摘 要：如實(shí)弄清擬建場區(qū)的水文地質(zhì)與工程地質(zhì)條件，提供準(zhǔn)確的地基土壓縮性指標(biāo)是巖土工程勘察的核心環(huán)節(jié)之一，其中壓縮模量是判斷土的壓縮性和計算地基壓縮變形量的重要指標(biāo);樁基沉降估算是對地基土壓縮性的重要應(yīng)用。本文通過工程實(shí)例論證，加強(qiáng)地基土壓縮性研究工作，提供準(zhǔn)確全面的壓縮性指標(biāo)的重要性。
關(guān)鍵詞：地基土 壓縮性 壓縮模量 沉降
1 工程實(shí)例
工程項(xiàng)目為浙江廣播電視集團(tuán)建造的影視后期制作中心，位于杭州市蕭山區(qū)寧圍鎮(zhèn)，錢塘江南岸。建筑物概況如下表1。
2 場地地層結(jié)構(gòu)
勘察區(qū)位于杭州市蕭山區(qū)寧圍鎮(zhèn)高教園區(qū)，擬建場地地貌屬于錢塘江沖海積平原區(qū)。地形開闊平坦，地勢相對較低，場地為荒地，現(xiàn)狀黃海高程為5.80～7.36m。
�、�-1雜填土（meQ4）
雜色，濕，松散-稍密狀態(tài)。主要為碎石、磚塊及砼等建筑垃圾，局部為素填土。局部分布，主要分布在場地的南側(cè)，層厚0.40～2.30m。
①-2素填土（meQ4）
褐灰色，濕，松散狀態(tài)。含較多植物根系、少量小碎石。局部分布，層厚0.20～1.00m。
�、�-1粘質(zhì)粉土（al-mQ42）
灰黃～黃灰色，濕～很濕，稍密。切面粗糙，含云母碎屑，搖震反應(yīng)較快，韌性和干強(qiáng)度較差。屬中壓縮性土�？紫侗�=0.924，qc=2.18MPa，fs=21.7kPa，N=7.7。全場分布，層頂標(biāo)高4.59～6.81m，層厚0.90～3.30m。
�、�-2砂質(zhì)粉土（al-mQ42）
黃灰色，濕～很濕，稍密。切面粗糙，含云母及貝殼碎屑，搖震反應(yīng)較快，韌性和干強(qiáng)度較差。局部為粘質(zhì)粉土。屬中壓縮性土�？紫侗�=0.884，qc=3.67MPa，fs=39.9kPa，N=8.3。全場分布，層頂標(biāo)高1.92～4.99m，層厚2.30～8.90m。
�、�-3砂質(zhì)粉土（al-mQ42）
黃灰～灰色，濕～很濕，稍密。切面粗糙，含云母碎屑，搖震反應(yīng)迅速，韌性和干強(qiáng)度較差。局部為粘質(zhì)粉土或粉砂。屬中壓縮性土�？紫侗�=0.852，qc=2.88 MPa，fs=44.8kPa，N=10.1。全場分布，層頂標(biāo)高1.28～3.90m，層厚1.10～3.90m。
②-4粉砂（al-mQ42）
青灰色，濕～很濕，稍密-中密。切面粗糙，含少量貝殼碎屑，搖震反應(yīng)迅速，韌性和干強(qiáng)度較差。局部夾有粉土。屬中壓縮性土�？紫侗�=0.780，qc=7.68MPa，fs=91kPa，N=19.1。全場分布，層頂標(biāo)高-4.50～0.69m，層厚1.90～7.00m。
�、�-1粘質(zhì)粉土（mQ41）
灰色，很濕，稍密。切面粗糙，夾薄層狀粉砂，含云母碎屑，搖震反應(yīng)較快，韌性和干強(qiáng)度較差。局部為粉質(zhì)粘土。屬中壓縮性土。本層為過度層。孔隙比=0.964，液性指數(shù)=1.06，塑性指數(shù)=10，qc=1.77MPa，fs=32.7kPa，N=5.8。全場分布，層頂標(biāo)高-13.48～-10.04m，層厚0.40～3.80m。
③-2淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土（mQ41）
