北京XX学校亦庄实验中学项目勘察方案.docx
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北京XX学校亦庄实验中学项目勘察方案
1勘察方案策划
编制依据
根据“北京十一学校亦庄实验中学项目”设计平面图（2013年4月）；
拟建场区附近岩土工程勘察资料；
拟建场区附近地下水长期观测资料；
相关的强制性技术标准；
同类工程的岩土工程勘察经验、技术实力、项目管理经验。
勘察方案设计技术路线框图
鉴于本工程的重要性、特殊性，为确保勘察技术方案的合理可靠及优化可行性，在编制本工程勘察技术方案时，按照如下技术路线进行。
2工程概况及设计条件
北京十一学校亦庄实验中学项目位于北京市经济开发区，总用地面积98571.9m2，总建筑面积96793.5m2，其中地上建筑面积79314.6m2，地下建筑面积17478.9m2。
拟建场地的地理示意位置参见图2-1（“工程场区地理位置示意图”）。
图2-1工程场区地理位置示意图
本工程主要由国际部、初中部及高中部三部分组成，各拟建建筑的设计条件见下表2-1。
表中未列出的设计条件均尚未最终确定。
表2-1
建筑名称
地上/地下层数
基底埋深（m）
国际公寓
11F/B2F
8
风雨操场、食堂
2F/B2F
高中部教学综合楼
4~5F/B2F
公共资源部
3~5F/B2F
纯地下车库
0F/B2F
宿舍
4～6F/B0F
/
风雨操场、食堂
2~3F/B0F
/
国际部教学综合楼
4～5F/B0F
/
报告厅
2F/B0F
/
初中部教学综合楼
5F/B2F
/
以上建筑设计条件是进行本次勘察方案设计时确定勘探孔数量、勘探孔深度和原位测试、室内土工试验工作量的直接依据。
3背景地质条件
3.1已有的勘察资料
投标人在拟建场区附近具有丰富的勘察资料、深部地质资料及区域地质普详查资料，因此，投标人对拟建场区地层分布规律、各土层的工程力学性质、地下水分布规律、工程抗震条件以及宏观环境因素影响都有一定深度的研究和把握。
根据投标人掌握的工程资料，工程场区地层岩性主要由粘性土、粉土、砂土和卵石土组成，垂向上呈现多期沉积旋回特征。
因此，场区内岩相结构会在垂向上有明显的差异性。
3.2构造地质背景条件
北京地区主体地质构造为新生代前的断裂及其控制的断块构造，主要有三组断裂带：
主干断裂带为北北东向，其次为北东向和北西向断裂带。
北京地区的基本地震构造是新生代北京凹陷，发育于北京凹陷的黄庄－高丽营断裂、南口－孙河断裂是晚更新世－全新世活动过的断裂，属潜在的发震构造，在深部构造都有一定的显示，两条断裂在北京凹陷内相交（参见图3-1“北京市构造分区示意图”）
。
图3-1北京市构造分区示意图
上述区域构造地质背景条件及区域新构造运动特征是场地地震安全性分析评价的背景基础。
3.3工程地质条件
3.3.1地形地貌
在地形地貌上，拟建场地位于古漯水河故道范围内。
具体位置可参见图3-2（“北京平原区古河道分布图”）。
图3-2北京平原区古河道分布图
3.3.2地层分布情况
投标人通过调阅在拟建场区周围的既有勘察资料及地质调查资料，整理出拟建场区30m深度范围内的参考性地质柱状图，参见图3-3（“概化地层柱状图”）。
图3-3概化地层柱状图
根据上述拟建场地参考性地质概化柱状图，本工程场区地层特征如下：
拟建场区表层为一般厚度约1.2m的人工堆积层，成分以房渣土、粘性土素填土为主；人工堆积层之下为新近沉积层，其中1.2~3.6m深度段为粘性土、粉土层，3.6~4.6m为砂土层；新近沉积层之下为第四纪沉积层，其中4.6~8.0m深度段为粘性土、粉土层，8.0~9.5m为砂土层，9.5~22.0m为粘性土、粉土层，22.0~26.0m为砂土层，26.0~27.0m为粘性土、粉土层，27.0~30.0m为砂土层。
