某高層建筑軟硬互層地基承載力的綜合確定

羅海洲

（貴州地質工程勘察設計研究院，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心、高水平荷載和豎向荷載等特點，難免會出現一定的偏心現象，為了有效避免建筑物發生傾斜，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

某市老城區住宅小區項目，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構，7#和8#建筑物采用框架結構修筑而成。施工區域內場地及周圍地形平緩，無滑坡、崩塌、泥石流等地質災害存在，且未發現斷層。主要基巖屬于碎屑巖類，無巖溶發育，為了有效避免高層建筑產生整體傾斜問題，本工程對軟硬互層地基承載力進行了綜合分析。

1.1 地質構造

本工程所在區域主要為河流沖積地貌，地形較為平坦。結合本區域內的地質資料，施工區域屬于揚子準地臺黔南臺陷貴定南北向構造變形區東部邊緣，都勻向斜軸部西側，無大斷裂通過。據場地鉆探揭露，下伏地層為二疊系上統吳家坪組（P2w）頁巖夾硅質巖。

1.2 水文地質條件

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

（2）地下水：本區域內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，無統一地下水位，具有水量不均勻，受季節性影響大的特點，遇強降雨季節，會產生臨時性的高水頭，松散孔隙水與基巖裂隙水水力聯系較好，地下水主要受季節性控制。

2 各巖土單元體承載力的確定

2.1 土體單元質量特征及物理力學指標

（1）雜填土：結構松散，承載力低，新近回填，未完成固結沉降，且分布不均勻，為欠固結土，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 強風化頁巖夾硅質巖的承載力確定

該層巖石破碎，節理裂隙及風化裂隙發育，結合鉆孔超聲波測試結果，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，巖體基本質量等級為Ⅴ類。根據《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觸探擊數為4.80～11.83擊，剔除異常值，同時結合相鄰場地類似經驗，建議強風化頁巖夾硅質巖承載力特征值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 中風化頁巖夾硅質巖的承載力確定

（1）取樣及室內試驗：該層巖石呈現塊狀構造，硅質巖與頁巖相間呈韻律沉積，厚度比為1∶3，節理裂隙及風化裂隙較發育。結合鉆孔超聲波測試結果，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，巖體基本質量等級為Ⅳ級。經鉆探巖芯顯示，揭露場地基巖中風化硅質巖夾頁巖，巖體受風化作用、節理裂隙的影響，差異性大，根據鉆孔布置原則結合鉆探實際情況，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巖，按（GB50021-2001）規范進行統計計算。巖樣飽和單軸抗壓強度標準值為frk＝30.145 MPa。再根據（GB50007-2011）第 5.2.6條，取折減系數 ψr＝0.120，fa＝ψr.frk=3617 kPa，結合場地鉆探取芯情況，中風化硅質巖性脆易碎，建議中風化硅質巖fa取3000 kPa。

（2）現場原位試驗：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 現場巖基靜載荷試驗

3 工程地基承載力基礎方案

結合本工程的實際情況，最終選擇中風化頁巖夾硅質巖作為本工程的地基持力層。考慮到本工程的建筑高度較高，為了確保工程的建設質量，因此提供了兩種地基基礎方案。主要體現在以下兩個方面：

3.1 樁基礎及獨立柱基

采用樁基礎及獨立柱基，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的區域采用獨立柱基。對于施工區域內基巖面起伏較大的柱位，可以適當增大基礎埋深，從而避免基底下應力擴散范圍內有軟弱臨空面存在。

3.2 筏基結合部分樁筏基礎

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，對于一些柱網距較小的柱位將是難以實現的，特別是塔樓部分，因此，建議采用筏基結合部分樁筏基礎的基礎方案來避免以上情況的出現。

4 結 語

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