某高層住宅小區(qū)地基處理方案設(shè)計(jì)綜述

孟通蔭 付 強(qiáng)

(山西省第五建筑工程公司，山西 太原 030013)

某高層住宅小區(qū)地基處理方案設(shè)計(jì)綜述

孟通蔭 付 強(qiáng)

(山西省第五建筑工程公司，山西 太原 030013)

以某高層住宅小區(qū)為工程背景，通過(guò)分析該住宅小區(qū)的工程地質(zhì)條件，對(duì)該工程的地基處理方案進(jìn)行了研究，并提出了CFG樁復(fù)合地基技術(shù)，指出該技術(shù)具有施工速度快、工期短、效益明顯等特點(diǎn)，是北方地區(qū)應(yīng)用最普遍的地基處理技術(shù)之一。

地基處理，工程條件，CFG樁，承載力

1 概述

1)地基處理技術(shù)概念。

隨著城市的建設(shè)和發(fā)展，可利用的建筑場(chǎng)地越來(lái)越狹小，高層建筑，深基礎(chǔ)工程越來(lái)越多。這就對(duì)地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)和施工提出了更高的要求。同一建筑物滿足承載和結(jié)構(gòu)要求的地基基礎(chǔ)方案有多個(gè)，在地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，除了要綜合考慮地基、基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)三者的相互關(guān)系外，還要通過(guò)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)比較，選擇一個(gè)最為安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)、施工簡(jiǎn)便的方案[1]。

2)基礎(chǔ)部分在工程中的重要性及地基處理發(fā)展現(xiàn)狀。

我國(guó)一般高層建筑中，基礎(chǔ)工程造價(jià)約占總造價(jià)的1/4，工期約占總工期的15%～20%，若需人工處理或采用深基礎(chǔ)方式，則造價(jià)和工期占得比例會(huì)更大[2]。另外，由于地基基礎(chǔ)屬于隱蔽工程，一旦處理不當(dāng)，極易出現(xiàn)事故。隨著高層建筑的興起，深基礎(chǔ)工程增多，這些都對(duì)地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和基礎(chǔ)處理方案提出了更高的要求。

2 工程條件分析

2.1 工程概況

山西省大同市某高層住宅小區(qū)21號(hào)樓位于大同市御河西路西側(cè)，大同凱德世家一期住宅小區(qū)北邊，建筑東西長(zhǎng)52 m，南北寬18 m，地上34層，地下3層，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，筏板基礎(chǔ)，檐口高度99.85 m，要求地基承載力不小于270 kPa。

2.2 工程地質(zhì)條件

依照勘察單位提供的巖土工程勘察報(bào)告，除上部人工填土外均為第四系全新統(tǒng)沖、洪積層。各層土巖性特征如下：

①雜填土：雜色，含灰渣、磚塊、碎石等建筑垃圾，結(jié)構(gòu)松散不均勻。本層下部為薄層素填土，巖性為粉質(zhì)粘土。平均厚度1.7 m。

②粉質(zhì)粘土層：黃色，含云母，氧化鐵，姜石，局部夾粘質(zhì)粉土?？伤?，濕～飽和，高壓縮性。平均厚度1.9 m。

③砂質(zhì)粉土層：黃色，含氧化鐵，云母?？伤?，飽和，夾粘質(zhì)粉土、粉質(zhì)粘土薄層。中高～中壓縮性。平均厚度1.7 m。

④粉質(zhì)粘土層：灰色～黃色，含云母，有機(jī)質(zhì)。飽和，可塑，中高壓縮性，夾粘質(zhì)粉土薄層。平均厚度1.2 m。

⑤粉質(zhì)粘土層：灰白色，飽和，含云母，氧化鐵，鈣質(zhì)結(jié)核。飽和，硬塑，中壓縮性。平均厚度1.8 m。

⑥粘質(zhì)粉土層：黃色，含云母，氧化鐵，夾砂質(zhì)粉土、粉質(zhì)粘土薄層。飽和，硬可塑。平均厚度4.7 m。

⑦粘質(zhì)粉土層：黃色，含云母，氧化鐵，夾粘質(zhì)粉土。飽和，硬可塑。平均厚度3.2 m。

⑧粘質(zhì)粘土層：黃色，含云母，氧化鐵，夾粉質(zhì)粘土薄層，飽和，硬可塑。平均厚度2.9 m。

⑨粉質(zhì)粘土層：黃色，含云母，氧化鐵，夾砂質(zhì)粉土、粘質(zhì)粉土薄層。飽和，硬可塑。平均厚度5.6 m。

各土層的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1，承載力及壓縮模量Es值見(jiàn)表2。

表1 各土層主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表

表2 各土層承載力特征值及壓縮模量

2.3 水文地質(zhì)條件

根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，實(shí)測(cè)上層滯水埋深在1.10 m～1.21 m，水位標(biāo)高在49.609 m～49.621 m之間。潛水埋深14.5 m，水位標(biāo)高為36.304 m。砂類土和粉土薄層為主要含水層，主要由大氣降水及區(qū)域徑流補(bǔ)給。在干濕交替作用時(shí)，地下水對(duì)混凝土基礎(chǔ)無(wú)腐蝕性。

2.4 地震效應(yīng)

根據(jù)中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 50191-2012構(gòu)筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范附錄A《我國(guó)主要城鎮(zhèn)抗震設(shè)防烈度、設(shè)計(jì)基本地震和設(shè)計(jì)地震分組》，擬建場(chǎng)地抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.20g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組。

