摘要：随着各地现代化经济建设水平的不断提升，使得高层建筑工程的规模日趋扩大以及涉及地质环境的复杂性越来越高，这就在很大程度上增加了工程项目施工建设质量控制的难度。为此，工程项目建设人员应结合实际工程，并对其所处的不良地质水文环境进行分析，以确定其作用稳定性是否满足设计使用要求。这样一来，高层建筑地基工程的施工建设就不会受到所处水文地质环境复杂性的影响，研究人员应将其作为重点科研对象，以服务于现代经济建设。
关键词：高层建筑；地基下卧；软弱夹层；稳定性
引言
本文主要探讨高层建筑的地基下卧软弱夹层的稳定性，在修正地基下卧软弱层深度后，如果仍然无法满足设计要求，可以依据两个粗糙平面间的薄层挤压问题，分析软弱下卧层的稳定性。计算极限荷载，取值3为强度安全系数，通常可以满足设计要求，保持地基下卧软弱的夹层稳定性。
1场地地层结构特征及地基土层构成
1.1拟建高层建筑物基本情况
拟建高层建筑物为某小区建筑楼，楼长14.5m，宽59.1m，共18层。建筑物为框剪结构，拟采用桩基或者筏板作为基础形式。设计的最大荷重5500kN，主要荷重350kN/m2，基础标高716.7m。
1.2地层结构
拟建的某小区地基土层表层主要是河流相冲洪积物，有粉土、黏性土、砂土、碎石类土，属于第四系松散层，20m内的厚度。下伏基岩是煤系地层，主要是煤层、泥质砂岩、砂质泥岩、砂岩。中上部二叠系山西组（P1）地层，主要是灰白色含砾长石石英中粗砂岩，夹带有煤线、薄煤层、黑色泥岩。钻探揭露范围内，主要是石炭系太原组（C3）含煤地层的基岩层。下部主要属于深灰黑色泥岩，有煤层、砂岩、夹灰岩。中部是煤层、泥岩、砂质页岩，局部带有灰岩、石英砂，有燧石结核可见。上部主要有石英砂岩，夹有煤层、煤线、粉砂岩、泥岩、泥质页岩。
1.3地基土层构成和物质特征
根据岩土层室内土工试验结果、勘探点揭露的竖向岩土层变化，将岩土层分为多层。第一层杂填土。主要成分是粉质黏土，也有砖块、是生活建筑垃圾白灰等。松散稍密，成分不均匀。是第四系新近人工堆积物，场地的表层分布不均，0.1m-6m厚，不适合作为建筑的地基土层。第二层卵石。土系为第四系全新世晚期河流冲洪积堆积物。密度为中等，湿度从稍湿到湿。灰岩、石英砂岩为卵石母岩的成分。颗粒风化形状有次棱角状和次圆状，风化的程度从微风化到强风化。第三层粉质黏土。含有岩石碎屑颗粒、云母碎片、少量钙质结核。局部有粉土薄夹层、砂[2]。第四层卵石。超过80%的卵石含量。密度从稍密到中密的状态。第五层强风化砂岩。长石石英砂岩为主，属于裂隙破碎结构，构造中层厚度。风化程度从强风化到中等风化。岩芯呈块状或短柱状。揭露层厚有0-2.3m。
1.4地下水
城区内地下水有基岩碎屑岩中的裂隙水，以及与工程密切相关的第四系松散层潜水。地下水位埋深3-5.3m。水位的年升降幅度低于1m。
2高层建筑地基下卧软弱夹层的稳定性分析
首先，高层建筑的场地位于流域两岸的阶地，长期均为涉及地区的重要建筑场地。为此，工程建设人员针对薄层挤压问题建立计算模型。具体来说，由于工程项目建设的天然地基与上部结构的设计使用要求不符，为此，地基处理人员转而采用浅层换填技术，即将软弱下卧层的粉质黏土顶面与基础底面的地层，换成人工级配的碎石垫层，以解决薄层挤压的地基下卧软弱夹层问题。
经对图中所示内容进行计算，高层建筑基础尺寸为14.5m×59.1m，粉质黏土为软弱下卧层，即φ≠0。换句话说，就是软弱夹层粉质黏土与基地距离最近，是该高层建筑地层结构中最不稳定的组合。其次，对于薄层挤压问题的地基稳定性计算，可按照薄层挤压理论进行平均极限荷载的计算：
上述公式中，Nq与Nc表示为承载力系数，只与土的内摩擦角存在联系。根据粉质黏土的内摩擦角12°，计算得出，Nq=2.97，Nc=9.28。按照薄层挤压问题的理论进行地基稳定性的分析计算。经上述公式计算得出，α=0.324。由于b0是假设不受摩擦问题影响的边缘恒压段宽度，因此，其与压板刚度与土的刚塑性能存在一定联系。因本模型计算的土层具有软弱且易挤出特性，应按照大数值进行分析考虑，即将b0确定为1.5t，其中t表示为软弱土层的厚度，进而得出边缘恒压段的宽度为2.55m。而b则表示为基础宽度，即取值为14.5m。将上述已知数据带入ξ1公式，求出数值为2.16。即Nct=25.5；Nqt=6.42。经上述计算，粉质黏土顶面有效覆盖压力的计算，可按下式进行，计算得：
高层建筑软弱层顶面土，应为自重应力与附加应力相加，得出407kPa。由此可以看出，在应用薄层挤压理论进行浅层换填处理后，地基环境中的粉质黏土强度作用满足高层建筑工程的设计使用要求。由于地基变形程度并不大，再加上地基结构的均匀性，因此即使存在沉降，也能完全满足既定的规范标准要求。此外，换填施工使用的人工级配碎石垫层，应通过铺设具有方格网状特性的土工织物筋带，来提高垫层作业整体的刚度效果，进而强化结构附加应力的扩散能力。如此，就不会对软弱岩土层带来过多的影响，最终保证工程项目建设使用的安全稳定性。
图1高层建筑地基计算简图
结束语
高层建筑地基下卧软弱夹层的稳定性分析，应在明确地基工程下卧软弱夹层实际情况的基础上，着手进行计算模型的构建。事实证明，只有这样才能使高层建筑地基工程的施工建设质量得到保证，即不受软弱地基环境的负面影响，提高整个工程项目结构的安全稳定效果。相关建设人员应将上述分析内容与科研成果更多地用于高层建筑物复杂地质环境的施工建设，以优化工程建设所处的水文地质环境，进而使涉及地区的建筑行业能够以高稳定状态向前发展。
参考文献
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论文作者:范小倩
论文发表刊物:《基层建设》2019年第4期
论文发表时间:2019/5/14
标签：地基论文; 软弱论文; 夹层论文; 砂岩论文; 高层建筑论文; 稳定性论文; 黏土论文; 《基层建设》2019年第4期论文;