某高層建筑軟硬互層地基承載力的綜合確定

羅海洲

（貴州地質(zhì)工程勘察設(shè)計研究院，貴州 貴陽 550000）

近年來，城市用地日漸緊張，高層建筑逐漸成為城市建筑的首選類型。但是由于高層建筑本身存在高質(zhì)心、高水平荷載和豎向荷載等特點，難免會出現(xiàn)一定的偏心現(xiàn)象，為了有效避免建筑物發(fā)生傾斜，必須重視其地基持力層的選擇。尤其是對軟硬互層地基，更應精準的對其承載力進行科學合理的確定。

1 工程概述

某市老城區(qū)住宅小區(qū)項目，擬建建筑6棟，層高為-2F～-2+2+29F。本工程3#到6#建筑采用框支剪力墻結(jié)構(gòu)，7#和8#建筑物采用框架結(jié)構(gòu)修筑而成。施工區(qū)域內(nèi)場地及周圍地形平緩，無滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災害存在，且未發(fā)現(xiàn)斷層。主要基巖屬于碎屑巖類，無巖溶發(fā)育，為了有效避免高層建筑產(chǎn)生整體傾斜問題，本工程對軟硬互層地基承載力進行了綜合分析。

1.1 地質(zhì)構(gòu)造

本工程所在區(qū)域主要為河流沖積地貌，地形較為平坦。結(jié)合本區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)資料，施工區(qū)域?qū)儆趽P子準地臺黔南臺陷貴定南北向構(gòu)造變形區(qū)東部邊緣，都勻向斜軸部西側(cè)，無大斷裂通過。據(jù)場地鉆探揭露，下伏地層為二疊系上統(tǒng)吳家坪組（P2w）頁巖夾硅質(zhì)巖。

1.2 水文地質(zhì)條件

（1）地表水：主要地表水為附件居民的生活污水和大氣降水，本工程施工區(qū)域北方130 m處有一自東向西流的小河，西側(cè)則距離劍江河約800 m。

（2）地下水：本區(qū)域內(nèi)的地下水主要潛水類型，按埋藏類型分為：素填土層中的松散孔隙水及基巖裂隙水兩類。松散孔隙水主要賦存于素填土層及卵石土層中，無統(tǒng)一地下水位，具有水量不均勻，受季節(jié)性影響大的特點，遇強降雨季節(jié)，會產(chǎn)生臨時性的高水頭，松散孔隙水與基巖裂隙水水力聯(lián)系較好，地下水主要受季節(jié)性控制。

2 各巖土單元體承載力的確定

2.1 土體單元質(zhì)量特征及物理力學指標

（1）雜填土：結(jié)構(gòu)松散，承載力低，新近回填，未完成固結(jié)沉降，且分布不均勻，為欠固結(jié)土，不具承載力。

（2）卵石土：埋藏深度較淺，具有一定的力學性能，但厚度變化較大，雖然其均勻性較好，但開挖平場后基本被清除，不能作持力層。

2.2 強風化頁巖夾硅質(zhì)巖的承載力確定

該層巖石破碎，節(jié)理裂隙及風化裂隙發(fā)育，結(jié)合鉆孔超聲波測試結(jié)果，該巖體縱波速度大約在2001~2487 m/s，巖體完整程度分類為破碎，屬軟巖，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ類。根據(jù)《巖土工程手冊》查表5-5-24及N120原位測試成果，一般每0.10 m觸探擊數(shù)為4.80～11.83擊，剔除異常值，同時結(jié)合相鄰場地類似經(jīng)驗，建議強風化頁巖夾硅質(zhì)巖承載力特征值fa為580 kPa，變形模量取37.6 MPa，由于擬建建筑物荷載較大，不宜做地基持力層。

