閃長巖強(qiáng)風(fēng)化帶做高層建筑天然地基的可行性研究

周恩革

廣西建工集團(tuán)第四建筑工程有限責(zé)任公司，廣西桂林 545007

在目前的大多數(shù)城市高層建筑中，對于一些復(fù)雜的地質(zhì)條件，都是采用樁等人工基礎(chǔ)。采用這種地基施工比較復(fù)雜，而且穩(wěn)定性不夠好。通過對閃長巖強(qiáng)風(fēng)化帶的物理性質(zhì)進(jìn)行研究，修改了原有的基礎(chǔ)樁方案，通過采用一種天然的地基，能夠取得很好的效果，首先在某城市的高層建筑建造中就已經(jīng)被應(yīng)用到。在我國社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的時代背景下，城市化進(jìn)程的加快，城市人口越來越多，如何更好地分配這些城市人口，需要通過加高城市建筑的高度，滿足城市人口的需求。建筑的施工需要占據(jù)大量的地面面積，就需要通過增高建筑的高度來減少占地面積，其中地基的選擇就顯得尤為重要，在通過不斷的勘察和測試過程中，探索出一種天然的地基作為高層建筑的地基，一些專家通過對閃長巖強(qiáng)風(fēng)化帶的物理學(xué)性質(zhì)進(jìn)行深入研究和分析，了解到這種地基對于高層建筑的建造有著重要的作用，不僅可以減少施工的難度，而且可以加快施工的進(jìn)度，提升工程的經(jīng)濟(jì)效益。

1 有關(guān)閃長巖的相關(guān)內(nèi)容闡述

閃長巖是一種全晶質(zhì)中性深成巖，屬于花崗巖石材中的主要種類之一。閃長巖的巖石較深，多呈現(xiàn)灰黑色，閃長巖的壓強(qiáng)強(qiáng)度是130～200MPa，抗彎強(qiáng)度為19～25MPa。目前閃長巖在建筑工程施工和作為裝飾材料方面已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。根據(jù)閃長巖強(qiáng)風(fēng)化帶作為高層建筑的天然地基，通過對一組建筑的研究來進(jìn)行分析。建筑施工的地下除過一些粘性土層和碎石之外，下面一層就是閃長巖風(fēng)化層，其中風(fēng)化層在垂直方向上具有各種形式的風(fēng)化存在。因此，在進(jìn)行探究分析的過程中，對閃長巖風(fēng)化帶的劃分，就要從野外鉆探時現(xiàn)場進(jìn)行觀察，設(shè)置相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)作為參考，在勘測的過程中，巖層分為很多層，有黃土層、黏土層、碎石層和閃長巖強(qiáng)風(fēng)化帶、閃長巖全風(fēng)化帶等，勘測出的黃土層顏色是黃褐色，有一定的濕度，密度屬于中等，有一些碎石零星分布；黏土層中含有鐵錳結(jié)核，局部混有一些雜石；閃長巖強(qiáng)風(fēng)化帶呈現(xiàn)綠色，呈現(xiàn)土狀；閃長巖全風(fēng)化帶混有一些粗砂狀，呈現(xiàn)土狀，局部含有很多的母巖硬塊，厚度達(dá)到0.5～6.3m。

2 對閃長巖強(qiáng)風(fēng)化帶的研究

閃長巖強(qiáng)風(fēng)化帶中含有的碎石比較多，給試驗工作帶來一定的影響，需要采用根管參與，其中閃長巖風(fēng)化帶中含有的粗砂-礫砂比較多，同時工程施工中所應(yīng)用到的材料與這些砂的性質(zhì)相近，在這些砂石中存在的留原巖，其壓縮性和抗剪性能十分好，而且比起粗砂和礫砂的性質(zhì)要好很多。然后根據(jù) 《巖土工程勘察規(guī)范》中的有關(guān)要求，利用相關(guān)的實驗設(shè)備和操作的流程進(jìn)行試驗，由于在該層巖石中存在多種形式的風(fēng)化，導(dǎo)致風(fēng)化的狀態(tài)不統(tǒng)一，也不均勻，在最初的貫入階段，深度不能達(dá)到15cm，試驗的效果也就不會很明顯，因此，在該建筑區(qū)的實際施工過程中，需要將鉆機(jī)鉆進(jìn)情況結(jié)合巖石做出有效劃分。另外，對巖基載荷力度的試驗分析，主要根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》中的相關(guān)規(guī)定，進(jìn)行設(shè)計選擇，其中主要應(yīng)用到變形模量的計算，根據(jù)沉降的線彈性力學(xué)理論公式計算，得出變形模量可以取38.1mPa。

