土工程勘察报告.docx
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苏州地铁木渎站岩土工程勘察报告.docx
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苏州地铁木渎站岩土工程勘察报告
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多年平均降水量1128.9mm,最大降水量1611.7mm,日最大降水量343.1mm。
降水主要集中在6~9月,多年平均蒸发量1322.6mm。
苏州地区50年一遇的基本风压值为0.45kN/m2。
2.3场地现状
苏州市轨道交通一号线工程木渎站呈东西走向,位于苏州市吴中区木渎镇,金山路与竹园路交叉口处,东北侧为空地,西北侧为上岛咖啡及山雨墅,西南侧为中华园饭店,东南侧为商铺。
拟建车站区域2.4地基土的分布及特征
根据野外编录资料,结合场地原位测试与室内土工试验成果,本场地55.45m
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苏州轨道交通一号线工程木渎站岩土工程勘察报告
以浅地基土属第四系(Q)沉积地层,按其成因类型、岩性和工程性能可划分9个工程地质层,13个工程地质亚层。
各土层分布情况详见工程地质剖面图,地基土特征自上而下分述如下:
①工程地质层(受人类活动影响明显的土层)①素填土层
灰黄色、褐灰、灰色,松软,快车道底部均压密处理过,道路部位均有0.30~0.60m左右厚度的混凝土路面,基层以三七灰土及块石,夹有碎石、道渣等,路床主要以粘性土为主,含少量碎石及碎砖等。
其时代为第四系全新统(Q44)。
层厚0.90~4.80m,平均厚度2.50m左右,层底标高-1.06~2.54m。
其含水量为30.5%,湿密度1.92g/cm3,孔隙比0.871,塑性指数21.2,液性指数0.39,压缩系数为0.361Mpa-1,压缩模量5.16Mpa,粘聚力48.0kPa,摩擦角12.0º(以上均为平均值,抗剪强度指标为固结快剪值,下同)。
该层勘区内均有分布。
②工程地质层(粉质粘土、粉质粘土层)
根据其沉积顺序和工程地质特征可分二个工程地质亚层,分别描述如下:
②1粉质粘土层
灰黄色~青灰色,可塑,含少量铁锰质氧化斑点,夹褐灰色条纹或斑块,无摇振反应,刀切面稍有光泽,干强度、韧性中等。
为第四系全新统(Q4)冲湖积相沉积物。
层厚1.00~3.30m,平均厚度在2.10m左右,层顶标高0.55~2.54m,层底标高-1.40~-0.08m,埋深在1.50~2.70m之间,平均埋深2.30m左右。
其含水量为28.2%,湿密度1.95g/cm3,孔隙比0.806,塑性指数18.4,液性指数0.42,压缩系数为0.355Mpa-1,压缩模量5.10Mpa,粘聚力44.0kPa,摩擦角12.54º。
该层压缩性中等。
勘区内大部分地段有分布。
②2粉质粘土层
青灰色为主,局部地段下部为灰色,软塑~可塑,含少量灰白色斑点,下部粉粒含量较高,夹少量粉土薄层,无摇振反应,刀切面稍有光泽,干强度、韧性中等。
为第四系全新统(Q4)冲湖积相沉积物。
层厚2.00~5.30m,平均厚度在2.40m左右,层顶标高-1.40~-0.08m,层底标高-5.86~-2.99m,埋深在3.60~6.00m之间,平均埋深4.20m左右。
其含水量为30.5%,湿密度1.92g/cm3,孔隙比0.848,塑性指数13.1,液性指数0.74,压缩系数为0.367Mpa-1,压缩模量5.10Mpa,粘聚力29.89kPa,摩擦角12.59º。
该层压缩性中等,勘区内均有分布。
④工程地质层(粉质粘土、粉土)
根据其沉积顺序和工程地质特征可分三个工程地质亚层,分别描述如下:
④1a粉质粘土层
青灰色~灰色,软塑~流塑,夹有少量薄层状粉土,稍有光泽,干强度中等,韧性中等偏低,无摇振反应。
为第四系晚更新统(Q32-2)海陆交互相沉积物。
层厚1.00~4.80m,平均厚度4.0m左右,层顶标高-5.77~-4.45m,层底标高-9.41~-6.53m,埋深在8.00~8.80m之间,平均埋深8.40m左右。
