閃長巖強風化帶做高層建筑天然地基的可行性研究

周恩革

廣西建工集團第四建筑工程有限責任公司，廣西桂林 545007

在目前的大多數城市高層建筑中，對于一些復雜的地質條件，都是采用樁等人工基礎。采用這種地基施工比較復雜，而且穩定性不夠好。通過對閃長巖強風化帶的物理性質進行研究，修改了原有的基礎樁方案，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被應用到。在我國社會經濟快速發展的時代背景下，城市化進程的加快，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風化帶的物理學性質進行深入研究和分析，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度，提升工程的經濟效益。

1 有關閃長巖的相關內容闡述

閃長巖是一種全晶質中性深成巖，屬于花崗巖石材中的主要種類之一。閃長巖的巖石較深，多呈現灰黑色，閃長巖的壓強強度是130～200MPa，抗彎強度為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被廣泛應用。根據閃長巖強風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化層，其中風化層在垂直方向上具有各種形式的風化存在。因此，在進行探究分析的過程中，對閃長巖風化帶的劃分，就要從野外鉆探時現場進行觀察，設置相應的標準作為參考，在勘測的過程中，巖層分為很多層，有黃土層、黏土層、碎石層和閃長巖強風化帶、閃長巖全風化帶等，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核，局部混有一些雜石；閃長巖強風化帶呈現綠色，呈現土狀；閃長巖全風化帶混有一些粗砂狀，呈現土狀，局部含有很多的母巖硬塊，厚度達到0.5～6.3m。

2 對閃長巖強風化帶的研究

閃長巖強風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，其中閃長巖風化帶中含有的粗砂-礫砂比較多，同時工程施工中所應用到的材料與這些砂的性質相近，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要好很多。然后根據 《巖土工程勘察規范》中的有關要求，利用相關的實驗設備和操作的流程進行試驗，由于在該層巖石中存在多種形式的風化，導致風化的狀態不統一，也不均勻，在最初的貫入階段，深度不能達到15cm，試驗的效果也就不會很明顯，因此，在該建筑區的實際施工過程中，需要將鉆機鉆進情況結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《建筑地基基礎設計規范》中的相關規定，進行設計選擇，其中主要應用到變形模量的計算，根據沉降的線彈性力學理論公式計算，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，根據相關的規范要求在基底層施加一定的壓力，通過分層方式進行試驗計算，對其沉降量進行分析和計算，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。根據相關的勘測結果，當承載力取標準值時，基礎地面的壓力達到700kPa，對于當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的規范和規定，相關的設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，這個試驗能夠驗證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，通過將閃長巖強風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計值控制在最小1595kpa，根據一些設計部門提供的結構與荷重方面的分析，通過試驗證明，采用天然地基是可行的。

研究采用樁基礎的效果，如果采用樁基礎，樁端持力層與閃長巖風化帶之間的試驗，根據建筑工程設計參數和施工現場的水文情況和地質情況，對于樁的應用，應該適宜選擇大口徑的灌注樁，將樁的長度設定為21m，通過試驗能夠確認采用基礎樁是完全可行的。

（2） 天然地基與樁基礎的對比。將閃長巖強風化帶作為基底箱形基礎，需要根據建筑施工的地質條件，基坑開挖的深度需要達到19.5m，但是，利用樁基礎時，基坑開挖的深度是14m，因此，對于這兩種方案，都是需要進行專門的邊坡穩定和支護設計工作。閃長巖的風化帶在垂直方向上的風化會呈現各種不同類型的風化，對于形成固定的狀態會造成一定的影響，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，當地基變小時，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，而且強度驗算不能滿足設計要求。但是，使用天然地基之后，能夠加強箱基剛度，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用還是具有很大的優勢，能夠保證施工建筑的質量和施工進度，減少施工成本，能夠取得很大的經濟效益。

（3） 試驗的結果分析。閃長巖強風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行處理，能夠有效提升施工的進度，降低施工的難度，充分保證施工的質量和施工效率，也能夠有效保證施工單位的經濟效益；將巖石風化帶作為天然的建筑物地基，對風化不均勻的位置需要采取各種方式進行綜合勘察和考核，在隨著科學技術的不斷發展，對于強風化帶的研究需要從宏觀和微觀的角度進行綜合分析，采用一些科學的方法進行分析和研究，注重增加工程的可信度，在很大程度上需要進行現場試驗或者是系統化的理論研究，進行可行性分析，能夠使其作為高層建筑施工中的重要基礎。

3 高層建筑天然地基施工分析

對于當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、結構復雜，對地基的要求也是相對比較高，地基方案的設計需要綜合考慮到各方面的因素，主要包括安全性、可行性、經濟性等的問題，通過設計各種方案進行比較和分析，進行實際考察和勘測，不斷優化地基方案，為高層建筑地基的設計提供一定的基礎和經驗。（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高層建筑的實際結構情況進行設計和選擇。（2） 地基的承載力也是影響高層建筑質量的另外一個因素，地基的承載力包括地基的持力層和沉積層，地基基礎的變形也會影響到建筑質量。在確定天然地基方案時，需要對地基的結構荷載能力和基礎剛度進行分析，做好對建筑架構荷載的調整，將上部結構之間的連接加強，需要從地基的荷載力、軟弱下臥層和地基的基礎變形方面進行充分考慮，選用適宜的天然地基。（3） 高層建筑地基的選擇需要根據當地的地質條件情況做好分析和調研工作，通過實踐和研究，考慮到施工的成本和經濟效益和社會效益方面，通過不斷實踐和勘測，從中總結出一些實踐經驗，在實際的施工過程中，需要對天然地基進行合理設計，可以通過將基礎底板的面積設計的大一點，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 結語

綜上所述，閃長巖強風化帶由于其特殊的物理性質，能夠作為高層建筑的天然地基，而且在承載力和基礎剛度方面有著重要的作用。閃長巖強風化帶的壓縮性比較低，承載力比較高，在建筑天然地基的應用過程中，能夠有效加強施工的進度，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，可以通過相關的標準進行實際勘測和考察。

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