（1） 對天然地基的試驗。對天然地基變形試驗，根據(jù)相關(guān)的規(guī)范要求在基底層施加一定的壓力，通過分層方式進(jìn)行試驗計算，對其沉降量進(jìn)行分析和計算，通過計算角點和中心點的沉降量來研究地基的承載力情況。根據(jù)相關(guān)的勘測結(jié)果，當(dāng)承載力取標(biāo)準(zhǔn)值時，基礎(chǔ)地面的壓力達(dá)到700kPa，對于當(dāng)前的這種高層建筑來講，傾斜值需要保持在0.0015，需要判定傾斜值是否能夠完全滿足相關(guān)的規(guī)范和規(guī)定，相關(guān)的設(shè)計部門將建筑物的容量沉降量控制在300mm，通過試驗和計算，證明沉降量也是符合一定要求的，這個試驗?zāi)軌蝌炞C利用天然地基作為高層建筑物的地基是可行的。

對地基承載力的試驗和計算，通過將閃長巖強(qiáng)風(fēng)化帶地基作為建筑物的天然地基，需要對這種地基的承載力進(jìn)行試驗和分析，其中還需要考慮到安全問題，需要將地基承載力的設(shè)計值控制在最小1595kpa，根據(jù)一些設(shè)計部門提供的結(jié)構(gòu)與荷重方面的分析，通過試驗證明，采用天然地基是可行的。

研究采用樁基礎(chǔ)的效果，如果采用樁基礎(chǔ)，樁端持力層與閃長巖風(fēng)化帶之間的試驗，根據(jù)建筑工程設(shè)計參數(shù)和施工現(xiàn)場的水文情況和地質(zhì)情況，對于樁的應(yīng)用，應(yīng)該適宜選擇大口徑的灌注樁，將樁的長度設(shè)定為21m，通過試驗?zāi)軌虼_認(rèn)采用基礎(chǔ)樁是完全可行的。

（2） 天然地基與樁基礎(chǔ)的對比。將閃長巖強(qiáng)風(fēng)化帶作為基底箱形基礎(chǔ)，需要根據(jù)建筑施工的地質(zhì)條件，基坑開挖的深度需要達(dá)到19.5m，但是，利用樁基礎(chǔ)時，基坑開挖的深度是14m，因此，對于這兩種方案，都是需要進(jìn)行專門的邊坡穩(wěn)定和支護(hù)設(shè)計工作。閃長巖的風(fēng)化帶在垂直方向上的風(fēng)化會呈現(xiàn)各種不同類型的風(fēng)化，對于形成固定的狀態(tài)會造成一定的影響，對于樁的影響也是比較大，很容易造成樁的畸形，樁的質(zhì)量也就不容易保證。還有另外一個方面就是對于地基的施工，需要選擇不同的樁，這樣也會增加施工成本。例如，當(dāng)?shù)鼗冃r，使用的長樁，造價相對比較高，如果采用短樁，壓縮的部位就會大幅度的下移，會增加建筑物的沉降量，而且強(qiáng)度驗算不能滿足設(shè)計要求。但是，使用天然地基之后，能夠加強(qiáng)箱基剛度，也會使施工更加方便，造成成本也是相對比較低，通過比較之后，能夠確定天然地基的應(yīng)用還是具有很大的優(yōu)勢，能夠保證施工建筑的質(zhì)量和施工進(jìn)度，減少施工成本，能夠取得很大的經(jīng)濟(jì)效益。