本次勘察须准确查明上述各土层的厚度变化及力学性质，为本工程地基方案的选择及基坑边坡支护提供可靠依据。
上述基础地层资料及相关分析是本次勘察岩土工程问题预测、工作量策划及费用测算的基本依据。
3.3.3水文地质条件
根据投标人掌握的地下水资料，拟建场地水文地质条件较为复杂，地表以下一般应分布有多层地下水，分别为潜水与层间水（可能具承压性）。
各层地下水的年动态和多年动态变化复杂、且各层地下水之间的水力联系密切，并受各种因素影响较大。
根据投标人掌握的地下水资料，本工程拟建场区历年最高地下水位可接近自然地面。
4岩土工程问题分析及勘察工作量策划
4.1工程特点及地基基础工程问题分析
（1）本工程高层公寓荷载较大，外围纯地下车库部分荷载较小，因此位于同一基础底盘上的高层建筑和纯地下建筑的差异沉降协调及不同结构单元之间的沉降协调问题较突出，将是本工程地基基础设计的关键性问题。
（2）本工程局部与高层部分相邻的低层结构部分（包括外扩的纯地下车库部分）的荷载较小，受其影响，高层部位的基础侧限约束条件被永久性削弱，对高层建筑部分的地基承载力的发挥带来不利影响，也使本工程地基基础共同作用问题趋于复杂。
（3）本工程有地下室部分的基础埋置较深，对于建筑荷载较小的低层建筑及纯地下车库部分，须合理确定抗浮设计水位，进行基础抗浮稳定性和地下室外墙、底板结构强度验算。
因此本工程设计时对基础抗浮设计问题应予以高度重视，确保工程的安全性和经济合理性。
（4）根据投标人丰富的工程经验，本工程无地下室建筑的基础埋深较浅，浅部土层难以满足上部结构对地基承载力要求，提供何种地基处理方案是本工程的重要问题。
（5）拟建场地浅部人工填土层的厚度变化较大，查明场区内人工填土层的变化情况及浅部天然沉积土层的分布规律与物理力学性质相对本工程来说是较重要的问题。
以安全合理的勘察技术方案，对地基基础方案及相关基础工程问题进行全面深入细致的分析，指导结构设计、基础工程的施工，既保证安全可靠又取得良好的投资效益，对本工程而言尤显重要。
4.2地基基础工程问题对策
按照目前的设计条件，根据拟建场地的工程地质及水文地质条件，结合投标人的工程经验进行综合分析，本工程可能采用的地基方案如下：
本工程无地下室的建筑物地基直接持力层可能为新近沉积层，此部分荷载较小，可优先考虑天然地基方案，对于局部存在的人工填土层，可以考虑人工换填地基方案；若天然地基方案无法满足地基承载力或变形要求时，也可考虑采用复合地基方案。
本工程有地下室的低层建筑物和纯地下车库地基直接持力层可能为第四纪沉积层，初步认为天然地基方案可满足要求；对于高层的国际公寓应考虑复合地基方案。
投标人将在勘察阶段结合具体的设计条件对本场区基础埋深以下分布土层的岩性特征、力学性质与工程特性进行详细、准确的查明，进而提出适合本工程的经济、科学的地基基础方案。
4.3勘察工作内容、工作量的策划
依据相关法律法规、招标文件技术要求，并结合投标人在拟建场区已有的丰富的工程地质、水文地质资料，对本项目进行勘察工作量策划。
4.3.1项目对勘察基本要求
（1）通过收集分析区域工程地质、水文地质、地形地貌、地震地质背景资料，以及现场调查、勘探，查明有无影响本工程建设场地稳定性的不良地质作用，若存在，分析其成因类型、分布范围，预测其发展趋势，并评价其对本工程建设的影响；
（2）查明工程场区地层成因、地层结构、地层的物理力学性质、空间分布特点及地基土层工程特性，为建筑地基方案选择、基础设计、地基整体稳定性分析和深基坑工程设计与施工等工作提供地层分布资料和岩土物理力学参数指标，并提供场地土的标准冻结深度，并就浅层土对主要基础结构材料的腐蚀性进行评价；
（3）提供工程场区所在区域的水文地质条件。
查明场区地下水类型、埋藏条件、地下水动态变化基本规律，以及场区历年最高地下水位标高和近3～5年最高地下水位标高，分析其对本工程设计与施工可能产生的影响，并就其对主要基础结构材料的腐蚀性进行评价；
