淺論貴州省桐梓縣城區(qū)高層建筑的基礎(chǔ)方案

滕 云

（貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局三總隊/ 貴州有色地質(zhì)遵義勘測院，貴州 遵義 563000）

貴州省是碳酸鹽巖的主要分布區(qū)，區(qū)內(nèi)以碳酸鹽巖主，上覆主要為第四系紅粘土層。由于紅粘土層厚度小，且地下水埋藏較深，故高層建筑基礎(chǔ)形式一般采用大直徑嵌巖樁（人工挖孔或機械成孔混凝土灌注樁）或獨立基礎(chǔ)形式；而桐梓縣城區(qū)地質(zhì)條件較特殊：桐梓縣地處黔川南北向構(gòu)造帶與東北向構(gòu)造帶交接復(fù)合部，總趨勢是東高西低，南高北低，為黔北中山峽谷區(qū)。桐梓縣城四面環(huán)山，為山間河谷階地地貌，地勢平坦，第四系土層為沖積、洪積形成厚達幾十米的粘土（夾沙）、礫砂、卵石層，其下為二疊系龍?zhí)督M（P2l）炭質(zhì)頁巖夾粘土巖煤層，局部夾泥質(zhì)石灰?guī)r，且地下水埋藏較淺，在地面下1.5 米左右，縣城區(qū)高樓越來越多，采用常規(guī)大直徑嵌巖樁施工難度大、工期長、造價高，故根據(jù)我院在該區(qū)某項目采用的樁筏基礎(chǔ)（PHC 樁）及PHC 單樁或多樁（承臺）基礎(chǔ)方案成功實施案例，淺論該區(qū)高層建筑的基礎(chǔ)方案，與大家共同探討。

1 某項目工程概況

桐梓縣某房地產(chǎn)開發(fā)有限公司擬在桐梓縣城區(qū)某地塊修建多棟高層建筑，擬建筑物幾何形狀平面上為矩形，呈北西—南東向展布，擬建筑物最多層數(shù)為33F/-1F，高99.6 m，剪力墻結(jié)構(gòu)，±0.00 標(biāo)高為926.20 m，負1F 底標(biāo)高為921.70 m，單柱荷載最大約30000 kN/柱、最大面荷載400 kN/m2。

2 場地巖土結(jié)構(gòu)及其特征

根據(jù)該項目勘察報告，在鉆探揭露深度范圍內(nèi)，場地地層按其成因自上而下分為粘土層（可塑狀）、圓礫（碎石土）、粘土層（軟塑狀）及下伏中風(fēng)化炭質(zhì)頁巖、石灰?guī)r等四部分組成，其性質(zhì)、特征分述如下：①粘土層（Q4al）：黃至灰黃色，切面光滑、細膩，呈可塑狀，稍有光澤，局部夾有極少量灰?guī)r碎石，分布于整個擬建場地，厚度分布不均，厚度在4.0～13.4 m 之間，一般厚度為8.57 m。②圓礫層（Q4al+pl）：粒徑大于2 mm 顆粒占總質(zhì)量的64.95%，礫石母巖以泥質(zhì)石灰?guī)r為主、砂巖次之，顆粒形狀以圓形及亞圓形為主，結(jié)構(gòu)稍密，壓縮性一般，級配不均，分選性較差，分布于整個擬建場地，厚度分布不均，厚度在7.3～14.1 m 之間，一般厚度為9.00m，主要分布深度在9.0～15.0 m 之間。③粘土層（Q4al）：灰白色，呈軟塑狀，稍有光澤，碎塊狀結(jié)構(gòu)，廣泛分布于擬建場地圓礫層之下，厚度分布不均，厚度在0.0～17.9 m之間，一般厚度為8.46m。④二疊系龍?zhí)督M（P3l）炭質(zhì)頁巖：深灰至灰黑色炭質(zhì)頁巖，局部見薄層狀泥質(zhì)石灰?guī)r，巖質(zhì)呈中風(fēng)化，巖芯呈塊狀，短柱狀，含較多砂礫狀，巖芯采取率為66%～75%，根據(jù)《貴州建筑巖土工程技術(shù)規(guī)范》（DB22/46-2004）表6.3.1-2 巖體完整程度劃分為破碎；根據(jù)巖石天然單軸抗壓強度試驗為3.36～4.13MPa 之間，統(tǒng)計標(biāo)準(zhǔn)值為3.685MPa，根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》GB50021-2001（2009 年版）3.2.2-1，巖石堅硬程度劃分為極軟巖；再根據(jù)表3.2.2-3 條，場地炭質(zhì)頁巖巖體基本質(zhì)量等級劃分為Ⅴ級。⑤二疊系龍?zhí)督M（P3l）灰?guī)r：呈中風(fēng)化，淺灰色，中厚層狀，巖石中局部含有方解石團塊，巖芯呈短柱狀、柱狀，含碎塊狀，巖芯采取率為68%～83%，根據(jù)《貴州建筑巖土工程技術(shù)規(guī)范》DB22/46-2004 表6.3.1-2，巖體劃分為較破碎；場地中風(fēng)化石灰?guī)r飽和單軸抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值為34.37MPa，根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》GB50021-2001 （2009 年版）3.2.2-1，巖石堅硬程度劃分為較硬巖；根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》GB50021-2001（2009 年版）3.2.2-3 條，場地石灰?guī)r巖體基本質(zhì)量等級劃分為Ⅳ級。

