青島地區強風化花崗巖下亞帶地基承載力探究

周德宏

（青島西海岸新區勘察測繪院，山東 青島 266400）

1 區域地質簡況

青島市黃島區（原膠南市），位于膠南造山帶[1]的東側邊緣地帶，花崗巖類巖石分布廣泛，其中以燕山晚期的花崗巖類最常見，約占基巖出露面積的1/5[2]。在元古代晉寧期（約900～800Ma），揚子板塊俯沖至華北板塊之下，造成大規模巖漿入侵，形成本地區晉寧期花崗巖。中生代印支期（約257～205Ma），華北板塊與揚子板塊再次發生活動，膠南造山帶被印支期花崗巖類（γ51）侵入。中生代燕山期（約2.05～1.35Ma），太平洋板塊與歐亞板塊碰撞，導致膠南造山帶大量火山噴發及中酸性巖漿侵入，形成白堊紀陸相火山沉積巖系和燕山期花崗巖類（γ52、γ53）侵入巖。進入新生代（約0～0.7Ma）后趨于穩定，伴隨海陸相堆積沉積活動。

2 工程實例

2.1 勘察概況

2019 年，本區某地擬建設高層項目，擬建塔樓（33F/3D）為剪力墻結構，擬采用天然地基筏板基礎，基礎埋深約15m。勘察單位對項目進行了巖土工程勘察，場地為剝蝕緩坡地貌，揭露地層從上往下依次為雜填土、粉質黏土及基巖風化層。基巖為燕山期花崗巖[2]，依次揭露了全風化花崗巖、強風化花崗巖（含上、下亞帶）、中風化花崗巖。其中強風化花崗巖上亞帶揭露厚度2.2～15.7m，平均厚度約9.5m，強風化花崗巖下亞帶揭露厚度2.8～9.5m，平均厚度約4.0m。場地地下水以基巖裂隙水為主，水位埋深約3.3～5.8m，水量較小。基礎標高處地層為強風化花崗巖下亞帶。

本場地強風化花崗巖下亞帶巖芯野外描述：肉紅～淺肉紅色，中粗粒結構，塊狀構造，原巖結構較清晰，長石部分高嶺土化，暗色礦物綠泥石化，礦物蝕變明顯減少，巖芯用手可以掰碎，難捻碎，呈礫狀～角礫狀，遇水軟化，不崩解，合金鉆頭進尺均勻、較快，未揭露球狀風化體，巖體節理廣泛發育，局部被煌斑巖巖脈穿插。

勘察中對該層進行了標貫原位測試，統計結果如表1 所示。

表1 強風化花崗巖下亞帶標貫測試結果統計

青島市區的強風化花崗巖（含上、下亞帶）標貫擊數范圍大致為60～250 擊[3]，對比來看，本場地強風化花崗巖下亞帶標貫最高擊數明顯低于市區的數值。在排除設備、人為等因素后，推測可能是構造應力、風化程度、原巖成分及結構差異等原因造成。以青島市區的花崗巖風化帶承載力[4]為參考，結合地區經驗，勘察方初步確定本場地強風化花崗巖下亞帶的承載力特征值為800kPa。

2.2 淺層平板載荷試驗

基坑開挖至基底設計標高后，建設方對強風化花崗巖下亞帶進行地基承載力檢測，設計要求承載力特征值不小于800kPa。檢測選擇淺層平板靜載荷試驗[5]，在塔樓核心筒周邊位置選取3 點進行，采用慢速維持載荷法，試驗方法及過程嚴格按照《建筑地基檢測技術規范》（JGJ 340—2015）相關條款的要求進行。試驗時采用面積0.25m2的圓形剛性承壓板，在核心筒區域南、東、北分別布設S1、S2、S3 三個試驗點，試驗最大加載量為1600kPa。檢測點平面位置如圖1 所示。

圖1 檢測點平面布置（單位：mm）

三個點位的載荷實驗數據及特征基本相似，如表2所示。現對3 個點的實驗數據及成果圖表進行簡要分析，S1#點、S2#點、3#點荷載實驗數據及相應曲線圖分別如圖2、圖3 及圖4 所示。

圖2 S1# 點載荷實驗數據及曲線

圖3 S2# 點載荷實驗數據及曲線

圖4 S3# 點載荷實驗數據及曲線

表2 地基載荷試驗結果匯總

根據《建筑地基檢測技術規范》（JGJ 340—2015）有關條款及現場試驗數據綜合分析，各點試驗結果分析如下。

（1）S1 點試驗加荷至1600kPa，各級沉降變化較為穩定，已達到設計地基承載力特征值2 倍，停止加載，最終累計沉降量12.75mm。該點p-s 曲線變化趨勢整體較穩定，沒有明顯的拐點。分析表明，在最終載荷下該點地基未破壞，據《建筑地基檢測技術規范》（JGJ 340—2015）4.4.3 條第3 款分析，取800kPa 為S1 點的地基承載力特征值。卸載回彈曲線上升先快后慢，殘余沉降位移為7.90mm，回彈率為38.0%，處于正常范圍。

（2）S2 點試驗加荷至1600kPa，各級沉降變化較為穩定，已達到設計地基承載力特征值2 倍，停止加載，最終累計沉降量17.45mm。該點p-s 曲線略有起伏，但整體穩定，未見明顯拐點。分析可知，終級荷載下該點地基未破壞，根據相關規范條款內容分析，取800kPa為S2 點的地基承載力特征值。卸載回彈曲線上升先慢后快，殘余沉降位移為11.79mm，回彈率為32.4%，處于正常范圍。

（3）S3 點試驗加荷至1600kPa，各級沉降平穩，已達到設計地基承載力特征值2 倍，停止加載，最終累計沉降量為13.44mm。該點p-s 曲線變化總體平緩，基本無拐點。綜合分析可知，終級荷載下該點地基未破壞，根據規范相關條款內容分析，取800kPa 為S3 點的地基承載力特征值。卸載回彈曲線后段爬升明顯快于前段，殘余沉降位移為6.66mm，回彈率為50.4%，處于較好的范圍。

（4）據s-lgt 曲線顯示，各檢測點的各級載荷對應沉降量比較均勻，各級載荷線未見異常陡降，變化趨勢基本一致，屬于正常曲線。

（5）由以上數據及圖表分析可得，地基承載力特征值可按800kPa 使用，滿足設計要求。強風化巖層表現出了一定的塑性，回彈率一般，說明承載能力已較大發揮，冗余量不大。

3 結論與分析

本次載荷實驗沒有加載到極限荷載，只能確定強風化花崗巖下亞帶的地基承載力特征值至少為800kPa，符合本工程設計要求[6]。且強風化花崗巖下亞帶的地基承載能力略有安全冗余，較大程度的挖掘了地層的承載能力。后續了解到，施工期間，建設方對高層建筑進行了沉降跟蹤觀測，各觀測點的沉降速度和總沉降量滿足國家相關規范要求。可以認為，擬建建筑物的地基穩定性較好，強風化花崗巖下亞帶的地基承載力數值是可靠的，具有一定的參考價值。

另外，受條件限制，未能對本場地的花崗巖地層進行巖礦、年代等綜合測定，進而無法與青島市區的花崗巖風化帶進行相關特征定量對比，實為遺憾。鑒于作者水平限制，本文有其他疏漏之處，也歡迎廣大同行批評指正。