（4）通过现场测试及室内分析，对场地与地基的地震效应、建筑抗震设计基本条件进行评定，提供建筑抗震设计所需的基本依据；
（5）根据对勘察资料和地基基础工程问题的分析，针对设计要求，结合同类工程分析、评价经验，对可行性地基基础方案进行分析与评价，提出安全前提下合理的地基基础方案和基础设计所需岩土参数，包括地基持力层、桩端持力层、地基承载力、基础设计所需的岩土层技术参数，对基础工程设计与施工问题提出建议和要求；
（7）针对场区的环境特征，对基础工程、支护结构的设计与施工问题进行分析，包括基坑边坡支护体系、地下水控制方案分析，针对潜在问题提出可行性的技术建议措施和要求；
（8）对上述勘察要求中的未尽事宜，在勘察开始前与设计单位进行详细的技术交底，根据最终设计条件，进一步完善、补充本工程的勘察技术要求，并形成满足设计要求的最终详细勘察任务书。
4.3.2勘察成果目标
通过对拟建项目设计条件的深入分析，结合所掌握拟建场地背景地质资料，在满足4.3.1对勘察技术要求的基础上，投标人提出以下勘察成果目标：
（1）通过区域地质、地震地质、地形地貌、周边已有勘察资料及现场勘察结果，查明有无影响建筑场地稳定的不良地质作用，若存在时分析其成因类型、分布范围，预测发展趋势，并评价其对工程建设的影响。
（2）通过场地勘察并综合投标人在场区周边的地层资料，查明工程场区地层成因年代、地层结构基本特征、地基岩土层的物理力学性质和空间分布的基本特点，提供场区各土层物理力学性质的测试和试验参数。
并采取浅部土试样进行试验分析，评价其对主要基础结构材料的腐蚀性。
（3）提供场地土的标准冻结深度。
（4）查明工程场区的地下水赋存类型、埋藏条件，提供地下水位动态变化基本规律，评价含水层的渗透性特征。
对于直接影响建筑基础的地下水，采取试样进行试验分析，评价其对主要基础结构材料的腐蚀性。
（5）通过检索区域地下水资料，分析地下水动态，提供工程所在区域的水文地质条件，提供拟建场区历年最高地下水位标高和近3～5年最高地下水位标高，分析地下水补给、迳流及排泄的动态特征规律、水位年动态变幅值。
（6）通过现场测试及室内分析，对场地与地基的地震效应、抗震设计基本条件进行评定，包括确定抗震设防烈度、建筑场地类别，分析场地地基土层液化的可能性，对场地的地震稳定性和适宜性作出评价，对场地和地基的地震效应、场地地震安全性做出评价。
（7）针对本工程的具体设计要求和条件，根据对资料的综合整理和地基基础工程问题计算分析，结合已有勘察分析评价工作经验，对本工程的地基基础设计方案进行比选分析与评价，并建议安全适用、技术先进、经济合理的地基基础方案，包括提出适宜的地基持力层、桩端持力层选择方案，提供基础设计所需的土层技术参数，并对可能发生或需要重点考虑的基础工程问题提出建议。
（8）提供地基基础设计与施工所需的各项岩土技术参数，包括提供场区地基土层分层承载力以及综合考虑地层组合、变形控制等影响因素的地基综合承载力标准值，提供地基变形计算参数。
（9）针对场地的环境特征，对基坑工程设计与施工问题进行分析，包括基坑边坡支护体系、地下水控制方案的综合利弊分析，对可行性的方案设计、施工须主要考虑和应解决的问题，提出技术要求和建议，对本地区成熟的支护、地下水控制一体化设计、施工的方案及工法提出建议和决策的依据。
（10）提供基础开挖、支护、地下水控制、土方回填等设计与施工的岩土技术参数。
4.3.3详细勘察手段、工作内容及工作量
4.3.3.1勘察钻孔数量及类型
本工程详勘阶段的工作量布置详见表4-1“工作量统计表”。
勘探孔位置按招标方提供的平面图进行布置，参见附图（“勘探点布置平面示意图”）。
工作量统计表 表4-1
钻孔类型
钻孔深度（m）
数量（个）
控制性勘探孔
（取土/标准贯入/动力触探）
28
4
