張曉倫，潘哲敏

（1、廣州珠江外資建筑設(shè)計院有限公司 廣州 510098；2、廣州市設(shè)計院集團(tuán)有限公司 廣州 510620）

0 引言

華南地區(qū)花崗巖廣泛分布。花崗巖可塑和硬塑殘積土、全風(fēng)化和土狀強(qiáng)風(fēng)化巖外觀都呈土狀，相互之間一般逐漸過渡，沒有截然可辨的邊界［1-3］。根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范：廣東省標(biāo)準(zhǔn)DBJ 15-31—2016》［4］和《建筑地基基礎(chǔ)檢測規(guī)范：廣東省標(biāo)準(zhǔn)DBJ/T 15-60—2019》［5］，花崗巖殘積土和風(fēng)化巖根據(jù)實(shí)測標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)區(qū)分，并可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)估算其地基承載力和變形參數(shù)［6-7］，如表1所示。

表1 花崗巖殘積土和風(fēng)化巖性質(zhì)和巖土參數(shù)Tab.1 Properties and Geotechnical Parameters of Granite Residual Soil and Weathered Rock

由表1 可知，花崗巖殘積土和風(fēng)化巖物理力學(xué)性質(zhì)好，地基承載力高，變形模量大，是較理想的高層結(jié)構(gòu)淺基礎(chǔ)地基。事實(shí)上，花崗巖殘積土和風(fēng)化巖已成功地廣泛作為高層結(jié)構(gòu)淺基礎(chǔ)地基，并彰顯了顯著的經(jīng)濟(jì)效益［8］。但是，近年來花崗巖殘積土和風(fēng)化巖作為淺基礎(chǔ)時經(jīng)常出現(xiàn)地基基礎(chǔ)檢測不合格的現(xiàn)象。

本文以某工程淺基礎(chǔ)檢測不合格出現(xiàn)的問題和解決方案為例，探究其原因，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，為類似工程設(shè)計和施工提供借鑒。

1 工程概況

1.1 項目概況

某項目位于廣州市黃埔區(qū)，擬建建筑地上19 層，地下1層，樓高約58.5 m；上部結(jié)構(gòu)形式擬采用框剪結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)擬采用筏板基礎(chǔ)或樁基礎(chǔ)，按設(shè)計初步預(yù)計單樁荷載2 400 kN，板底最大反力350 kPa。

1.2 場地地質(zhì)條件

場區(qū)為殘丘坡腳平地，較平整；北側(cè)緊貼現(xiàn)狀山坡，高差約7 m。

場區(qū)巖土層自上而下可分為：第四系人工填土層（雜填土（稍密～中密）、素填土（稍密））、第四系沖積層（淤泥（流塑），局部分布）、燕山期花崗巖（全風(fēng)化花崗巖、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、碎塊狀中風(fēng)化花崗巖、短柱狀夾碎塊狀中風(fēng)化花崗巖、微風(fēng)化花崗巖）。

基坑開挖土層為雜填土、素填土、淤泥、全風(fēng)化花崗巖、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖。坑底土層為全風(fēng)化花崗巖、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖。

1.3 基坑、基礎(chǔ)設(shè)計方案

根據(jù)場地地質(zhì)條件和周邊環(huán)境，基坑采用土釘支護(hù)方案，坡頂和坡底采用排水溝集水明排措施；主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)采用1 m 厚筏板，要求地基承載力特征值不小于350 kPa，結(jié)構(gòu)自重抗浮。

2 地基基礎(chǔ)檢測

基坑開挖到底，經(jīng)勘察單位現(xiàn)場驗(yàn)槽合格后，進(jìn)行現(xiàn)場檢測試驗(yàn)，如圖1所示。

圖1 基槽揭露的地層（全風(fēng)化）Fig.1 The Exposed Strata of the Foundation Trench（Completely Weathered）

本場地共選取了3個基槽位置進(jìn)行動力觸探試驗(yàn)及壓板試驗(yàn)，各基槽的圓錐動力觸探（N63.5，均為重型動力觸探）試驗(yàn)點(diǎn)與壓板試驗(yàn)點(diǎn)的相對位置如圖2 所示，其中黑色圓圈為壓板試驗(yàn)點(diǎn)，倒三角形為動力觸探試驗(yàn)點(diǎn)，各試驗(yàn)點(diǎn)間隔約1～2 m。

圖2 各基槽動力觸探與壓板試驗(yàn)點(diǎn)相對位置關(guān)系Fig.2 The Relative Position between the Dynamic Penetration Test Points of Each Foundation Groove and the Pressure Plate Test Points

