小議高層大廈地基處理工程基礎(chǔ)選型及設(shè)計(jì)

蔡高勇

（五洋建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，浙江 杭州 310002）

1 高層建筑基礎(chǔ)工程的重要性

高層建筑基礎(chǔ)工程的重要性除了綜合考慮基礎(chǔ)、地基、上部結(jié)構(gòu)的共同作用。還應(yīng)考慮在基礎(chǔ)工程在項(xiàng)目造價(jià)中占有較大的比重。高層建筑基礎(chǔ)工程所耗費(fèi)的水泥、鋼材用量多，施工難度也很大，大部分情況可以看出基礎(chǔ)工程造價(jià)占土建總造價(jià)的20%左右，工期占土建工期的20-30%。如果地質(zhì)條件復(fù)雜，其工期和造價(jià)所占的比重還將大大增加。因此，選擇合理的基礎(chǔ)形式，對(duì)降低工程造價(jià)、保證建筑結(jié)構(gòu)安全的一個(gè)有效措施。

高層建筑基礎(chǔ)工程的重要性，還與基礎(chǔ)形式的多樣性和影響因素的復(fù)雜性密切相關(guān)。地質(zhì)條件影響大的的地區(qū)，建筑基礎(chǔ)的工程設(shè)計(jì)與工程施工涉及面廣，它不僅與項(xiàng)目的上部結(jié)構(gòu)和建筑基礎(chǔ)本身有關(guān)，還與土的性質(zhì)、周圍環(huán)境、水文條件等因素相關(guān)。特別是雨季施工時(shí)，也會(huì)給建筑施工增加難度，很可能造成一些局部的返工，土建項(xiàng)目拖延工期就和基礎(chǔ)工程進(jìn)度有很大的相關(guān)。因此，基礎(chǔ)形式的合理選擇對(duì)縮短施工工期也是具有重要意義的。

地基變形是造成建筑物裂縫損壞成傾斜和事故的重要原因。由于增加了上部荷載，地基承載力和可能產(chǎn)生的沉降變形值是關(guān)鍵問題。地基變形特征有沉降量、沉降差、傾斜和局部?jī)A斜。要改良軟弱地基土的工程特性，一般的常用處理方法較多，大體可分三類：①采用挖除軟弱地基，如置換法。②人工增大土的密度如強(qiáng)夯法、碾壓、振動(dòng)法等。③減少孔隙水壓力加速固結(jié)如排水法、擠密法等。

地基處理目的就是要提高軟弱土的強(qiáng)度，保證地基穩(wěn)定，降低其壓縮性，減少地基沉降或不均勻沉降即地基變形。

常用的地基處理方法有：換填墊層法、強(qiáng)夯法、砂石樁法、振沖法、水泥土攪拌法、高壓噴射注漿法、預(yù)壓法、夯實(shí)水泥土樁法、水泥粉煤灰碎石樁法、石灰樁法、灰土擠密樁法和土擠密樁法、柱錘沖擴(kuò)樁法、單液硅化法和堿液法等。

房屋基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、建筑體型與功能要求、荷載大小和分布情況、相鄰建筑基礎(chǔ)情況、施工條件和材料供應(yīng)以及地區(qū)抗震烈度等綜合考慮，選擇經(jīng)濟(jì)合理的基礎(chǔ)型式。

高層建筑的上部結(jié)構(gòu)荷載很大，基礎(chǔ)底面壓力也很大，一般的獨(dú)立基礎(chǔ)己不能滿足承載力的技術(shù)要求，因此，應(yīng)采用特殊形式的基礎(chǔ)，其常用的有如下幾種類型：交梁式條形基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)。

2 孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法技術(shù)及其特點(diǎn)

孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法技術(shù)，是一種新型深層地基處理方法。該法先成孔至預(yù)定深度，然后自下而上分層填料強(qiáng)夯或邊填料邊強(qiáng)夯，形成高承載力的密實(shí)樁體和強(qiáng)力擠密的樁間土。

孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法渣土樁復(fù)合地基是指用建筑垃圾、雜土、素土、石料、灰土、無毒工業(yè)廢料及它們的混合物等為填料，以孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法法形成具有較高承載力的復(fù)合地基。