（3） 試驗的結(jié)果分析。閃長巖強(qiáng)風(fēng)化帶的壓縮性比較低，承載力很大，其中夾雜的中等和微等的風(fēng)化帶屬于不可壓縮層，可以將該層作為建筑物的地基，屬于一種天然地基層，這種施工方案不需要對地基進(jìn)行處理，能夠有效提升施工的進(jìn)度，降低施工的難度，充分保證施工的質(zhì)量和施工效率，也能夠有效保證施工單位的經(jīng)濟(jì)效益；將巖石風(fēng)化帶作為天然的建筑物地基，對風(fēng)化不均勻的位置需要采取各種方式進(jìn)行綜合勘察和考核，在隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對于強(qiáng)風(fēng)化帶的研究需要從宏觀和微觀的角度進(jìn)行綜合分析，采用一些科學(xué)的方法進(jìn)行分析和研究，注重增加工程的可信度，在很大程度上需要進(jìn)行現(xiàn)場試驗或者是系統(tǒng)化的理論研究，進(jìn)行可行性分析，能夠使其作為高層建筑施工中的重要基礎(chǔ)。

3 高層建筑天然地基施工分析

對于當(dāng)前城市中的高層建筑越來越多，高層建筑由于荷載量比較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對地基的要求也是相對比較高，地基方案的設(shè)計需要綜合考慮到各方面的因素，主要包括安全性、可行性、經(jīng)濟(jì)性等的問題，通過設(shè)計各種方案進(jìn)行比較和分析，進(jìn)行實際考察和勘測，不斷優(yōu)化地基方案，為高層建筑地基的設(shè)計提供一定的基礎(chǔ)和經(jīng)驗。（1） 高層建筑的高度、荷載力、埋深和持力層之間是相同的，但是，高層建筑的內(nèi)部平面和布局還是具有很大的差異，在荷載水平和分布特征上存在很大的差異，因此，對于地基條件的選擇需要根據(jù)高層建筑的實際結(jié)構(gòu)情況進(jìn)行設(shè)計和選擇。（2） 地基的承載力也是影響高層建筑質(zhì)量的另外一個因素，地基的承載力包括地基的持力層和沉積層，地基基礎(chǔ)的變形也會影響到建筑質(zhì)量。在確定天然地基方案時，需要對地基的結(jié)構(gòu)荷載能力和基礎(chǔ)剛度進(jìn)行分析，做好對建筑架構(gòu)荷載的調(diào)整，將上部結(jié)構(gòu)之間的連接加強(qiáng)，需要從地基的荷載力、軟弱下臥層和地基的基礎(chǔ)變形方面進(jìn)行充分考慮，選用適宜的天然地基。（3） 高層建筑地基的選擇需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件情況做好分析和調(diào)研工作，通過實踐和研究，考慮到施工的成本和經(jīng)濟(jì)效益和社會效益方面，通過不斷實踐和勘測，從中總結(jié)出一些實踐經(jīng)驗，在實際的施工過程中，需要對天然地基進(jìn)行合理設(shè)計，可以通過將基礎(chǔ)底板的面積設(shè)計的大一點，將懸著的部分做成空的箱體，能夠有效減輕箱底的壓力，控制好沉降。

4 結(jié)語

綜上所述，閃長巖強(qiáng)風(fēng)化帶由于其特殊的物理性質(zhì)，能夠作為高層建筑的天然地基，而且在承載力和基礎(chǔ)剛度方面有著重要的作用。閃長巖強(qiáng)風(fēng)化帶的壓縮性比較低，承載力比較高，在建筑天然地基的應(yīng)用過程中，能夠有效加強(qiáng)施工的進(jìn)度，降低施工的難度，對于建筑工程的施工能夠有效降低施工的成本。在工程施工的過程中，可以通過相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行實際勘測和考察。

[1] 周玉鳳.超高層建筑天然地基方案研究[J].工程勘察，2013（S1）：231-235.

[2] 鐘杰. 某高層建筑天然地基基礎(chǔ)設(shè)計[A]. .山東建筑學(xué)會成立50周年優(yōu)秀論文集[C]. 2014：4.

[3] 金云平，顧曉魯.高層建筑天然地基基礎(chǔ)形式的運用[J].巖土力學(xué)，2015（2）：189-191.

[4] 陳在謀.高層建筑基礎(chǔ)以天然地基為持力層的設(shè)計與應(yīng)用[J].福建建筑，2013（S1）：65-66.

[5] 楊潔嘯，張克恭.高層建筑采用天然地基的探索[J].東南大學(xué)學(xué)報，2015（S1）：135-139.