青岛地区强风化花岗岩下亚带地基承载力探究

周德宏

（青岛西海岸新区勘察测绘院，山东 青岛 266400）

1 区域地质简况

青岛市黄岛区（原胶南市），位于胶南造山带[1]的东侧边缘地带，花岗岩类岩石分布广泛，其中以燕山晚期的花岗岩类最常见，约占基岩出露面积的1/5[2]。在元古代晋宁期（约900～800Ma），扬子板块俯冲至华北板块之下，造成大规模岩浆入侵，形成本地区晋宁期花岗岩。中生代印支期（约257～205Ma），华北板块与扬子板块再次发生活动，胶南造山带被印支期花岗岩类（γ51）侵入。中生代燕山期（约2.05～1.35Ma），太平洋板块与欧亚板块碰撞，导致胶南造山带大量火山喷发及中酸性岩浆侵入，形成白垩纪陆相火山沉积岩系和燕山期花岗岩类（γ52、γ53）侵入岩。进入新生代（约0～0.7Ma）后趋于稳定，伴随海陆相堆积沉积活动。

2 工程实例

2.1 勘察概况

2019 年，本区某地拟建设高层项目，拟建塔楼（33F/3D）为剪力墙结构，拟采用天然地基筏板基础，基础埋深约15m。勘察单位对项目进行了岩土工程勘察，场地为剥蚀缓坡地貌，揭露地层从上往下依次为杂填土、粉质黏土及基岩风化层。基岩为燕山期花岗岩[2]，依次揭露了全风化花岗岩、强风化花岗岩（含上、下亚带）、中风化花岗岩。其中强风化花岗岩上亚带揭露厚度2.2～15.7m，平均厚度约9.5m，强风化花岗岩下亚带揭露厚度2.8～9.5m，平均厚度约4.0m。场地地下水以基岩裂隙水为主，水位埋深约3.3～5.8m，水量较小。基础标高处地层为强风化花岗岩下亚带。

本场地强风化花岗岩下亚带岩芯野外描述：肉红～浅肉红色，中粗粒结构，块状构造，原岩结构较清晰，长石部分高岭土化，暗色矿物绿泥石化，矿物蚀变明显减少，岩芯用手可以掰碎，难捻碎，呈砾状～角砾状，遇水软化，不崩解，合金钻头进尺均匀、较快，未揭露球状风化体，岩体节理广泛发育，局部被煌斑岩岩脉穿插。

勘察中对该层进行了标贯原位测试，统计结果如表1 所示。

表1 强风化花岗岩下亚带标贯测试结果统计

青岛市区的强风化花岗岩（含上、下亚带）标贯击数范围大致为60～250 击[3]，对比来看，本场地强风化花岗岩下亚带标贯最高击数明显低于市区的数值。在排除设备、人为等因素后，推测可能是构造应力、风化程度、原岩成分及结构差异等原因造成。以青岛市区的花岗岩风化带承载力[4]为参考，结合地区经验，勘察方初步确定本场地强风化花岗岩下亚带的承载力特征值为800kPa。

2.2 浅层平板载荷试验

基坑开挖至基底设计标高后，建设方对强风化花岗岩下亚带进行地基承载力检测，设计要求承载力特征值不小于800kPa。检测选择浅层平板静载荷试验[5]，在塔楼核心筒周边位置选取3 点进行，采用慢速维持载荷法，试验方法及过程严格按照《建筑地基检测技术规范》（JGJ 340—2015）相关条款的要求进行。试验时采用面积0.25m2的圆形刚性承压板，在核心筒区域南、东、北分别布设S1、S2、S3 三个试验点，试验最大加载量为1600kPa。检测点平面位置如图1 所示。

图1 检测点平面布置（单位：mm）

三个点位的载荷实验数据及特征基本相似，如表2所示。现对3 个点的实验数据及成果图表进行简要分析，S1#点、S2#点、3#点荷载实验数据及相应曲线图分别如图2、图3 及图4 所示。

图2 S1# 点载荷实验数据及曲线

图3 S2# 点载荷实验数据及曲线

图4 S3# 点载荷实验数据及曲线

表2 地基载荷试验结果汇总

根据《建筑地基检测技术规范》（JGJ 340—2015）有关条款及现场试验数据综合分析，各点试验结果分析如下。

（1）S1 点试验加荷至1600kPa，各级沉降变化较为稳定，已达到设计地基承载力特征值2 倍，停止加载，最终累计沉降量12.75mm。该点p-s 曲线变化趋势整体较稳定，没有明显的拐点。分析表明，在最终载荷下该点地基未破坏，据《建筑地基检测技术规范》（JGJ 340—2015）4.4.3 条第3 款分析，取800kPa 为S1 点的地基承载力特征值。卸载回弹曲线上升先快后慢，残余沉降位移为7.90mm，回弹率为38.0%，处于正常范围。

（2）S2 点试验加荷至1600kPa，各级沉降变化较为稳定，已达到设计地基承载力特征值2 倍，停止加载，最终累计沉降量17.45mm。该点p-s 曲线略有起伏，但整体稳定，未见明显拐点。分析可知，终级荷载下该点地基未破坏，根据相关规范条款内容分析，取800kPa为S2 点的地基承载力特征值。卸载回弹曲线上升先慢后快，残余沉降位移为11.79mm，回弹率为32.4%，处于正常范围。

（3）S3 点试验加荷至1600kPa，各级沉降平稳，已达到设计地基承载力特征值2 倍，停止加载，最终累计沉降量为13.44mm。该点p-s 曲线变化总体平缓，基本无拐点。综合分析可知，终级荷载下该点地基未破坏，根据规范相关条款内容分析，取800kPa 为S3 点的地基承载力特征值。卸载回弹曲线后段爬升明显快于前段，残余沉降位移为6.66mm，回弹率为50.4%，处于较好的范围。

（4）据s-lgt 曲线显示，各检测点的各级载荷对应沉降量比较均匀，各级载荷线未见异常陡降，变化趋势基本一致，属于正常曲线。

（5）由以上数据及图表分析可得，地基承载力特征值可按800kPa 使用，满足设计要求。强风化岩层表现出了一定的塑性，回弹率一般，说明承载能力已较大发挥，冗余量不大。

3 结论与分析

本次载荷实验没有加载到极限荷载，只能确定强风化花岗岩下亚带的地基承载力特征值至少为800kPa，符合本工程设计要求[6]。且强风化花岗岩下亚带的地基承载能力略有安全冗余，较大程度的挖掘了地层的承载能力。后续了解到，施工期间，建设方对高层建筑进行了沉降跟踪观测，各观测点的沉降速度和总沉降量满足国家相关规范要求。可以认为，拟建建筑物的地基稳定性较好，强风化花岗岩下亚带的地基承载力数值是可靠的，具有一定的参考价值。

另外，受条件限制，未能对本场地的花岗岩地层进行岩矿、年代等综合测定，进而无法与青岛市区的花岗岩风化带进行相关特征定量对比，实为遗憾。鉴于作者水平限制，本文有其他疏漏之处，也欢迎广大同行批评指正。