25
3
20
9
18
20
12
2
一般性勘探孔
25
4
22
3
16
15
15
12
10
2
合计
总孔数：
74个总进尺：
1357m
4.3.3.2详细勘察钻孔设计说明
（1）关于钻孔深度
●控制性勘探孔的深度应超过地基压缩层的计算深度，并满足地基基础整体稳定性分析及各种可能采用的地基（与基础）方案对勘察钻孔孔深的要求。
本工程建筑物的控制性钻孔深度为12~28m，满足采用不同地基方案时的地基变形计算需要。
●一般性勘探孔的深度以能控制地基主要受力层为原则，并结合基础类型、埋深、荷载、建筑物有无地下室及地层情况，钻至基础底面以下适当深度，并能满足地基与基础方案的分析、设计的要求。
本工程建筑物的一般性钻孔深度为10~25m，满足基础方案选择与地基基础变形计算要求。
（2）关于钻孔位置和间距
根据本工程建筑安全等级、场地的复杂程度，综合分析认为拟建工程建筑场地可按中等复杂场地考虑，勘察钻孔尽量按拟建建筑周边线及角点布置。
对于本工程，钻孔基本按建筑物周边线和角点布置，钻孔间距一般为25～35m。
4.3.3.3现场取样、测试策划
现场勘察期间，为保证取样测试数量既能满足规范和勘察评价的技术精度要求，又能有效控制工程造价，取样间距控制在1~2m。
每一主要土层的原状土样不少于6个。
现场勘察期间，在控制性钻孔中进行标准贯入试验/重型动力触探试验，20m以上砂土、粉土层标贯间距为1m，对砂土、粉土进行标准贯入试验（SPT）后留取砂土、粉土扰动土样并进行颗粒分析，获得粘粒含量百分率（ρc），进行土样鉴定和场地土液化判定，评价砂土密实度，确定承载力和变形参数；20m以下砂土层间距为2m。
现场采用单孔法进行土层剪切波速测试，测点间距1m，确定建筑场地类别和各土层动力参数。
现场勘察期间，采集具有代表性的地下水样和土样，进行一般化学性质试验。
现场勘察期间，根据各勘探孔的实际钻进深度，每天实时观测记录钻孔中地下水位的变化情况。
4.3.3.4室内试验策划
根据本工程基础工程特点、岩土特性和工程分析计算需要，确定室内土工试验项目和要求如下：
对原状土样进行密度、含水量、液塑限及固结试验等常规物理力学试验，获取地基岩土层的物理、力学性质指标（w、、G、Sr、e、wL、wp、Ip、IL、Wu、Es等），提供地层划分、地基承载力、地基变形分析的土层设计参数；
对原状土样进行天然剪切试验，获取相关参数（c、φ），为评价土体稳定性提供依据；
对砂土、粉土扰动土样进行颗粒分析试验，获取砂土颗粒级配曲线，土样定名鉴别，获取粉土粘粒含量以判别其液化的可能性，为施工参数确定提供依据；
对原状土样进行静三轴压缩试验和天然快剪等试验，获取相关参数（c、φ），为评价土体稳定性、极限承载力等提供依据。
对基坑范围内土层采取的原状土样进行静止侧压力系数和无侧限抗压强度试验，为基坑支护方案分析提供参数依据。
对基底以下的原状土样进行模拟基底以下地基土层实际受力条件的回弹再压缩试验，获取土层回弹模量、回弹再压缩模量（Esr、Ers），估算基础开挖卸荷回弹再压缩量，为地基变形分析提供参数依据。
对采取的土/地下水试样进行室内分析试验，以评价土/地下水的腐蚀性；
地下水测试项目包括（但不限于）：
pH值，Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-、侵蚀性CO2、游离CO2；
土的测试项目包括（但不限于）：
pH值，Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-、易溶盐总量。
4.3.3.5取样、试验、测试项目及预计工作量
按照招标文件要求，本工程详勘的试验测试工作量的布置详见表4-2“试验、测试工作量统计表”。
试验、测试工作量统计表表4-2
取样、测试、试验项目
单位
数量
目的
取原状土样