2.1 動力觸探試驗(yàn)

動力觸探10個檢測到數(shù)據(jù)如表2 所示。根據(jù)檢測報告中各動力觸探點(diǎn)檢測數(shù)據(jù)，參照文獻(xiàn)［5］（實(shí)測動探擊數(shù)N63.5≥10 擊對應(yīng)地基承載力fak≥350 kPa），各點(diǎn)除了上部0.1～0.2 m 深度范圍內(nèi)的地基承載力略小于350 kPa 外，其他深度均滿足設(shè)計要求。

表2 圓錐動力觸探檢測結(jié)果Tab.2 Cone Dynamic Penetration Test Results

2.2 載荷試驗(yàn)

考慮到動力觸探，故優(yōu)先在1 號點(diǎn)位進(jìn)行載荷試驗(yàn)，壓板邊長0.7 m，面積0.5 m2，結(jié)果如圖3?所示，第一次檢測結(jié)果認(rèn)為地基極限承載力為525 kN，不滿足設(shè)計要求。故在1 號點(diǎn)位附近2 m 的位置重新進(jìn)行載荷試驗(yàn)，結(jié)果如圖3?所示，檢測結(jié)果認(rèn)為按0.06B（B為壓板邊長）控制，地基極限承載力為525 kN，仍不滿足設(shè)計要求。

圖3 1號點(diǎn)載荷試驗(yàn)結(jié)果Fig.3 Result of Load Test at Point 1

3 地質(zhì)情況復(fù)核

針對載荷試驗(yàn)不合格的情況，重新進(jìn)行取樣及原位測試，在場地內(nèi)均勻選取了11 個原位測試點(diǎn)（圓錐動力觸探和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)），并在場地中補(bǔ)充一個鉆孔取樣進(jìn)行土工試驗(yàn)。

3.1 土工試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)補(bǔ)充鉆孔的結(jié)果顯示，底板底地基土含水量較低，物理參數(shù)性能較好，現(xiàn)場巖芯鑒別和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)結(jié)果均可判定為全風(fēng)化巖，結(jié)果詳見表3所示。

表3 補(bǔ)充勘察階段各土層的物理力學(xué)指標(biāo)Tab.3 Physical and Mechanical Indicators for Each Soil Layer during Supplementary Survey Stage

3.2 補(bǔ)充勘察階段動力觸探和標(biāo)貫貫入試驗(yàn)結(jié)果對比分析

根據(jù)場地內(nèi)動力觸探試驗(yàn)結(jié)果，地基土面上0.5～0.8 m 承載力不滿足設(shè)計要求，其下土層強(qiáng)度均可滿足設(shè)計要求。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)結(jié)果趨勢與動力觸探結(jié)果一致；但基坑開挖到底后進(jìn)行標(biāo)貫試驗(yàn)，因?yàn)樯细餐列遁d的原因，與從原地面進(jìn)行標(biāo)磚貫入試驗(yàn)的結(jié)果有一定差別。

4 載荷試驗(yàn)不合格原因分析

經(jīng)分析，在動力觸探檢測試驗(yàn)完成后，因下雨，場地沒有組織排水，地基土遭雨水浸泡，天晴后立即開始載荷試驗(yàn)，導(dǎo)致載荷試驗(yàn)檢測不合格［9-10］。

5 現(xiàn)場處理措施及主體結(jié)構(gòu)監(jiān)測結(jié)果

5.1 現(xiàn)場處理措施

考慮工程工期和造價因素，經(jīng)各方充分討論后，形成如下處理意見：

⑴基坑底以下50～80 cm 的經(jīng)浸泡土層挖除，檢測試驗(yàn)完成后采用素混凝土回填；

⑵基坑坡腳排水溝挖深至底板底以下0.8 m；

⑶主體結(jié)構(gòu)底板范圍設(shè)置縱橫向排水溝0.6 m×0.6 m，間距20 m，就近排入結(jié)構(gòu)集水井或基坑坡腳集水井內(nèi)；

⑷基坑底用彩條布封蓋，待天氣好時晾曬3 d，再做載荷試驗(yàn)。

5.2 載荷試驗(yàn)結(jié)果

現(xiàn)場各類處理措施完成后，再在原選定的三點(diǎn)位置進(jìn)行載荷試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果滿足檢測和設(shè)計要求。結(jié)果如表4所示。

