摘要：丘陵地区地形复杂，因地形原因，很多不太适宜大面积建设场地，因土地资源日渐匮乏，环境经济价值提升，建筑工程机械大规模使用，人类改造自然能力提高，大体量山地建筑变成了可能。文章以惠东某大体量退台建筑为例，阐述了山地建筑中基础设计的特点，希望能为建筑工程基础处理提供理论保障和实践依据。
关键词：大面积填土区、强夯、人工挖孔桩、墩基础、负摩阻力、退台
1、工程概况
位于惠东县的某二期工程由一栋高层商务公寓、一栋会所、九栋多层叠拼住宅、六栋高层洋房通过退台地下室连成一整体。该工程位于七度区，拟建物工程重要性为一级。拟建场地属低山丘陵、坡地及丘间沟谷，地形地貌较为复杂，大部分地段已经进行人工改造。拟建场地南北长度196.6m，东西长度290.1m。
该工程由北往南呈多级台阶分布，由高往低共计4级，第一级台阶高差0.6m、第二~第四级台阶高差3.2m。北侧分布一栋高层商务公寓及三层会所，局部两层地下室。九栋多层叠拼住宅分四排前后错一层位于台阶高差上，南侧最低台阶位置六栋高层洋房均匀三面环绕布置，为典型的山地类建筑群。
本工程由南至北纵剖面图如下：
2、岩土工程分析评价
本场地主要为素填土、含砾粉质粘土、粘性土、强风化砂岩、中风化砂岩。场地岩土层由上至下分别综述如下：
（1）素填土：灰黄、褐黄、褐红、深黄色，主要由强风化砂岩碎块、碎屑堆填而成，不均匀含约10%~35%的中风化砂岩碎块石，块径5~20cm为主，土质不均一，稍湿，较疏松~稍密实，欠固结状态。层厚0.30~24.30m，平均6.11m。
（2）含砂粉质粘土（粘土）：灰黄、褐黄、褐红夹灰黄色呈斑状，含25~35%风化岩碎屑和石英砂砾，土质不均匀，局部含大量碎石、碎屑，硬塑~可塑，局部坚硬状态，部分孔局部为碎块石土，不均匀含大量碎石、块石。层厚0.50～5.40 m。
（3）粘性土：灰黄、褐黄、褐红、紫红夹灰白色，系砂岩风化残积而成，除石英外其余矿物已全部风化变质，可塑，局部硬塑状态，局部不均匀风化含较多碎屑和少许碎石。层厚0.80～13.00 m，平均4.42 m。
（4）基岩层 ：场区下伏基岩为石炭系，主要为粉砂岩，局部为细砂岩，碎屑结构，厚层状构造，依据其风化程度的不同可划分为以下三个风化带：
强风化砂岩：灰黄、褐黄、灰褐、紫褐杂灰白色，原岩结构清晰可辨，岩体节理、裂隙极为发育，矿物风化变质显著，岩芯呈半岩半土或碎块夹土状，用手易折断、捏碎，泡水易软化、碎裂，绝大部分为块状强风化岩，不均匀含较多风化岩碎块、碎石。岩体破碎，为极软岩，岩体基本质量等级为V级。层厚0.60～47.40 m，平均13.09m，层顶埋深0.00～35.60m。承载力特征值为fak=600KPa。
中风化砂岩：褐红、褐灰、深褐、裂面褐黑色，岩芯呈碎小块状或短柱状，较坚硬、致密，原岩结构保存较完整，岩石裂隙较发育，裂面风化侵染明显，岩芯锤击声稍脆而易碎裂。岩体较破碎，属较软岩，岩体基本质量等级为IV级，岩层顶面起伏较大，厚度1.40～26.01 m，平均5.93m，层顶埋深0.00～47.50m，承载力特征值为fak=1800KPa，饱和单轴抗压强度标准值为22MPa。
微风化砂岩：深灰、青灰、灰黑色，岩芯呈块状或柱状，原岩结构保存完整，岩性较新鲜、致密、坚硬、完整，局部偶见裂隙发育，裂面微弱风化侵染呈褐红色。岩体较完整，属较硬岩，岩体基本质量等级为III级。平均5.72m，层顶埋深6.80～50.60 m。承载力特征值为fak=3000KPa，饱和单轴抗压强度标准值为45MPa。
3、场地地形分析
场地北部（高层商务公寓地段）和南部大部分地段位于低丘及坡地，平整至设计地坪后其岩土层结构较为简单，除局部分布有厚度较小的人工填土外，其余岩土层的工程性质和稳定性均较好，因此其地基稳定性较好；但原地势较低的中部丘间沟谷地段填土区平整至设计地坪标高后将可能分层堆填厚度较大的欠固结人工填土，其前期堆填的人工填土层已经部分经过分层碾压强夯加固处理，另外一部分及其后期堆填的人工填土层则未经专门的分层碾压强夯加固处理，其工程性质和稳定性均较差而且以后还将可能发生一段时间的自重固结，该部分地段的地基稳定性较差。因此，场地岩土层均匀性较差，属不均匀地基。
4、地基基础选型分析比较
（1）高层商务公寓基础选型
高层商务公寓32层高99m，为剪力墙结构，墙柱轴力较大，单片剪力墙轴力约15000kN~25000KN，如采用天然基础，基底进入含砾粉质粘土层或者强风化砂岩层，地基承载力不满足要求，且建筑物沉降无法控制。采用桩基础，因建筑物紧临北侧护坡，护坡高差约6.0m，预应力管桩施工设备较大，边桩无法保证质量，部分边桩无法施工。冲孔灌注桩，建筑场地在山坡上，地下水位较低，泥浆护壁易漏浆，造成环境污染故。人工挖孔桩，中风化砂岩层埋深较浅（15~18m）且中风化砂岩层承载力高，桩基开挖过程中无需降水，干作业施工，质量有保证，按规范公式估算Φ1.20m人工挖孔桩单桩承载力特征值达12300kN，采用该基础类型，桩数较少，承载力高，可以有效节约基础成本，故优先采用。