其含水量为31.5%,湿密度1.89g/cm3,孔隙比0.883,塑性指数12.74,液性指数0.93,压缩系数为0.381Mpa-1,压缩模量4.99Mpa,粘聚力23.33kPa,摩擦角16.18º。
该层压缩性中等偏高,主要分布于C1103、J1106一线以西。
④1粉土层
灰色,松散~稍密,很湿,粘粒含量稍高,局部夹有粉砂颗粒,无光泽,干
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强度、韧性低,摇振反应迅速。
为第四系晚更新统(Q32-2)海陆交互相沉积物。
层厚变化较大,在0.80~7.00m之间,层顶标高-8.97~-2.99m,层底标高-10.75~-8.73m,埋深在6.50~8.60m之间,平均埋深7.50m左右。
其含水量为31.3%,湿密度1.89g/cm3,孔隙比0.875,塑性指数9.3,液性指数0.85,压缩系数为0.185Mpa-1,压缩模量11.31Mpa,粘聚力10.50kPa,摩擦角28.93º。
该层压缩性中等,主要分布于C1103、J1106一线以东。
⑤工程地质层(粉质粘土)⑤粉质粘土层
灰色,软塑~流塑,上部具水平层理,夹少量薄层状粉土,下部夹有黑色炭质斑点,稍有光泽,干强度中等,韧性中等偏低,无摇振反应。
为第四系晚更新统(Q32-2)海陆交互相沉积物。
受水动力作用影响,其分布厚度埋深有一定变化,车站中部C1154、J1104、J1155、C1153部位厚度大,层厚6.50~19.70m,层顶标高-10.75~-7.98m,层底标高-28.91~-17.06m,埋深在12.40~14.00m之间,平均埋深13.0m左右。
其含水量为36.2%,湿密度1.87g/cm3,孔隙比0.982,塑性指数15.3,液性指数1.06,压缩系数为0.537Mpa-1,压缩模量3.82Mpa,粘聚力23.26kPa,摩擦角11.81º。
该层压缩性偏高,勘区内均有分布。
⑥工程地质层(粘土、粉质粘土层)
根据其沉积顺序和工程地质特征可分二个工程地质亚层,分别描述如下:
⑥1粘土层
暗绿色,可塑~硬塑,均质致密,偶含铁锰质结核,无摇振反应,刀切面有油脂光泽,干强度、韧性高。
为第四系晚更新统(Q32-1)冲湖积相沉积物。
层
厚0.70~3.60m,平均厚度2.30m左右,层顶标高-20.65~-17.06m,层底标高-21.71~-20.06m,埋深在20.70~23.40m之间,平均埋深22.0m左右。
其含水量为24.1%,湿密度2.01g/cm3,孔隙比0.682,塑性指数18.7,液性指数0.27,压缩系数为0.220Mpa-1,压缩模量7.70Mpa,粘聚力62.0kPa,摩擦角13.24º。
该层压缩性中等,分布欠稳定,其中J1106、J1104、C1154、C1151、J1103及C1152、J1155、C1153、C1103孔缺失,其它钻孔均有揭示。
⑥2粉质粘土层
灰绿色、青灰色、灰黄色,可塑~软塑,粉粒含量较高,下部夹有薄层状粉土,局部夹有钙质结块,无摇振反应,刀切面稍有光泽,干强度、韧性中等。
为第四系晚更新统(Q32-1)冲湖积相沉积物。
层厚2.50~8.30m,平均厚度7.20m左右,层顶标高-25.83~-20.06m,层底标高-28.82~-27.56m,埋深在23.80~26.00m之间,平均埋深在24.10m左右。
其含水量为28.9%,湿密度1.92g/cm3,孔隙比0.818,塑性指数12.8,液性指数0.70,压缩系数为0.266Mpa-1,压缩模量6.88Mpa,粘聚力28.7kPa,摩擦角17.01º。
该层压缩性中等,除J1155、C1153、J1104孔缺失外,其它钻孔均有揭示。
⑧工程地质层(粉质粘土、粗砂夹粉质粘土层)⑧1粉质粘土
灰色,软塑状为主,局部流塑,一般为均质状,局部夹有薄层状粉土,偶见腐植物,稍有光泽,干强度中等,韧性中等,无摇振反应。
为第四系晚更新统(Q31)冲湖积相沉积物。
层厚12.00~15.20m,平均厚度13.5m左右,层顶标高-28.91~-27.56m,层底标高-43.32~-40.45m,埋深在30.80~33.40m之间,平均
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埋深在31.30m左右。
