國際金融中心巖基承載力試驗研究

　　長(cháng)沙國際金融中心場(chǎng)地基礎持力層為中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，巖基試驗采用Φ1130mm承載板來(lái)檢驗承載力特征值為2500kPa，較《建筑基地基礎設計規范》(GB50007-2011)之巖石強度折減系數有較大提高，但仍未突破地方規范之上限。

　　國際金融中心巖基承載力試驗研究

　　1巖基承載力試驗

　　1.1試驗方法及試驗點(diǎn)布置試驗方法包括巖石地基靜力載荷試驗、鉆孔旁壓試驗與巖石天然單軸抗壓試驗。

　　試驗地層為?瑏瑡中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，在不影響基底持力層工程性能的前提下，試驗深度盡可能接近基底標高，進(jìn)入中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖厚度大于等于14.0m。

　　巖基載荷試驗點(diǎn)數3個(gè)，均勻分布在T1塔樓地基范圍內;每個(gè)巖基載荷試驗點(diǎn)中心大于承壓板2倍直徑距離之外布設1處試驗孔進(jìn)行旁壓試驗;巖基載荷試驗前，

　　在每個(gè)試點(diǎn)中心大于承壓板2倍直徑距離之外和承壓板標高以上1m范圍內各選取一組巖樣進(jìn)行室內單軸抗壓強度試驗，載荷試驗后，在承壓板下1m范圍內再取一組巖樣進(jìn)行單軸抗壓強度試驗，試驗點(diǎn)布置見(jiàn)圖1。

　　1.2載荷試驗試坑為圓形，深200mm、直徑1130mm，人工開(kāi)挖，采用C30混凝土及時(shí)封孔，以保證試驗點(diǎn)巖性不受天氣、雨水浸泡等影響而弱化。

　　混凝土墊層上安置面積1m2、厚80mm的鋼板作為承載板，板上設置千斤頂。

　　采用支撐墩平臺堆載反力裝置，配重采用預制鋼筋混凝土梁條，試驗點(diǎn)反力荷載按不低于檢測最大加載值的1.2倍配重，最大加載量參考文獻[4]規定折減系數上限值0.8確定。

　　為保證較準確地獲取Q-s曲線(xiàn)上的比例界限值，加載量級不小于25級。

　　試驗結果見(jiàn)表1。

　　Q-s曲線(xiàn)表明(圖2)，加荷至預定最大加載量7500kPa時(shí)，沉降仍然穩定，未出現《建筑地基基礎設計規范》(GB50007-2011)附錄H.0.8條之終止加載現象。

　　將最大試驗荷載除以3的安全系數與比例界限點(diǎn)對應荷載相比較取小值，巖基承載力特征值取2500kPa。

　　1.3旁壓試驗旁壓試驗是通過(guò)旁壓器加壓擴張向土體施加均勻壓力，使之產(chǎn)生變形乃至破壞，測量壓力和徑向變形的應力應變曲線(xiàn)。

　　1.4巖石天然單軸抗壓試驗每個(gè)巖基載荷試驗點(diǎn)各取巖樣3組進(jìn)行天然狀態(tài)下的單軸抗壓試驗。

　　載荷試驗前，在試驗標高以上1.0m范圍及距離試驗點(diǎn)大于2倍承壓板直徑范圍外各取巖樣1組，如圖1之取樣點(diǎn)1、2。

　　巖基載荷試驗完成后，在承壓板中心位置布設鉆孔進(jìn)行持力層檢驗，并在承壓板以下1m范圍內(圖1中取樣點(diǎn)3)取第3組巖樣。

　　試驗統計結果及計算的巖基承載力特征值見(jiàn)表3所示。

　　2分析與討論

　　2.1載荷試驗與巖石單軸抗壓試驗結果對比現行規范中，涉及巖石地基載荷試驗者主要有《建筑地基基礎設計規范》(GB50007-2011)和《高層建筑巖土工程勘察規程》(JGJ72-2004)[9]。

　　本試驗執行GB50007-2011附錄H之“巖石地基載荷試驗要點(diǎn)”，但承壓板直徑為?1130mm，遠大于巖基載荷試驗要求的?300mm，也大于JGJ72-2004附錄E中“大直徑樁端阻力載荷試驗要點(diǎn)”規定的?800mm。

　　從圖2分析，除T1-1#比例界限點(diǎn)明顯外，T1-2#、T1-3#基本呈直線(xiàn)段，比例界限點(diǎn)不甚明顯。

　　采用最小二乘法對Q-s曲線(xiàn)進(jìn)行修正，分別獲取s/d=0.008對應荷載為4220kPa、4073kPa。

　　巖基承載力特征值與巖石天然單軸抗壓強度標準值之比值見(jiàn)表4。

　　對比發(fā)現，按最大加載量的1/3計算的巖基承載力特征值，其折減系數為0.5<ψr<1，大于GB50007-2011的上限0.5而小于《長(cháng)沙市地基基礎設計與施工規定》(DB43/T010-1999)[4]之上限0.8。

　　其他方法獲得的結果接近或大于1，其結果與文獻[10]的結論一致;采用最大加載量的1/2確定巖基承載特征值為3750kPa，既符合概念要求，與其他確定方法相比也有一定安全儲備。

