花崗巖殘積土地基承載力取值的應(yīng)用分析

黃義柱

（廣東省建設(shè)工程質(zhì)量安全檢測總站有限公司）

花崗巖殘積土系花崗巖經(jīng)物理風(fēng)化和化學(xué)風(fēng)化后殘留在原地且未經(jīng)搬運(yùn)的碎屑物質(zhì)，其成分除石英外，其他礦物均已風(fēng)化為土狀。在南方地區(qū)，由于氣候溫暖、氣溫較高、濕度較大、降雨量充足等氣候特點(diǎn)，導(dǎo)致原巖風(fēng)化強(qiáng)烈，通常其形成的風(fēng)化殘積土層具有大孔隙比、小液性指數(shù)、低壓縮性、強(qiáng)吸水性等特點(diǎn)，依據(jù)顆粒成分的差異也分礫質(zhì)粘性土、砂質(zhì)粘性土和粘性土。在建筑應(yīng)用中，由于其具有相對較好的物理力學(xué)性質(zhì)，通常考慮作為低層建筑、簡易廠房、地下室等的天然地基持力層。花崗巖殘積土作為非石亦非土的特殊巖土體，由于礦物成分和風(fēng)化程度的差異其物理力學(xué)性也存在較大差異。因此，在確定花崗巖殘積土作為淺基礎(chǔ)持力層時候，充分考慮各種因素對地基承載力測試及合理取值，對工程建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性和安全性具指引作用。

1 工程概況

某工程項(xiàng)目占地面積約3000m2，擬建上部單層商用物業(yè)，下部為一層地下室。根據(jù)場地巖土工程勘察情況、對地基承載力要求和建筑成本綜合考慮，確定采用天然地基上獨(dú)立柱基礎(chǔ)形式和框架結(jié)構(gòu)，采用④層花崗巖殘積土層作為基礎(chǔ)持力層，要求地基承載力特征值不低于300kPa。各土層分布和土質(zhì)特征如下：①雜填土：平均層厚1.47m，雜色，稍濕，稍密，主要成分為建筑垃圾和粘性素填土；②淤泥：平均層厚1.76m，黑色～灰黑色，飽和，含腐殖質(zhì)，流塑～軟塑狀；③粉質(zhì)粘土：平均層厚1.52m，淺黃色、局部粉紅色，很濕，具粘性，含少量粉粒和砂質(zhì)，可塑狀；④砂質(zhì)粘性土：平均層厚10.03m，黃褐色、局部白色、淺綠色，稍濕，原生殘余結(jié)構(gòu)較清晰，為粘粒、砂質(zhì)，土樣手捏易散，遇水易泥化呈可塑狀，原巖風(fēng)化而成；⑤全風(fēng)化花崗巖：黃褐色、黃色、淺綠色、鐵灰色，稍濕，原生殘余結(jié)構(gòu)很清晰，巖石風(fēng)化呈土狀，硬塑狀。

2 原位測試試驗(yàn)

土層開挖至-9.70m 后，見④層花崗巖殘積砂質(zhì)粘性土。基坑采用排樁支護(hù)、水泥土攪拌樁止水，坑底設(shè)置排水溝、集水井進(jìn)行排水疏干，并用抽水泵連續(xù)不間斷抽水，使地下水位降至基坑底面標(biāo)高以下1.00m 后，進(jìn)行原位重型圓錐動力觸探試驗(yàn)，并根據(jù)動力觸探試驗(yàn)結(jié)果確定平板載荷試驗(yàn)點(diǎn)位。

2.1 重型圓錐動力觸探試驗(yàn)

重型動力觸探試驗(yàn)在地下水穩(wěn)定及場地平整后，均勻分布地選取26 個獨(dú)立柱基持力層位置，觸探深度5.50m。依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果及場地土層分布條件，對觸探深度范圍內(nèi)土層進(jìn)行力學(xué)分層，分層厚度定為1.00m，最后一層為1.50m，先采用平均值法統(tǒng)計(jì)每個檢測孔的重型動力觸探錘擊數(shù)代表值后，再對同一土層重型動力觸探錘擊數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，見表1。

地基土按照分層厚度分別推定地基承載力特征值，參考廣東省標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)檢測規(guī)范》DBJ/T 15-60-2019 中一般黏性土地基的規(guī)定，初步推定場地砂質(zhì)粘性土地基承載力特征值。