其含水量为31.6%,湿密度1.90g/cm3,孔隙比0.877,塑性指数12.1,液性指数0.93,压缩系数为0.311Mpa-1,压缩模量6.03Mpa,粘聚力25.02kPa,摩擦角13.47º。
该层压缩性中等,勘区2.5地基土层物理力学性质指标2.5.1物理力学性质指标统计原则
根据地基土层划分结果,以各工程地质亚层为统计单元,对地基土层的物理力学指标进行分析,数据选择按以下统计原则:
大于u+3σ或小于u-3σ的异常数据被剔除(u—平均值,σ—标准差)。
2.5.2数据的选择
(1)物理性质指标采用平均值、最大值、最小值;
(2)力学性质指标采用平均值、最大值、最小值、标准值;(3)静力触探指标采用平均值、最大值、最小值,标准值;
(4)标准贯入试验数据直接标注在柱状图和剖面图上,数据采用平均值、
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最大值、最小值;
(5)扁铲试验各项指标采用平均值;
(6)地基土的承载力采用特征值;(7)地基土的桩基参数采用极限标准值;
(8)波速试验数据采用平均值、范围值;(9)渗透系数采用最大值;
(10)热物理指标及电阻率采用平均值、范围值。
2.5.3地基土的物理力学性质指标2.5.3.1土工试验指标
(1)土层物理试验指标平均值及范围值
本次勘察所采集的原状土样进行了常规物理试验,根据各工程地质亚层划分结果,各土层的物理试验指标平均值及范围值见表2-1。
(2)土层力学试验指标平均值及范围值
本次勘察所采集的原状土样进行了常规力学试验,三轴(UU、CU法)剪切试验,根据各工程地质亚层划分结果,各土层的力学性质指标平均值及范围值见表2-2。
(3)固结试验指标平均值及范围值
本次勘察所采集的原状土样进行了固结试验,根据各工程地质亚层划分结果,各土层的固结试验指标(Cc、Cs、Pc)平均值及范围值详见表2-3,各级压力下的固结系数详见表2-4-1及表2-4-2。
固结试验指标统计表
(4)土层特殊试验指标平均值
本次勘察所采集的原状土样进行了渗透试验、K0固结试验、基床系数等试验,根据各工程地质亚层划分结果,各土层的特殊试验指标平均值见表2-5。
特殊试验指标统计表
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土层物理指标统计表
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土层力学性质指标统计表
2-2
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各级压力下的固结系数
表2-4-1
各级压力下的固结系数
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(5)土层土粒组成、界限粒径及界限系数平均值
本次勘察揭示的开挖深度部分的土层为粘性土、粉性土、砂性土。
按颗粒分析结果,进行分层统计,各土层的界限粒径及界限系数平均值见表2-6。
各土层土粒组成、界限粒径及界限系数平均值
表2-6
从以上分析数据可看出,④1粉土层不均匀系数Cu=3.53,曲率系数Cc=1.70,
为均匀土层。
(6)土层变形特征指标平均值
根据各土层压缩模量统计结果,各土层各级压力下的变形特征指标见表2-7。
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各土层各级压力下的变形特征指标
表2-7
2.5.3.2原位测试指标
本次勘察进行了标准贯入试验(SPT)、静力触探试验(CPT)、波速成试验、扁铲侧胀试验。
根据SPT、CPT试验结果,SPT平均实击数、平均杆长修正击数及范围值,CPT的平均锥尖阻力qc、平均侧壁摩阻力fs及范围值统计结果见表2-8。
各测点试验值详见SPT、CPT钻孔柱状图。
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标准贯入试验(SPT)、静力触探试验(CPT)成果表
(2)根据扁铲侧胀试验成果,各土层的水平应力指数KD、侧胀模量ED、静止土侧压力系数K0、水平基床系数Kx平均值见表2-9。