灰色，流塑～軟塑。切面較光滑，夾薄層狀粉砂，含少量有機(jī)腐殖質(zhì)及貝殼碎屑，有臭味，無搖振反應(yīng)，韌性及干強(qiáng)度中等。局部為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土或粉土。屬高壓縮性土�？紫侗�=1.193，液性指數(shù)=1.073，塑性指數(shù)=17.1，qc=0.96MPa，fs=14kPa，N=1.3。全場分布，層頂標(biāo)高-16.48～-11.70m，層厚8.00～20.20m。 �、�-1含粉砂粉質(zhì)粘土（mQ32-1）
青灰色，軟塑，切面較光滑，局部夾有粉土或粉砂，見云母及貝殼碎屑，含有機(jī)質(zhì)，韌性中等，干強(qiáng)度中等。局部為粉土。屬中壓縮性土�？紫侗�=0.872，液性指數(shù)=0.854，qc=3.9MPa，fs=46.8kPa，N=8.1。局部分布。層頂標(biāo)高-33.33～-21.55m，層厚0～13.40m。
⑤-2粉砂（mQ32-1）
灰-灰黃色，濕～很濕，中密。切面粗糙，含云母碎屑及少量腐殖質(zhì)，局部夾有層狀粉質(zhì)粘土，搖震反應(yīng)迅速，韌性和干強(qiáng)度較差。局部為粉土。屬中壓縮性土。孔隙比=0.811，qc=7.29MPa，fs=70.4kPa，N=17.3。局部分布，層頂標(biāo)高-34.43～-21.79m，層厚0～11.80m。
�、�-3粉質(zhì)粘土（alQ31）
褐灰色，軟塑，切面較光滑，局部夾有粉土或粉砂，見貝殼碎片及腐木，韌性中等，干強(qiáng)度中等。局部為粉土。屬中壓縮性土�？紫侗�=0.921，液性指數(shù)=0.791，qc=2.96 MPa，fs=37.6kPa，N=8.6。局部分布。層頂標(biāo)高-34.68～-24.99m，層厚0～9.70m。
�、�-1圓礫（alQ31）
灰色，中密-密實(shí)。粒徑在20～40mm，約占27.5%，成分為中風(fēng)化石英砂巖、石英巖、凝灰?guī)r等;粒徑在2～20mm，約占32.8%;粒徑在0.5～2mm，約占5.5%;粒徑在0.075～0.5mm，約占5.3%;粒徑小于0.075mm，約占24.5%;粒間充填中粗砂和少量粘性土，膠結(jié)較差～一般，磨圓度中等。本層土土質(zhì)不均，上部局部為礫砂。屬中低壓縮性土。qc=19.84 MPa，fs=88.3kPa，N63.5=22.3。全場分布，層頂標(biāo)高-44.13～-29.54m，層厚6.10～19.30m。
�、�-2圓礫（alQ31）
灰色，密實(shí)。粒徑在20～40mm，約占28.1%，成分為中風(fēng)化石英砂巖、石英巖、凝灰?guī)r等;粒徑在2～20mm，約占34.3%;粒徑在0.5～2mm，約占6.8%;粒徑0.25～0.5mm，約占5.2%;粒徑小于0.075mm，約占26.3%;粒徑在0.075～0.25mm，約占6.2%;其余為砂粒和粘粒，膠結(jié)一般～較好，磨圓度較好。屬低壓縮性土，N63.5=42.1。全場分布，層頂標(biāo)高-52.35～-31.34m。
�、�-1全風(fēng)化含礫粉砂巖（K1）
灰綠色-灰紫色，軟可塑～硬可塑，原巖已完全風(fēng)化成砂土狀，見鐵錳質(zhì)結(jié)核。具中等壓縮性，N63.5=32.3。層頂標(biāo)高-64.75～-59.74m，層厚1.10～6.80m。
⑧-2強(qiáng)風(fēng)化含礫粉砂巖（K1）
灰綠色-灰紫色，粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。含礫石約20%～45%，粒徑以0.5～3cm為主，泥質(zhì)膠結(jié)，風(fēng)化強(qiáng)烈。原巖風(fēng)化強(qiáng)烈，裂隙極發(fā)育，裂隙面見氧化鐵斑點(diǎn)，巖芯呈碎塊狀，N63.5=62.5。層頂標(biāo)高-68.87～-60.84m，層厚1.70～4.60m。