　　2.2旁壓試驗與巖石單軸抗壓試驗結果對比利用旁壓試驗成果來(lái)評定淺基礎的承載力，在國內外均有豐富的經(jīng)驗，包括臨塑壓力法和極限壓力法。

　　由式(8)計算，旁壓試驗點(diǎn)P1～P3的臨塑壓力分別為4.95MPa、5.64MPa、5.31MPa，與表2中試驗結果>4.61MPa、>5.01MPa、>4.83MPa吻合。

　　與巖石抗壓強度的比值分別為1.56、1.45、1.49，高于載荷試驗T1-1#、T1-2#的比例界限壓力而與T1-3#相近。

　　由式(9)計算，三個(gè)旁壓試驗孔P1～P3的極限壓力分別為11.13MPa、12.18MPa、11.68MPa。

　　取安全系數K=3，計算承載力值特征值分別為3711kPa、4061kPa、3994kPa。

　　旁壓試驗計算的承載力與巖石抗壓強度的比值分別為1.17、1.04、1.12，與T1-1#的比例界限壓力及載荷試驗的最大加載量的1/2比較接近。

　　考慮到旁壓試驗均未加荷至臨塑壓力點(diǎn)，且旁壓試驗在基坑底標高進(jìn)行，初始壓力P0對試驗成果的影響與在地面進(jìn)行試驗的貢獻不同，該試驗結果應該說(shuō)仍有相當的安全儲備。

　　2.3載荷試驗與旁壓試驗對比載荷試驗最大加載7500kPa，試驗過(guò)程中未出現GB50007-2011附錄H之終止加載現象，最大加載下對應的變形量為17.63～29.85mm，與JGJ72-2004附錄E之終止加載的沉降量限值(0.04～0.06)d(即45.2～67.8mm)相差很大。

　　試驗后觀(guān)測各試驗點(diǎn)，承壓板周?chē)鷰r石無(wú)裂縫、混凝土墊層也未見(jiàn)破碎或開(kāi)裂痕跡。

　　可見(jiàn)，載荷試驗仍未做到破壞點(diǎn)。

　　與筆者曾經(jīng)完成的旁壓試驗結果相比，本次旁壓試驗終止時(shí)，其加載量與旁壓器測試腔的體積變形量尚有繼續試驗的余地。

　　顯然，以此來(lái)進(jìn)行二者的對比，缺乏客觀(guān)性。

　　從前文分析來(lái)看，旁壓試驗確定的巖基承載力較載荷試驗成果略偏高且有安全儲備。

　　綜合上述分析，由表5不難發(fā)現，三者的總體關(guān)系如下:旁壓試驗結果>載荷試驗結果>巖石單軸抗壓試驗結果。

　　文獻[12]針對上述關(guān)系進(jìn)行過(guò)分析，認為原因如下:①泥質(zhì)粉砂巖為黏土質(zhì)巖石，水穩性差，巖石強度受鉆探施工、試樣加工及試驗等因素影響而偏低;②巖基載荷試驗的加荷影響深度有限，未能體現圍壓對巖基承載力的貢獻;③旁壓試驗較好地反映了不同圍壓作用下巖體的強度變形，可更好地模擬深基礎的應力狀態(tài)。

　　上述分析表明，采用載荷試驗的最大加載量的1/2，即3750kPa作為承載力特征值是安全可靠的，該類(lèi)巖石地基的承載極限是多少，尚待繼續研究與探討。

　　3結語(yǔ)

　　(1)長(cháng)沙國際金融中心場(chǎng)地基礎持力層為中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，巖基試驗采用Φ1130mm承載板來(lái)檢驗承載力特征值為2500kPa，較《建筑基地基礎設計規范》(GB50007-2011)之巖石強度折減系數有較大提高，但仍未突破地方規范之上限[4]。

　　(2)本試驗再次驗證了文獻[10]的研究結論，即巖石地基承載力特征值:旁壓試驗結果>載荷試驗結果>巖石單軸抗壓試驗結果。

　　綜合分析表明，國際金融中心巖基承載力特征值取比例界限壓力與大板載荷試驗最大加載量的1/2之間的小值(3750kPa)是可靠的，該值接近試驗段巖石天然抗壓強度標準值。

　　換言之，利用紅層軟巖單軸天然抗壓強度標準值作為地基承載力特征值是可信的。

　　(3)實(shí)踐表明，采用單軸抗壓試驗按現行標準確定長(cháng)沙地區紅層地基的承載力，結果偏低，不能客觀(guān)反映巖體實(shí)際強度，建議采用載荷試驗或旁壓試驗來(lái)確定其承載能力。

　　特別地，旁壓試驗設備簡(jiǎn)單，操作方便，結果可靠，可最大程度地克服取樣、加工等缺陷，經(jīng)過(guò)近20年的應用，在本地區積累了一定經(jīng)驗，已為工程實(shí)踐所驗證，其結果能客觀(guān)反映長(cháng)沙紅層的強度變形特征，該方法值得歸納、總結、推廣和重視。

【國際金融中心巖基承載力試驗研究】相關(guān)文章：

“三基”工作的總結09-03

“三基”工作的總結11-02

維基經(jīng)典語(yǔ)錄03-21

有趣的試驗作文12-24

神奇的銀子巖作文11-15

秋游仙姑巖作文09-17

游銀子巖作文08-10

“三基”工作總結12-19

三基工作總結11-21

【薦】“三基”工作的總結12-09