各试验点的测试成果详见”苏州轨道交通一号线木渎站扁铲侧胀试验成果报告”。
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(3)根据实测孔内波速试验成果,各土层剪切、压缩波速平均值、范围值,各土层的动剪切模量、动弹性模量及动泊松比平均值见下表2-10。
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土层波速及动弹性参数表
注:
表中各土层的动泊松比ν
d根据公式νd=(Vp
2
-2Vs2)/[2(Vp2-Vs2)]计算得出。
2.5.3.3土层热物理指标及电阻率
根据设计部门提供的数据,木渎站基坑开挖范围内的土层主要为②1粘土、②2粉质粘土、④1a粉质粘土、④1粉土及⑤粉质粘土层,按GB50307-1999要求,对基坑开挖深度范围内的粘性土及砂性土采集了6组土样进行了热物理指标及电阻率测定,土层的热物理指标及电阻率见表2-11。
土层热物理指标及电阻率
2.5.3.4土层的基床系数
根据室内土工试验,原位测试(SPT、扁铲、)成果,结合规范(GB50307-1999)确定的垂直、水平基床系数见表2-12。
各土层垂直、水平基床系数一览表
表2-12
2.6地基土层主要物理力学指标综合建议值
根据地基土层土工试验原位测试成果,结合地区工程实践经验,各土层的主要物理力学性质指标综合建议值见表2-13。
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物理力学性质指标综合建议值表
表2-13
注:
含水量、重度、孔隙比、压缩模量、压缩系数为平均值;静止侧压力系数K0、基床系数为建议值;固结系数为P=100kPa压力段的平均值;直剪(固快、快剪)、三轴(UU、CU)为标准值;渗透系数为室内渗透试验最大值,④1粉土结合沿线抽水试验资料综合确定。
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2.7场地和地基的地震效应2.7.1地震活动
苏州及邻近地区地震活动不强烈,据近二千多年的历史记载,共发生大于4级的地震49次,大于5级的地震9次,其中较大的地震有1974年4月22日溧阳市上沛5.5级地震和1990年2月10日常熟~太仓沙溪5.1级地震。
苏州地区地震活动,无论从强度和频度上来看,地震活动水平属中等偏下,场地及附近未发现全新活动断裂,属基本稳定地区。
2.7.2地基地震效应
2.7.2.1浅层饱和砂土的液化判别
据GB50011-2001苏州市(6个市辖区)抗震设防烈度为6度(第一组),本构筑物抗震设防分类属乙类,工程安全等级为一级,按《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)第4.3.1条和《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》(GB50307-1999)第3.0.11条之规定,对20m以浅饱和砂土和饱和粉土进行液化判别:
(1)标准贯入试验判别法:
按《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)和《铁路工程抗震设计规范》(GB50111-2006)所列相关公式计算,当标准贯入试验锤击数(未经杆长修正)小于液化判别标准贯入锤击数临界值时,应判为液化土,标准贯入试验锤击数临界值计算公式如下:
按GB50011-2001,在地面以15m深度范围Ncr=N0(2.4-0.1dw)(3/ρc)1/2(15≤ds≤20);式中:
Ncr—液化判别标准贯入锤击数临界值;N0—液化判别标准贯入锤击数基准值;ds—饱和土标准贯入点深度(m);dw—地下水位埋深(m);
ρc—粘粒含量百分率,当小于3或为砂土时,应采用3。
按GB50111-2006,公式:
Ncr=N0•a1•a2•a3•a4
式中:
N0—当ds为3m,dw为2m,du为2m,a4为1时土层的液化临界标准贯入锤击数,应符合下列规定:
设计烈度7度时为8,8度时为12,9度时为16;