�、�-3中風(fēng)化含礫粉砂巖（K1）
灰紫色，砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，原巖風(fēng)化強(qiáng)烈，裂隙較發(fā)育，裂隙面見氧化鐵斑點(diǎn)，巖芯呈碎塊狀或短柱狀。巖芯錘擊易碎，遇水易軟化。天然單軸抗壓強(qiáng)度在0.63～1.18MPa，巖體堅硬程度為軟巖，完整程度屬破碎，其基本質(zhì)量等級為V級。
3 地基土物理力學(xué)指標(biāo)及設(shè)計參數(shù)確定
壓縮模量（Es）：考慮到本工程體量大，主樓與裙樓高差大等特殊性，為了保證設(shè)計參數(shù)的準(zhǔn)確性與全面性，我院綜合分析土工試驗(yàn)、原位測試及靜力觸探相關(guān)成果，提供多種壓縮模量參考值[1]。計算公式取自表2所示。最后結(jié)合周邊類似工程經(jīng)驗(yàn)綜合確定壓縮模量，見表3所示。
4 樁基沉降量估算
對于超高層建筑的沉降計算，由于觀測資料較少，導(dǎo)致理論計算沉降與實(shí)測沉降經(jīng)常出現(xiàn)較大差別。采用以下三種沉降計算的方法進(jìn)行沉降量估算，提供沉降計算參考。
方法1：浙江省標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（DB33/T1136-2017）[2]，采用實(shí)體深基礎(chǔ)法（單向壓縮分層總和法）估算樁基礎(chǔ)最終沉降量：
式中 S——樁基最終沉降量（mm）;
——沉降估算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，根據(jù)計算深度范圍內(nèi)土層壓縮模量的當(dāng)量值確定，本次取0.30;
n——地基變形估算深度范圍內(nèi)所劃分的土層數(shù);
Po——對應(yīng)于荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合時的基礎(chǔ)底面處的附加應(yīng)力（kPa），對于樁基礎(chǔ)，應(yīng)為樁底平面處的附加應(yīng)力;
Esi——基礎(chǔ)底面第i層土的壓縮模量，按實(shí)際應(yīng)力范圍取值（MPa）;
Zi、Zi-1——基礎(chǔ)底面至第i層和至第i-1層地面的距離（mm）：
αi、αi-1——基礎(chǔ)底面估算點(diǎn)至第i層和第i-1層土底面范圍內(nèi)的平均附加壓力系數(shù)。
其中實(shí)體深基礎(chǔ)底面的長度：
B=b0+2ltan（φ/4）
式中B——實(shí)體深基礎(chǔ)底面的長度（m）;
b0——基礎(chǔ)長度（m）;
l——有效樁長（m）;
φ——土的內(nèi)摩擦角，按樁長范圍內(nèi)各層土厚度的加權(quán)平均值（m）。
實(shí)體深基礎(chǔ)底面的寬度：
A=a0+2ltan（φ/4）
式中A——實(shí)體深基礎(chǔ)底面的寬度（m）;
a0——基礎(chǔ)寬度（m）;
l——有效樁長（m）;
φ——土的內(nèi)摩擦角，按樁長范圍內(nèi)各層土厚度的加權(quán)平均值（m）。
方法2：行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ 94-2008）[3]：
S =ψ×ψe×S’ 式中 S——樁基最終沉降量（mm）;
ψ——樁基沉降計算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，主要根據(jù)沉降計算范圍內(nèi)壓縮模量的當(dāng)量值確定，此處鉆孔灌注樁取0.32，鋼管樁取0.40;