组
约200
室内试验所用
取水试样
组
约4
室内试验所用
常规物理力学性质试验
组
约200
获取地基土层的物理、力学性质指标
（w、、G、Sr、e、wL、wp、Ip、IL、Wu、Es）
静三轴压缩试验（UU/CU）
件
约6/6
评价土体稳定性、极限承载力等所需参数指标
（cu、φu、ccu、φcu、c’、φ’）
回弹再压缩试验
件
约4
获取土的回弹及回弹再压缩模量（Esr、Ers）
无侧限抗压强度试验
组
约6
提供土的无侧限抗压强度qu
静止侧压力系数
组
约6
获取土的K0，为基坑稳定性设计提供参数
天然快剪试验
组
约40
获取土层天然抗剪强度参数（c、φ）
颗粒分析试验
组
约100
测定粉土粘粒含量（ρc），获取砂土颗粒级配曲线及定名
地下水/浅层土腐蚀性试验
组
4/4
获取pH值，Ca2＋、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-、侵蚀性CO2、游离CO2、易溶盐总量等参数
标准贯入试验（SPT）
次
约150
确定粉土、砂土密实度；进行液化判别；
确定承载力与变形参数
波速试验（单孔法）
孔
28m×1
20m×4
划分建筑的场地类别；判断碎石土层的密实度
4.3.4勘察过程实施的技术设计与控制
4.3.4.1工程勘察外业实施过程控制
4.3.4.1.1钻探设备选用及要求
（1）根据场地条件、地层情况及技术要求选用钻探设备、钻探方法及施工工艺，拟采用SH30型锤击钻机进行钻进。
（2）孔位确定和高程测量
各钻孔位置采用全站仪定点放孔，钻探前应进行调查访问，采用管线探测仪器对孔位进行探测、确保孔位处无地下工程及地下各类管线，确保钻探施工安全。
确认钻孔位置有地下管线或地下设施之后，在满足勘察精度的条件下进行适当移位，移位距离控制在1～2m范围内并测量实际钻孔坐标。
如移位距离超过3m，则及时通知建设单位和设计，在征得批准后，方可实施。
所有钻孔孔口标高的测量严格按《工程测量规范》执行。
终孔坐标测量拟采用常规导线测量为主，GPS测量为辅的方法来测定孔位坐标。
（3）钻探技术要求
每台钻机配备一名专业地质钻探记录员记录施工情况，量测钻探进尺。
记录钻进深度、岩土层面深度及变化情况，地下水位深度的量测误差不超过±2cm。
在初见水位后，量测地下水初见水位；并测量稳定水位，量测稳定水位的稳定时间按地层的渗透性确定。
对砂土不得少于0.5h，对粉土、粘性土不得少于8h，并在勘察结束以后，统一量测稳定水位。
每台钻机配备一名地质记录员和一名钻探技师，记录员按钻进回次真实、及时记录土及变化情况。
现场钻探人员均为投标人多次培训、持有上岗证书的技术工人或技师。
钻探按单孔作业任务书进行，每孔现场验收，验收拍照，并经现场技术负责人签定合格意见后，再搬迁施工下一勘探孔。
钻孔终孔后用原土或粘土球及时回填。
取水试样时，在采用套管护壁的钻孔中采取，每组两瓶，标明采样地点，孔号、深度、分析项目；侵蚀性CO2分析水样应及时按要求加入大理石粉，瓶口应立即漆封。
为鉴别地层天然湿度，在地下水位以上应进行干钻；当必须加水或使用循环液时，应采用双层岩芯管钻进。
在地基持力层和有影响的下卧层起伏变化大时，将及时补充勘探点查明其起伏变化情况，使相邻勘探点的地基持力层层顶高差不大于1m，且补点间距控制在10m。
现场钻探工作严格执行ISO9001质量体系文件－《工程勘察外业技术安全操作规程》、《北京市平原地区地基土野外描述规定》。
4.3.4.1.2取样（原状样、扰动样）
（1）取土间距要求
在布置取样钻孔中：
自地表以下1.0m开始取样。
粘性土、粉土及部分砂土采取原状土样，取样间距为1~2m，厚度大于0.5m的夹层应取土样，保证每一主层的土样数量不少于8个。
砂土取扰动土祥。
在标准贯入孔中，20m以上的粉土在标准贯入器中留取扰动样。