a1—地下水位埋藏深度dw(m)修正系数,当地面常年有水且与地下水有水力联系时,dw为零;
a2—标准贯入试验点的深度ds(m)修正系数;
a3—上覆非液化土层的厚度du(m)修正系数,对深基础取a3为1a4—粘粒重量百分比Pc修正系数。
上述修正系数可按以下各式计算:
a1=1-0.065(dw-2);a2=0.52+0.175ds-0.005ds2;a3=1-0.05(du-2);a4=1-0.17Pc1/2
按以上各公式液化判别计算结果见表2-14-1及表2-14-2。
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标准贯入试验液化判别成果表(据GB50011-2001)
注:
地下水位标高按近年苏州地区最高潜水位2.63m取值。
标准贯入试验液化判别成果表(据GB50111-2006)-19-
(2)根据剪切波速测试资料,抗震设防烈度为7度时,其实测剪切波速值VS
大于地层剪切波速临界值Vscr。
本场地15m以浅饱和粉、砂性土不存在液化趋势(详见附件《苏州市轨道交通1#线木渎站波速测试报告》)。
(3)根据静力触探资料,当土层的实测qc小于临界贯入阻力qccr时,可判定为液化土,否则为不液化土。
临界贯入阻力qccr值,按下式确定:
qccr=qco×αw×α
u×αp,αw、αu、αp分别为地下水位埋深修正系数、上覆非液化土层厚度修正系
数、土性修正系数。
经上述公式计算,结果见下表
2-15,本场地15m以浅饱和粉、砂性土不存在液化趋势。
静力触探液化判别成果表
采用标准贯入试验、静力触探试验、实测剪切波速试验成果进行了液化判别,20m以浅分布的④1粉土层为不液化土层,综合判定,地基土不存在液化趋势。
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2.7.2.2建筑场地类别
据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001),苏州市区抗震设防烈度为6度,设计地震分组为第一组,设计基本地震加速度值为0.05g,特征周期值0.45s。
据有太湖、阳澄湖群及大小规模不等的河渠组成。
太湖水域面积2250km2,总蓄水量90亿m3(临界量)。
阳澄湖群:
主要由阳澄湖、澄湖、漕湖、金鸡湖等组成,湖底较平坦,除阳澄湖最大水深达9.5m外,其余均在2m左右。
湖泊之间河汊通连,构J1100、J1107、J1115等三个孔波速测试结果,场地20m深度范围2.8.1地表水
苏州市地处江南水网区,属长江流域太湖水系,区2.8.2.1潜水
潜水含水层主要由填土层组成,勘察区域内均有分布,填土层由粘性土夹碎石组成,由于其颗粒级配不均匀,固结时间短,往往存在架空现象而形成孔隙,成为地下水的赋存空间,其透水性不均匀。
主要接受大气降水的入渗补给。
其下的②粘性土层:
上部②1粉质粘土层,为正常固结土层,据室内试验,其渗透系数(取最大试验值,下同)KV=4.5E-06cm/s、KH=1.4E-05cm/s,属微透水土层,②2粉质粘土层,据室内试验,其渗透系数KV=3.9E-05cm/s、KH=3.6E-05cm/s,属弱透水土层。
苏州地区降雨主要集中在6~9月份,在此期间,地下水位一般最高;旱季为12月份至翌年3月份,在此期间地下水位一般最低。
年水位变幅为1.00m。
勘察期间实
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苏州轨道交通一号线工程木渎站岩土工程勘察报告
测潜水稳定水位标高在1.41~1.55m之间。
据区域水文资料,苏州市历年最高潜水位标高2.63m,最低潜水位标高为0.21m。
2.8.2.2微承压水
根据钻探结果,微承压水含水层由晚更新统沉积成因的土层组成,主要为④1粉土层,其透水性及赋水性一般~中等。
本车站部位该含水层组分布不稳定,车站西侧缺失,主要分布于车站中东侧,埋深一般在6.50~8.80m之间,厚度在0.70~7.00m。
根据室内渗透试验结果结合金枫路站抽水试验成果,④1层渗透系数K值按最大值考虑,取值3.08E-3cm/s,为透水土层。
该含水层的补给来源主要为微承压水的越流补给及地下迳流补给,微承压水头埋深约2.0m左右,相应标高在1.20m左右。