ψe——樁基等效沉降系數(shù)，根據(jù)群樁距徑比、長徑比以及基礎(chǔ)長寬比確定;
S’——采用Boussinesq解，按實(shí)體深基礎(chǔ)分層總和法計算出的樁基最終沉降量（mm）。
方法3：行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《高層建筑巖土工程勘察規(guī)程》（JGJ/T 72-2017）[4]：
式中 S——樁基最終沉降量（mm）;
η——樁端入土深度修正系數(shù)，按η=1-0.5pcz/po計算;
pcz——樁端處土的有效自重壓力（kPa）;
po——對應(yīng)于荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合時的樁端處的有效附加壓力（kPa）;
ψs1——樁側(cè)土性修正系數(shù)，這里取0.7;
ψs2——樁端土性修正系數(shù)，這里取0.8;
Spc——采用Boussinesq解，考慮土體應(yīng)力歷史的分層沉降量（mm）。
5 影視后期制作綜合大樓差異沉降分析與控制
本工程底板尺寸大（面積約1908㎡），且上部結(jié)構(gòu)荷載大，如采用統(tǒng)一樁長，主樓底板將不可避免產(chǎn)生一定的差異沉降，根據(jù)大量高層建筑物的實(shí)測沉降結(jié)果表明，基礎(chǔ)的平均沉降越大，基礎(chǔ)的差異沉降越大，因此，控制好總沉降量是減少差異沉降的關(guān)鍵，本工程應(yīng)合理調(diào)整核心區(qū)主樓與擴(kuò)展區(qū)裙樓樁長，并使兩者之間的差異沉降控制在合理范圍。方案一對沉降量和沉降差控制最理想，但樁端入土較深，樁基施工困難;方案二，沉降差偏大，不宜考慮;方案三雖沉降量稍大，但對沉降差控制理想，且樁端入土深度小;方案比選后，建議采用方案三。
6 結(jié)語
地基土承載力參數(shù)及其他設(shè)計參數(shù)的確定，考慮到本工程體量大，主樓與裙樓高差大等特殊性，為了保證設(shè)計參數(shù)的準(zhǔn)確性與全面性，我院綜合分析土工試驗(yàn)、原位測試及靜力觸探相關(guān)成果，提供多種壓縮模量參考值。最后結(jié)合周邊類似工程經(jīng)驗(yàn)綜合確定壓縮模量。
針對綜合大樓跨度大，基底荷載大，主樓與裙房荷載差異大等特點(diǎn)，從樁基沉降估算與差異沉降等多個方面詳細(xì)進(jìn)行了樁基礎(chǔ)分析與評價。重點(diǎn)針對目前因觀測資料較少，超高層建筑的理論計算與實(shí)測沉降經(jīng)常出現(xiàn)較大差別的現(xiàn)狀，采用多種沉降計算的方法對樁基進(jìn)行沉降量估算。通過計算發(fā)現(xiàn)，如采用統(tǒng)一樁長，綜合大樓底板將不可避免產(chǎn)生一定的差異沉降，因此建議工程基礎(chǔ)采用變剛度調(diào)平設(shè)計，主樓以⑥-2圓礫為樁基礎(chǔ)持力層，裙房以⑥-1圓礫為樁基礎(chǔ)持力層，既可減小兩者之間的差異沉降，又可節(jié)約工程造價。樁基分析全面，方案建議合理、經(jīng)濟(jì)可行。
參考文獻(xiàn)
[1] 化建新.工程地質(zhì)手冊[M].5版.北京：中國建筑工業(yè)出版，2018.
[2] （DB33/T1136-2017）建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].中國建筑工業(yè)出版社，2017.
[3] （JGJ94-2008）建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].中國建筑工業(yè)出版社，2018.
[4] （JGJ/T 72-2017）高層建筑巖土工程勘察規(guī)程[S].中國建筑工業(yè)出版社，2017.