（2）会所基础选型
会所为地下两层，地上四层框架结构。《岩土工程地质勘查报告》提供的强风化岩等高线反映会所范围底板两侧位于强风化岩层，约中间位置为粉质黏土层，开挖后地下室底板位于强风化砂岩起伏面上，部分位于强风化砂岩，部分位于砂质粘性土层。考虑会所柱底内力大小、基础经济性及施工方便性，可结合强风化岩面等高线及现场超前钻成果，预估有效桩长>6.0m采用预应力管桩、预估有效桩长<6.0m采用人工挖孔墩和持力层为强风化砂岩层的天然基础。考虑工期紧张，为尽量较少挖孔墩数量，当预估桩长4~6米时可考虑先引孔后施工预应力管桩基础，以保证管桩的有效桩长。
（3）叠拼住宅
叠拼住宅为地下一层，地上四层框架结构，典型柱底轴力1000~2800KN。叠拼住宅分布范围广，横跨大半个丘间谷地，强风化岩面围绕丘间谷地，标高由西向东逐渐变高，部分位置岩面较陡。丘间谷地四年前施工本项目一期时经强夯加固处理，除强夯加固范围外还存在部分堆填区，填土层未经过专门的分层碾压强夯加固处理。和会所基础基于同样考虑，填埋区内采用预应力管桩基础，强风化岩面埋藏浅且起伏大的位置采用挖孔墩基础，地下室底板直接卧置在强风化砂岩层上时采用独立天然基础。
（4）洋房住宅
洋房住宅为局部地下一层，地上八层剪力墙结构。洋房大部分位于强风化砂岩层上，局部位于含砾粉质黏土上。考虑该强风化砂岩层承载力高，故优先采用天然基础，局部岩层较深位置采用人工挖孔桩。
5、基础设计
天然基础持力层为强风化砂岩层，地基承载力特征值为600Kpa。叠拼住宅位于台阶高差处，台阶高差3.2m，需考虑叠拼住宅上下层基础的稳定性，以及现场实际开挖线情况确定基础面标高。
预应力管桩根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）8.5.6条估算单桩竖向承载力特征值：
(8.5.6-1)
因丘间沟谷位置有较厚欠固结回填土层，当管桩穿越回填土层时，填土层在固结过程中，会在桩侧产生向下的摩擦力即负摩阻力。根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）5.4.2条要求，在计算桩基承载力时应计入桩侧负摩阻力影响。依据5.4.4条计算负摩阻力值。为减少负摩阻影响，桩在非填土层中长度应尽量大。经估算，非填土区Φ500预应力管桩单桩承
载力特征值1800KN。填土区Φ500预应力管桩考虑负摩阻力影响单桩承载力特征值1600KN。
人工挖孔墩基础持力层为强风化砂岩层，因桩长较短，墩下岩体的侧向约束较小，其本质为天然地基的概念，故其单桩承载力按天然地基承载力特征值600KPa，按《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第8.5.6-5条公式8.5.6-2进行计算。可通过桩底扩底不同直径以充分利用桩身混凝土抗压强度，满足单柱单桩布置下不同承载力要求。
人工挖孔桩基础（桩长大于6.0m且大于扩大头直径3倍），桩底岩体侧向约束较大，此时属于深基础的概念，为充分利用桩身强度，以中风化粉砂岩层为持力层，桩端入岩1.0m，采用饱和单轴抗压强度按《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008第5.3.9条公式5.3.9-1～5.3.9-3进行计算单桩承载力特征值。
6、结束语
低山丘陵、坡地及丘间沟谷地形，基岩层一般埋深较浅，岩面起伏大。基础设计时宜结合地形、地貌、建筑整体布局，综合考虑经济性、施工便利性、安全性等因素，以基岩层为持力层，合理采取独立基础、挖孔墩、挖孔桩或预应力管桩等的混合基础形式，达到既安全又经济的设计目标。
参考文献
[1]《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011).
[2]《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）.
论文作者:黄刚
论文发表刊物:《防护工程》2017年第18期
论文发表时间:2017/11/22
标签：砂岩论文; 基础论文; 承载力论文; 土层论文; 局部论文; 预应力论文; 特征值论文; 《防护工程》2017年第18期论文;