綜合分析表1～表2：

表1 同一土層重型動力觸探錘擊數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

表2 重型圓錐動力觸探試驗(yàn)推定地基承載力特征值fak（kPa）

開挖后地基標(biāo)高以下：0.00～1.00m 土層推定地基承載力特征值小于120kPa；1.00～2.00m 土層推定地基承載力特征值約180kPa；2.00～3.00m 土層推定地基承載力特征值約260kPa；3.00～4.00m 推定地基承載力特征值約350kPa；3.00～4.00m 土層推定地基承載力特征值大于400kPa。

2.2 平板載荷試驗(yàn)

參考觸探試驗(yàn)結(jié)果，不考慮地下水影響，原土層超挖1.00m 至-10.70m 后，土層地基承載力特征值約180kPa。地基平板載荷試驗(yàn)選取重型動力觸探錘擊數(shù)偏低的試驗(yàn)孔位，試驗(yàn)結(jié)果如表3。

表3 地基土平板載荷試驗(yàn)結(jié)果

依據(jù)廣東省標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)檢測規(guī)范》DBJ/T 15-60-2019，綜合地基土平板載荷試驗(yàn)結(jié)果，取壓板點(diǎn)位1#、3#、5#和6#的結(jié)果平均值約為100kPa 作為該土層的承載力特征值。

3 承載力取值影響因素分析

⑴土質(zhì)成分對地基強(qiáng)度影響分析：原位測試土層為花崗巖殘積成因砂質(zhì)粘性土，母巖中高嶺石、云母及綠泥石等水解礦物含量較大，由于較多水解礦物存于土質(zhì)中，且風(fēng)化程度不完全一致，對土體強(qiáng)度的影響非常大，重型觸探結(jié)果變異系數(shù)0.19～0.32，地基平板載荷試驗(yàn)結(jié)果離差也較大。因此，對此類花崗巖殘積類土質(zhì)地基承載力取值，應(yīng)著重現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)、地區(qū)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，重點(diǎn)分析土質(zhì)成分對原位試驗(yàn)結(jié)果和地基承載力取值的影響。

⑵本項(xiàng)目依照重型圓錐動力觸探試驗(yàn)結(jié)果，直接參照沉積成因的一般粘性土地基相關(guān)規(guī)定推定“非石亦非土”的花崗巖殘積砂質(zhì)粘性土的地基承載力，存在一定的邏輯適應(yīng)性，觸探試驗(yàn)作為平板載荷試驗(yàn)選擇位置具有必要性，但對地基承載力的取值參照不具備地區(qū)經(jīng)驗(yàn)。

⑶在繼續(xù)開挖和降水后，依據(jù)重型動力觸探試驗(yàn)結(jié)果推斷的地基承載力與地基土平板載荷試驗(yàn)結(jié)果相比，重型動力觸探試驗(yàn)結(jié)果推定的地基承載力仍舊相對較高。根據(jù)場地實(shí)際情況，從本次的重型動力觸探試驗(yàn)結(jié)果可知，除了原地基上部局部土層存在擾動造成上部土層重型動力觸探結(jié)果偏低外，由于土層砂質(zhì)含量較大，地下水蘊(yùn)藏豐富，地下水位較高，土層透水能力和固有水文地質(zhì)條件對花崗巖類殘積砂質(zhì)粘性土層重型動力觸探試驗(yàn)的結(jié)果也存在較大的影響。

4 結(jié)論

⑴因花崗巖成分、氣候條件、風(fēng)化條件等的差異，其同一巖性的殘積土強(qiáng)度不一，評價地基強(qiáng)度時應(yīng)充分考慮土質(zhì)結(jié)構(gòu)和成分的影響，結(jié)合平板載荷試驗(yàn)和地區(qū)經(jīng)驗(yàn)綜合考慮所取地基強(qiáng)度的合理性；

⑵花崗巖殘積土因孔隙比較大、砂質(zhì)含量較大、液性指數(shù)較小和遇水易崩解的特點(diǎn)，在土體受結(jié)構(gòu)擾動和地下水的影響下，其土體強(qiáng)度必然下降，評價地基強(qiáng)度時應(yīng)考慮地下水和施工工藝擾動對土體的影響。