据区域资料,年变幅1m左右。
该含水层的隔水顶板为②2粉质粘土及④1a粉质粘土层,隔水底板层(据室内试验资料)⑤粉质粘土层渗透系数KV=4.2E-6cm/s,KH=7.4E-6cm/s,因此,具微承压性。
2.8.2.3承压水
本场地承压水主要赋存于⑩粉细砂层中,该层顶板埋深一般在49.0~52.0m,本工程可不考虑其影响。
2.8.2.4环境水及土的腐蚀性评价
(1)环境水的腐蚀性评价
根据气象资料,本地区干燥度指数小于1.5,属湿润区,场地土层含水量一般大于30%,因此可判定本地区环境类型为Ⅱ类。
根据潜水、微承压水的水质分析结果(各水样检测结果详见附件《水质检验报
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告》,统计结果见表2-16),按《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)第12.2条之规定进行判别,判别结果见表2-17。
水样测试结果分析统计表
地下水的腐蚀性评价
表2-17
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据水质分析结果,场地①素填土层,厚度0.90~4.80m之间,压缩性中等偏高,强度低,均匀性差,属弱透水土层,勘区3.2地基土的分析及评价
据勘察结果,场地55.45m以浅各土层分布较稳定,地层层序较完整,土层均匀性中等~较好,其中:
②粘性土层分布稳定,厚度4.50~8.40m,压缩性中等,强度中等~高。
②1粉质粘土层分布较稳定,为微透水层;②2粉质粘土层为弱透水土层。
④1a粉质粘土层分布不稳定主要分布于车站西侧,厚度1.00~4.80m,压缩性中等偏高,强度中等偏低;④1粉土层分布欠稳定主要分布于车站中部及东侧,厚度0.80~7.00m,压缩性中等,强度中等偏低;⑤粉质粘土层场地内均有分布,车站中偏西部位厚度变化较大,厚度6.50~19.70m,压缩性中等,强度中等偏低。
④1a粉质粘土为弱透水土层,⑤粉质粘土层均为微透水土层,④1粉土层为透水土层。
⑥1粘土层,分布不稳定,车站中偏西部位缺失,厚度0.70~3.60m,压缩性中等,强度中等~高;⑥2粉质粘土层车站范围内均有分布,局部埋深大,厚度2.50~8.30m。
其中⑥1粘土层为不透水性土层,⑥2粉质粘土层为弱透水土层。
⑧1粉质粘土层分布较稳定,厚度12.00~15.20m,压缩性中等,强度中等;⑧1a粗砂夹粉质粘土层分布欠稳定,主要分布于车站主体部位J1104~J1112地段,厚度0.80~2.70m,压缩性偏低,强度中等。
⑨粉质粘土层场地内均有分布,顶板埋深49.00~52.00m,厚度2.50~5.70m,压缩性中等,强度中等~高。
⑩粉细砂层分布尚稳定,车站西北侧未揭示,主要由孔深55m左右的控制性钻孔揭示,本次勘察未揭穿该层,控制最大厚度7.45m,压缩性中等偏低,强度中等。
⑾粉质粘土层分布不稳定,主要由J1160及J1107孔揭示,未揭穿该层,控制
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苏州轨道交通一号线工程木渎站岩土工程勘察报告
最大厚度1.30m,压缩性中等,强度中等。
3.3地基土的承载力特征值及桩基参数的确定
根据土工试验、原位测试成果,结合我院长期工程实践经验,按《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)及《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94)提供各土层的承载力特征值及桩基参数见表3-1。
承载力特征值及桩基参数
注:
②1、②2、④1a、⑤、⑥1、⑥2、⑧1层由UU三轴试验指标计算fak。
3.4基础形式分析
由业主及设计部门提供的相关资料,拟建木渎站为地下二层岛式,结构底板埋
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深约16.00m,相应标高-12.14
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