與其它地基處理方法相比，該技術(shù)有以下優(yōu)勢(shì)：（1）使用范圍廣泛，可用于各類地基處理；（2）用料標(biāo)準(zhǔn)低，就地取材；（3）具有高動(dòng)能、高壓強(qiáng)和強(qiáng)擠密效應(yīng)；（4）地基承載力提高顯著；（5）地基處理深度大，最深可達(dá)30m；（6）復(fù)合地基變形模量大，沉降變形小；（7）社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益好，一般可降低造價(jià)25%～80%以上。

作為一項(xiàng)新技術(shù)，不僅新穎、獨(dú)特、地基處理效果好，實(shí)用性強(qiáng)，更重要是具有環(huán)保意義。目前該技術(shù)在我國(guó)華北、西北、華東、東北以及中原地帶的各類地基處理中得到應(yīng)用。

3 工程應(yīng)用項(xiàng)目概況

某市宏偉世紀(jì)大廈位于某市凱旋西路，平面呈矩形，55.7m×15.9m，地上14層，地下1層，基底埋深-5m，框架結(jié)構(gòu)，柱底最大軸力9500kN，安全等級(jí)為二級(jí)。工程地質(zhì)條件為：地基土分為9層，1層為素填土，2層為第四系全新統(tǒng)新近沖洪積（Q42al+pl）形成的黃土狀粉土，3層為第四系全新統(tǒng)沖洪積（Q42al+pl）黃土狀粉質(zhì)粘土，4～9層為第四系上更新統(tǒng)沖洪積（Q3al+ pl）黃土狀土、砂性土及碎石土，地層結(jié)構(gòu)具典型二元結(jié)構(gòu)。2～5層為濕陷性黃土，濕陷系數(shù)δs在0.026～0.015之間，屬Ⅰ級(jí)非自重濕陷性黃土場(chǎng)地，濕陷性土層的下限深度為6層頂面。場(chǎng)地土分層及主要物理力學(xué)指標(biāo)見表。

地下水情況：地下水屬孔隙潛水，埋藏深度20～21.3m，賦存于7層底部，8、9層中，以大氣降水和洛河補(bǔ)給為主，水位年變幅1～3m。

4孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法方案選擇及設(shè)計(jì)

孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法既可以解決強(qiáng)夯影響深度不夠的問題，又可以避免橡皮土的出現(xiàn)，還可以解決濕陷性及承載力低的問題，同時(shí)可以消納建筑垃圾。由于孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法樁體自下而上的超壓強(qiáng)固結(jié)樁體及樁間土，所以它的樁徑隨地基土的軟硬而變，一般呈串珠狀，地基土越軟樁徑越大，技術(shù)效果越好。采用此法處理后的地基承載力高、變形模量大、剛度均勻，可大幅度降低工程造價(jià)，縮短施工工期，且對(duì)環(huán)境污染非常小。

地基處理要求：①?gòu)?fù)合地基承載力fk≥350kPa；②消除地基土的濕陷性。③復(fù)合地基剛度均勻。

地基處理工程設(shè)計(jì)采用孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法二八灰土樁處理地基土濕陷。設(shè)計(jì)院共設(shè)計(jì)孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法樁1704根，成樁直徑不小于550mm，正三角形布置，樁間距1000mm，孔內(nèi)填料二八灰土，預(yù)計(jì)填料總方量5200m3。施工時(shí)先鉆孔＜400mm，再夯擴(kuò)擠密至550mm，樁體內(nèi)填料壓實(shí)系數(shù)不應(yīng)小于0.96。

結(jié)語

本工程通過成功應(yīng)用孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法樁地基技術(shù)，體現(xiàn)了該技術(shù)在地基處理方法中的優(yōu)勢(shì)，承載力大，樁對(duì)樁間土具有良好的約束變形及擠密作用，提高了樁間土的承載力，具有良好的傳遞垂直荷載能力?？變?nèi)深層強(qiáng)夯法技術(shù)具有適用范圍廣、處理效果佳、用料標(biāo)準(zhǔn)低、施工工期短、綠色環(huán)保、工程造價(jià)低等優(yōu)勢(shì)，具有很好的推廣應(yīng)用前景。

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