表4 處理完成后載荷試驗(yàn)結(jié)果一覽Tab.4 List of Load Test Results after Processing

5.3 主體結(jié)構(gòu)封頂后沉降監(jiān)測結(jié)果

底板澆筑后開始進(jìn)行監(jiān)測工作，在結(jié)構(gòu)四周共布置了6個監(jiān)測點(diǎn)。主體結(jié)構(gòu)已于2022年8月封頂。根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，主體結(jié)構(gòu)封頂后的2個月內(nèi)，沉降速率0.03 ～0.12 mm/d，沉降量1.46～5.27 mm，累計沉降量為17.98～33.12 mm；主體結(jié)構(gòu)沉降量和沉降速率均滿足設(shè)計要求。

6 載荷試驗(yàn)承載力取值方法討論

對比文獻(xiàn)［4］、文獻(xiàn)［5］和《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范：GB 50007—2011》［11］，載荷試驗(yàn)承載力取值方法略有不同，特別是根據(jù)沉降與載荷板邊長比值確定承載力時，差異較明顯，對比結(jié)果如表5所示。

表5 各規(guī)范承載力取值方法對比Tab.5 Comparison of Bearing Capacity Values in Various Norms

從表5 中可以看出，載荷試驗(yàn)確定承載力的總體思路是，先對比比例界限、極限荷載的一半、最大荷載的一半，然后考慮s/b一定比值對應(yīng)的荷載。對于s/b的比值，各規(guī)范要求也有差異。根據(jù)文獻(xiàn)［11］要求高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的沉降量不小于200 mm。而工程中常用的載荷板尺寸為0.25 m2～0.50 m2，0.50 m2載荷板的邊長約700 mm；對于文獻(xiàn)［11］和文獻(xiàn)［5］，取s/b=0.01 對應(yīng)的荷載作為承載力，也即載荷試驗(yàn)沉降7 mm 對應(yīng)的荷載作為承載力特征值，相對偏小，沒有充分發(fā)揮地基土承載能力。

當(dāng)然，載荷板試驗(yàn)因?yàn)槌叽缧?yīng)［12］，不能完全模擬地基基礎(chǔ)在主體結(jié)構(gòu)荷載作用下的受力情況；如有條件，可進(jìn)行大尺寸載荷板試驗(yàn)，同時建議由結(jié)構(gòu)工程師根據(jù)地質(zhì)資料和結(jié)構(gòu)自身設(shè)計特征［13］，綜合確定比例值，至少可在現(xiàn)有規(guī)范范圍內(nèi)取大值。

7 結(jié)論與展望

花崗巖殘積土和風(fēng)化巖物理力學(xué)性質(zhì)好，地基承載力高，變形模量大，是較理想的淺基礎(chǔ)持力層，近幾年花崗巖地區(qū)地基承載力檢測不合格的主要原因是基坑開挖到底后，基底泡水或者基底截水措施不夠。今后類似工程應(yīng)從如下幾個方面加強(qiáng)重視：

⑴勘察方面：場地勘察應(yīng)重視原始地形地貌，特別是丘陵區(qū)坡地建筑，坡腳與坡腰場地的地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件差異較大；另外，勘察應(yīng)有針對性地加強(qiáng)結(jié)構(gòu)底板底地層的取樣和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，為結(jié)構(gòu)設(shè)計提供更為準(zhǔn)確的地質(zhì)參數(shù)。

⑵基坑支護(hù)方面：應(yīng)與現(xiàn)場排水措施結(jié)合，并考慮非常規(guī)排水溝深度導(dǎo)致的基坑深度加深；同時應(yīng)根據(jù)地形地貌、地質(zhì)條件和施工工期等因素綜合考慮止水的可行性及其降（截排）水方案；

⑶結(jié)構(gòu)設(shè)計方面：結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)對勘察、巖土設(shè)計、現(xiàn)場施工等各方面提出要求，對現(xiàn)場截排水、土方開挖要求專項技術(shù)交底對于開挖后地基效果不理想時，可考慮繼續(xù)組織排水、地基換填等方案，同時應(yīng)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)底板和主體結(jié)構(gòu)的整體剛度。

⑷施工實(shí)施階段：現(xiàn)場應(yīng)有計劃、有組織地進(jìn)行排水施工組織；地基土最后一層土方應(yīng)預(yù)留300～500 mm采取人工開挖；根據(jù)天氣確定最后土方的工期，及時驗(yàn)槽、及時檢測并封底。

⑸文獻(xiàn)［4］、文獻(xiàn)［5］及文獻(xiàn)［11］中所選取承載力特征值對應(yīng)的沉降量偏小，沒有充分發(fā)揮地基土的承載能力；建議有條件時由結(jié)構(gòu)工程師綜合確定地基承載力特征值。