（2）取样质量要求
在地下水位以上不允许向孔内注水；地下水位以下优先采用泥浆护壁，使用套管护壁时，取样位置在套管底部下不少于1m。
取土时，孔底虚土厚度不得大于取土器上端度卡长度，否则应先清孔至满足取土要求。
下放取土器时禁止冲击孔底。
原状土样优先采用静压方法，土质较硬时可采用锤击方法（重锤少击）进行取样。
砂土取扰动土样时；采用四分方法进行取样，取样重量应满足颗粒分析要求。
（3）土样封装
土样均要求及时封装和贴签，注名取样地点、土样名称、孔号、取样深度、取样日期，并避免曝晒、浸泡或冰冻。
整个容器加盖后，土样容器的所有接缝处均应用蜡封。
为了保证密封效果，盒盖与样筒要配套。
（4）土样的运输
土样运输前必须填写好送样单。
在运输中应装入专用土样箱避免振动。
土样在装卸过程中，应轻拿轻放，避免摔碰。
运输土样须采用平稳而少颠簸的车辆。
（5）土样的贮存
贮存土样应注意环境条件和容器材质。
土样装封后不宜曝晒，气温低时则应注意防冻。
土样贮存期间可能产生的扰动是不容忽视的。
因此应尽可能缩短取样的贮存时间，所有土样的试验均须在取样后2天内进行。
（6）土样试验时，试验人员对试样质量进行检验。
开样时如有扰动、析水或变形现象或土样长度不能满足试验项目要求者，应降低土样质量等级或通知项目组，由项目组责成钻探班组重新补取土样。
4.3.4.1.3原位测试技术控制要点
（1）标准贯入试验
试验目的是评价粉（砂）土的密实度，计算天然地基承载力，估算地基土变形参数、单桩极限承载力；判定饱和粉土或砂土地震液化可能性及液化等级。
标准贯入试验在砂土、粉土中进行，每米贯入1次。
标准贯入前，应清除孔底残土。
标准贯入器下至孔底首先预打15cm，然后按10cm分段记录30cm的锤击数。
水位以下砂层须严格执行预打15cm，防止孔内涌砂的影响，同时应采取孔内灌浆、慢速提钻等措施，防止或减少孔内涌砂。
（2）波速测试
钻孔剪切波速试验采用单孔法测试，震源采用锤击和上压重物的木板。
试验场地避开水泥及沥青路面和地下管道等障碍物，如因现场影响，需变更测试孔位时，及时通知建设单位和设计代表，征得书面同意后方可实施。
测试点的布置根据地质分层，按1m布置一个测点，地质分层处加测。
试验步骤、资料整理与计算分析严格执行相关测试标准。
4.3.4.2室内土工试验实施过程控制
土工试验的目的是用于进行土层定名、土层划分、土层的物理力学性质评价，为地基土承载力计算等提供必要的地基土物理力学指标。
投标人具有雄厚的土工试验技术力量和设备，完成本项目各类试验的仪器均为投标人自有，仪器均为近3年内所更新的国内先进仪器。
土工试验操作除执行相关技术标准外，还将符合投标人更为严格的作业规程，以下简介部分试验项目的试验控制要点。
4.3.4.2.1土的物理性质试验
对所取土样及砂样进行物理性质试验，试验内容包括：
颗粒分析、天然含水量、重度、比重、孔隙比、液塑限、液性指数、塑性指数、有机质含量（有机质土）。
4.3.4.2.2土的力学性质试验
（1）固结（压缩）试验：
为评价土体在压力的作用下的变形特性，了解场地应力史，测定土体的压缩系数、压缩模量等。
（2）抗剪强度试验：
抗剪强度试验包括天然快剪和静三轴。
三轴剪切试验的试验方法根据设计、施工要求，对排水条件较差或施工速度较快的土层选用快剪或三轴不固结不排水剪（UU），对排水条件较好或施工速度较慢的土层宜采用固结快剪或三轴固结不排水剪（CU），尽量考虑与施工实际情况相适宜。
（3）回弹再压缩试验：
对基底以下浅部地基土层选择部分土样按照实际受力条件进行回弹再压缩试验，获取土层回弹模量、回弹再压缩模量，为地基变形分析提供参数依据。
（4）静止侧压力系数：
在基坑开挖影响深度范
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