地下水埋深在地面0.50～4.80 m（地面標(biāo)高起算）以下，地下水位標(biāo)高在921.00 m 左右，本場地地下水為濕潤區(qū)強透水層中地下水，環(huán)境類別為Ⅱ類。本場地地下水對混凝土及鋼筋混凝土中的鋼筋具微腐蝕性；本場地土對混凝土及鋼筋混凝土中的鋼筋具微腐蝕性。

3 巖土層物理力學(xué)指標(biāo)

據(jù)項目勘察報告，各巖土層物理力學(xué)指標(biāo)取值如下：可塑狀粘土fak=147 kPa、C=27 kPa、《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001（2006 年版）。φ=11.5°、γ=17.8 kN/m3，極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值qsik=60 kPa（混凝土預(yù)制樁），Es=5.0 MPa；圓礫層取極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值qsik=160 kPa，樁極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值qpk=8000 kPa，變形模量E0=32 MPa；軟塑狀粘土fak=90 kPa、C=18 kPa、φ=8°、γ=17.7 kN/m3，極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值qsik=45 kPa（混凝土預(yù)制樁），Es=3.1 MPa；取炭質(zhì)頁巖天然單軸抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值frk=3.6 MPa、極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值qsik=160 kPa，樁極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值qpk=6000 kPa，泊松比u50=0.333，彈性模量E50=0.67×104 MPa；建議取中風(fēng)化石灰?guī)r飽和單軸抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值frk=34 MPa，中風(fēng)化石灰?guī)r巖石地基承載力特征值fa=4000 kPa。

4 地基基礎(chǔ)持力層分析與基礎(chǔ)方案確定

4.1 持力層的選擇

（1）土層

①可塑粘土（Q4 al）：廣泛分布于擬建場地表層，厚度分布不均，厚度在4.0～13.4 m，一般厚度為8.57 m。地下水埋藏較淺，承載力值校對較低fak=147 kPa，而擬建物上部荷載很大，故不能以可塑狀粘土作擬建筑物的基礎(chǔ)持力層采用筏板基礎(chǔ)。②圓礫層（Q4al+pl）：結(jié)構(gòu)稍密，壓縮性一般，級配不均，分選性較差，分布于整個擬建場地，厚度分布不均，厚度在0.7～14.1 m，一般厚度為6.02 m，主要分布深度在9.0～15.0 m。根據(jù)現(xiàn)場對圓礫層作圓錐動力觸探試驗，圓礫層承載力值相對較低且整個擬建場地分布不均勻，而擬建物上部荷載較大，故不能以圓礫層作擬建筑物的基礎(chǔ)持力層。③軟塑粘土（Q4 al）：灰白色，呈軟塑狀，稍有光澤，碎塊狀結(jié)構(gòu)，廣泛分布于擬建場地圓礫層之下，厚度分布不均，厚度在0.0～17.9 m，一般厚度為8.46 m。軟塑狀粘土普遍埋藏較深，且壓縮性較高，承載力值低，不能作擬建物基礎(chǔ)持力層。