根據(jù)本次勘察鉆孔剪切波速測(cè)試結(jié)果，在地面下15 m深度范圍內(nèi)土層的等效剪切波速Vse=203.2 m/s，卓越周期為0.32 s。建筑場(chǎng)地類別為Ⅲ類。場(chǎng)地土為中軟場(chǎng)地土。

3 擬選地基處理方法簡(jiǎn)介

水泥粉煤灰碎石樁(Cement-Flyash-Gravel pile，CFG)是由碎石、石屑、砂、粉煤灰摻水泥加水拌和，用各種成樁機(jī)械制成的可變強(qiáng)度樁[3]。加入粉煤灰材料目的是增加混合料的和易性并使其具有低標(biāo)號(hào)水泥的作用，增加石屑是為了改善碎石的級(jí)配，當(dāng)用砂代替樁體中的粉煤灰和石屑時(shí)即成為素混凝土樁，通過(guò)調(diào)整水泥摻量及配比，其強(qiáng)度等級(jí)在C5～C25之間變化，是介于剛性樁和柔性樁之間的一種樁型。CFG樁和樁間土一起通過(guò)其頂部的褥墊層共同起協(xié)調(diào)作用，從而在技術(shù)、進(jìn)度和造價(jià)諸方面均有很大的優(yōu)勢(shì)。

CFG樁復(fù)合地基技術(shù)的起源可追溯到碎石樁的產(chǎn)生[4]。1835年，法國(guó)Bayonne地區(qū)建造兵工廠車間時(shí)曾用過(guò)碎石樁；1936年，德國(guó)S.Stererman提出用振動(dòng)水沖法(Vibroflotation)擠密砂土地基；20世紀(jì)50年代末振沖法開始用于加固粘性土地基；我國(guó)70年代中期引進(jìn)振沖法加固技術(shù)[5]。之后，振沖法被廣泛用于加固大壩、道路、橋涵、大型廠房及工業(yè)與民用建筑地基。振沖法加固地基雖然施工機(jī)具簡(jiǎn)單，操作方便，質(zhì)量易于控制，可適用于不同土類。但施工中排污水、污泥量大。在人口稠密的地區(qū)和沒(méi)有排污場(chǎng)地時(shí)使用受到一定限制。為了克服振沖法施工排污的缺點(diǎn)，各國(guó)都對(duì)碎石樁進(jìn)行改進(jìn)。80年代末，中國(guó)建筑科學(xué)研究院地基所也從制樁工藝和樁體材料方面對(duì)碎石樁進(jìn)行改進(jìn)，向碎石中添加適量的水泥和粉煤灰，形成粉煤灰碎石樁復(fù)合地基技術(shù)。

CFG樁復(fù)合地基實(shí)驗(yàn)是建設(shè)部“七五”計(jì)劃課題，于1988年由中國(guó)建筑科學(xué)研究院立題進(jìn)行研究，并應(yīng)用于工程實(shí)踐。其實(shí)驗(yàn)研究成果于1992年通過(guò)部級(jí)鑒定[6]。到目前為止，CFG樁復(fù)合地基已收錄于多項(xiàng)規(guī)范規(guī)程中，如JGJ 79-91建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范，JGJ 94-94建筑樁基技術(shù)規(guī)范等。

經(jīng)過(guò)二十多年的科研、實(shí)踐，該技術(shù)已在全國(guó)范圍推廣應(yīng)用，特別是近年來(lái)，該技術(shù)已在北方地區(qū)的高層建筑地基處理中廣泛應(yīng)用，據(jù)山西地區(qū)的2012年不完全統(tǒng)計(jì)，每年大約300棟高層建筑地基處理采用了CFG樁加固技術(shù)[7]。由于CFG樁樁體材料可以摻入工業(yè)廢料粉煤灰、不配筋以及充分發(fā)揮樁間土的承載力，工程造價(jià)一般為樁基的1/3～1/4，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益非常明顯，另外還由于其具有施工速度快、工期短、質(zhì)量容易控制等特點(diǎn)[8]，目前已成為北方地區(qū)應(yīng)用最普遍的地基處理技術(shù)之一。

[1] 阮班席.水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基的工程應(yīng)用研究[J].湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，23(5)：89-91.

[2] 周漢榮，趙明華.土力學(xué)地基與基礎(chǔ)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1997：171-176.

[3] 牛志榮.地基處理技術(shù)及工程應(yīng)用[M].北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社，2004：154-156.

[4] 龔曉南.復(fù)合地基理論及工程應(yīng)用[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002：76-79.

[5] 張新民.振沖碎石樁施工簡(jiǎn)介[J].西部探礦工程，2002(15)：25-26.

[6] 閻明禮.地基處理技術(shù)[M].北京：中國(guó)環(huán)境出版社，1996：101-103.

[7] 景云峰.碎石樁和CFG樁加固地基的比較[J].建筑科技，2002(23)：65-68.

[8] 唐維國(guó)，李東陽(yáng).CFG樁復(fù)合地基實(shí)用設(shè)計(jì)方法及程序編制[J].巖土工程界，2001(16)：144-146.

Outline on foundation treatment scheme design of the high-rise residential building

MENG Tong-yin FU Qiang

(Shanxi 5th Building Engineering Corporation, Taiyuan 030013, China)

Taking the high-rise residential community as the engineering background, through analyzing the residential community engineering geology conditions, the paper studies its foundation treatment scheme, puts forward CFG pile composite foundation technology, and points out its merits including quick construction speed, short construction duration and obvious benefits and so on. Thus, it is one of the most popular foundation treatment technologies in the northern region.

foundation treatment, engineering conditions, CFG pile, bearing capacity

1009-6825(2014)31-0092-03

2014-08-24

孟通蔭(1977- )，男，工程師； 付 強(qiáng)(1981- )，男，工程師

TU472

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