2.3 中風化頁巖夾硅質(zhì)巖的承載力確定

（1）取樣及室內(nèi)試驗：該層巖石呈現(xiàn)塊狀構(gòu)造，硅質(zhì)巖與頁巖相間呈韻律沉積，厚度比為1∶3，節(jié)理裂隙及風化裂隙較發(fā)育。結(jié)合鉆孔超聲波測試結(jié)果，該巖體縱波速度大約在2965~3358 m/s，巖石堅硬程度為較軟巖，巖體完整程度為較破碎，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅳ級。經(jīng)鉆探巖芯顯示，揭露場地基巖中風化硅質(zhì)巖夾頁巖，巖體受風化作用、節(jié)理裂隙的影響，差異性大，根據(jù)鉆孔布置原則結(jié)合鉆探實際情況，由于頁巖風化呈土狀，巖芯呈細砂狀，無法取樣，故所取的巖樣均為硅質(zhì)巖，按（GB50021-2001）規(guī)范進行統(tǒng)計計算。巖樣飽和單軸抗壓強度標準值為frk＝30.145 MPa。再根據(jù)（GB50007-2011）第 5.2.6條，取折減系數(shù) ψr＝0.120，fa＝ψr.frk=3617 kPa，結(jié)合場地鉆探取芯情況，中風化硅質(zhì)巖性脆易碎，建議中風化硅質(zhì)巖fa取3000 kPa。

（2）現(xiàn)場原位試驗：采用巖基靜載荷試驗的方法，本次共檢測了6#樓3個試驗點，試驗采用液壓千斤頂加荷，用壓力表測量試驗荷載，試點的荷載壓力采用大型挖掘機提供反力，能滿足最大荷載的試驗要求。加載方式：單循環(huán)加載，荷載逐級遞增直到破壞，然后分級卸載，每級卸載為加載時的2倍（如為奇數(shù)第一級可為3倍）；每級卸載后隔10min測讀一次測讀3次后可卸下一級荷載全部卸載后當測讀到半小時回彈量小于0.01 mm時即認為穩(wěn)定，最終確定巖石地基的承載力特征值，該層軟硬互層的巖層承載力特征值fa=1050kPa。

圖1 現(xiàn)場巖基靜載荷試驗

3 工程地基承載力基礎(chǔ)方案

結(jié)合本工程的實際情況，最終選擇中風化頁巖夾硅質(zhì)巖作為本工程的地基持力層?？紤]到本工程的建筑高度較高，為了確保工程的建設(shè)質(zhì)量，因此提供了兩種地基基礎(chǔ)方案。主要體現(xiàn)在以下兩個方面：

3.1 樁基礎(chǔ)及獨立柱基

采用樁基礎(chǔ)及獨立柱基，嵌巖深度不小于0.5m。在工程地下室開挖施工完成后，對于中風化完整巖體埋深小于3 m的區(qū)域采用獨立柱基。對于施工區(qū)域內(nèi)基巖面起伏較大的柱位，可以適當增大基礎(chǔ)埋深，從而避免基底下應力擴散范圍內(nèi)有軟弱臨空面存在。

3.2 筏基結(jié)合部分樁筏基礎(chǔ)

考慮到本工程部分建筑物的荷載較大，但基巖的承載力較低。如果單純的采用樁基及獨立柱基，可能會導致樁徑及獨基的寬度會較大，對于一些柱網(wǎng)距較小的柱位將是難以實現(xiàn)的，特別是塔樓部分，因此，建議采用筏基結(jié)合部分樁筏基礎(chǔ)的基礎(chǔ)方案來避免以上情況的出現(xiàn)。

4 結(jié) 語

結(jié)合貴州省某高層建筑實例，通過對場地屬土、巖結(jié)合地基，從安全、經(jīng)濟和施工方便等因素綜合考慮，并科學合理的對基礎(chǔ)持力層的承載力進行了分析確認，最終選擇筏基結(jié)合部分樁筏基礎(chǔ)作為本工程的地基基礎(chǔ)施工方案。