（2）巖體

①二疊系龍?zhí)督M炭質(zhì)頁巖（P3l）：擬建場地局部有分布，力學(xué)強度相對較高，埋藏較深，大部分埋藏深度在25 m 以下，可作為擬建物樁基可靠基礎(chǔ)持力層；②二疊系龍?zhí)督M灰?guī)r（P3l）：廣泛分布于整個擬建場地，力學(xué)強度高，巖溶微發(fā)育，埋藏較深，大部分埋藏深度在25 m 以下，可作為擬建物樁基可靠基礎(chǔ)持力層。

4.2 基礎(chǔ)方案建議

根據(jù)上述對場地持力層的分析，結(jié)合擬建物荷載情況及結(jié)構(gòu)關(guān)系，我單位（勘察單位）反復(fù)與建設(shè)單位、設(shè)計單位溝通，最終確定以中風(fēng)化石灰?guī)r及炭質(zhì)頁巖作擬建物基礎(chǔ)持力層，高層建筑采用樁筏基礎(chǔ)方案，裙樓、多層商業(yè)及地下車庫等采用單樁或多樁（承臺）基礎(chǔ)方案。由于場地地下水埋藏較淺，上部土層厚度較厚，采用高強度混凝土預(yù)制樁（PHC 樁）。擬建場地基巖出露為灰?guī)r及少量炭質(zhì)頁巖，因兩種巖性抗壓強度及力學(xué)性質(zhì)相差較大，基礎(chǔ)設(shè)計中充分考慮炭質(zhì)頁巖與灰?guī)r產(chǎn)生的不均勻沉降對地基基礎(chǔ)的影響。

5 設(shè)計基礎(chǔ)方案及試樁

5.1 設(shè)計基礎(chǔ)方案

該項目基礎(chǔ)設(shè)計等級為甲級，采用打入式預(yù)應(yīng)力高強度混凝土管樁（PHC）基礎(chǔ)，樁徑為φ500，高層建筑按間距2.5 米布樁（見下圖），采用樁筏基礎(chǔ)；裙樓、多層商業(yè)及地下車庫采用單樁或多樁（承臺）基礎(chǔ)方案。樁端持力層為中風(fēng)化石灰?guī)r及炭質(zhì)頁巖，樁極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值qpk=6000 kPa，單樁極限承載力特征值為1500 kN。

圖1 高層樁基礎(chǔ)平面布置圖

5.2 試樁

在擬建物基礎(chǔ)持力層在基礎(chǔ)正式施工前，施工單位按要求作3 根試樁，打入高強度混凝土預(yù)制樁（PHC樁）作載荷試驗，單樁極限承載力特征值為1500 kN 以上，故按設(shè)計方案進行基礎(chǔ)施工。

5.3 方案對比

桐梓縣城區(qū)土層為沖積、洪積形成厚達幾十米的粘土（夾沙）、礫砂、卵石層，且地下水埋藏較淺，故高層建筑基礎(chǔ)型式長久以來均采用機械成孔泥漿護壁鉆孔灌注樁，施工式期長，易塌孔需反復(fù)成孔，施工安全隱患大，泥漿量大不易處理，且場地地表有泥漿，施工場地臟、亂、差。而采用采以采用打入式預(yù)應(yīng)力高強度混凝土管樁（PHC）基礎(chǔ)，大大縮短基礎(chǔ)施工工期，無施工安全隱患，場地整潔，符合當(dāng)前安全文明施工理念。

6 結(jié) 語

由于貴州（桐梓）地區(qū)以前極少采用高強度混凝土預(yù)制樁（PHC 樁）的基礎(chǔ)方案，故參建單位都非常重視。該高強度混凝土預(yù)制樁（PHC 樁）施工快，大大縮短了基礎(chǔ)施工工期（該項目比常規(guī)的機械成孔混凝土灌注樁計劃快約4 個月），質(zhì)量能保證，施工安全，后期沉降變形觀測變形量完全在控制范圍之內(nèi)?，F(xiàn)項目已竣工，業(yè)主已入住。故該項目采用的樁筏基礎(chǔ)（PHC 樁）及PHC 單樁或多樁（承臺）基礎(chǔ)方案成功實施案例，目前已被桐梓縣城區(qū)多個項目的基礎(chǔ)方案采用。