濕陷性黃土場地地基基礎(chǔ)選型經(jīng)濟性分析

安智瑞

（北京維拓時代建筑設(shè)計股份有限公司太原分公司，山西太原 030006）

0 前言

濕陷性黃土廣泛分布于山西、陜西、甘肅大部分地區(qū)。濕陷性黃土在天然濕度下，壓縮性較低，強度較高，但遇水浸濕時土體強度顯著降低，在附加壓力或在附加壓力與土的自重壓力下引起的濕陷變形，是一種下沉量大、下沉速度快的失穩(wěn)性變形，對建筑物危害性大。

對于建造在濕陷性黃土場地上的高層建筑，可用的地基處理措施為采用強夯法、擠密法全部或部分消除濕陷量，或采用樁基礎(chǔ)穿透全部濕陷性黃土層。

強夯法在市區(qū)因震動大使用受限制，灰土擠密樁結(jié)合CFG樁的二元樁復(fù)合地基已在濕陷性場地高層建筑地基濕陷性處理中得到廣泛應(yīng)用，樁基礎(chǔ)因造價較高并未在濕陷場地大量應(yīng)用，隨著大中城市環(huán)保要求越來越嚴(yán)，抑制揚塵污染，土方工程進(jìn)度受限嚴(yán)重，已不能滿足當(dāng)前工程項目正常周轉(zhuǎn)的要求，少污染、工期短、質(zhì)量容易控制的樁基礎(chǔ)就成為部分項目濕陷性地基基礎(chǔ)的更優(yōu)選項。

通過實際工程案例，分析濕陷性場地樁基礎(chǔ)與灰土擠密樁加CFG樁復(fù)合地基的實用性和經(jīng)濟性，探討灌注樁基礎(chǔ)在濕陷性場地應(yīng)用，對濕陷性場地項目地基基礎(chǔ)方案選型進(jìn)行指導(dǎo)，同時可針對不同項目特點，為業(yè)主提供適合的地基基礎(chǔ)方案。

1 工程概況

項目位于太原市東山地區(qū)，地塊一總建筑面積約12萬m2，包含4棟高層住宅、1座幼兒園、地下車庫及相關(guān)配套建筑。其中9#樓單體為住宅樓，主樓下無人防工程。主樓地上31層，地下3層，地上建筑面積28494.8m2，建筑平面長度66.75m，寬度17.9m，標(biāo)準(zhǔn)層建筑面積902.96m2，建筑高度92.70m。建筑標(biāo)準(zhǔn)層為連廊式戶型，兩個單元，設(shè)伸縮縫。

設(shè)計使用年限50年，結(jié)構(gòu)安全等級二級，抗震設(shè)防類別為丙類，設(shè)防烈度Ⅷ度（0.20g），第二組。主體結(jié)構(gòu)采用剪力墻結(jié)構(gòu)，抗震等級一級。

濕陷性場地的建筑類別為甲類。本項目采用灌注樁基礎(chǔ)，相鄰地塊項目同類高層采用二元樁復(fù)合地基（經(jīng)檢測觀測，承載力和沉降均滿足要求），根據(jù)實際應(yīng)用兩種地基基礎(chǔ)方案均合理可行，現(xiàn)通過同一棟樓導(dǎo)荷計算對比分析兩種地基基礎(chǔ)方案。

2 地質(zhì)概況

擬建場地位于太原盆地，擬建場地為梯田，呈東高西低，地形高差整體較大，勘探點絕對高程介于907.16～917.62m，高差10.46m左右。擬建場地地貌類型屬中、低山區(qū)。場地類別為Ⅲ類，擬建場地為自重濕陷場地，濕陷等級為Ⅱ級（中等），勘察深度范圍無地下水，地基土對混凝土結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性，對混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具弱腐蝕性。

場地土層主要有耕土、雜填土、濕陷性粉土、濕陷性粉質(zhì)黏土、粉土、粉質(zhì)黏土，濕陷土層埋深約20.5m。

3 兩種地基基礎(chǔ)方案對比

3.1 灌注樁基礎(chǔ)設(shè)計

正負(fù)零標(biāo)高910.00，基底標(biāo)高為899.10，基礎(chǔ)持力層位于第2層濕陷性粉土層，基底下濕陷土層厚度約10m?；淄翆硬荒軡M足承載力要求，方案一采用沖擊成孔灌注樁及后壓漿技術(shù)（樁底、樁側(cè)后注漿），設(shè)計考慮濕陷土層負(fù)摩阻力。

工程樁樁身直徑700mm，樁長45m，樁端進(jìn)入第9層粉土，局部進(jìn)入第10層粉土，單樁豎向承載力特征值3400kN，試樁三組，總樁數(shù)175根?；炷翉姸鹊燃壒こ虡都板^樁為C35，試樁為C50，抗?jié)B等級P8；鋼筋采用HRB400。

灌注樁布樁方式為剪力墻下布樁，剪力墻下設(shè)鋼筋混凝土承臺梁，典型承臺梁截面1m×1m，承臺間防水板厚度250mm，混凝土強度等級C40。

3.2 復(fù)合地基基礎(chǔ)基礎(chǔ)設(shè)計

正負(fù)零標(biāo)高910.00，基底標(biāo)高為899.10，基礎(chǔ)持力層位于第2層濕陷性粉土層，基底下濕陷土層厚度約10m。方案二采用灰土擠密樁+素混凝土樁（CFG樁）復(fù)合地基。首先施工灰土擠密樁及其上灰土墊層，處理濕陷地基；待檢測完全消除地基濕陷后，再施工素混凝土樁，鋪填碎石墊層形成二元樁復(fù)合地基，達(dá)到處理濕陷與提高承載力的雙重目的。

灰土擠密樁采用3：7灰土樁身直徑400mm，有效樁長10m（進(jìn)入第三層粉土0.5m），正三角形布樁，樁距1.1m，樁外邊緣距基礎(chǔ)邊約5m，工程樁數(shù)2217，500mm厚3：7灰土褥墊層；素混凝土樁混凝土強度等級C15，樁身直徑400mm，樁長17m，樁端進(jìn)入第4層粉土1.25m，正三角形布樁，樁距1.1m，樁均在基礎(chǔ)范圍內(nèi)，工程樁數(shù)1116。褥墊層為200mm厚碎石。

基礎(chǔ)筏板厚1200mm，混凝土強度等級C35。

3.3 方案對比

3.3.1 兩種地基基礎(chǔ)型式的工程量、造價統(tǒng)計對比

統(tǒng)計計價規(guī)則和面積基數(shù)：①鋼筋混凝土灌注樁單價為人材機費綜合單價；②灰土擠密樁單價為含外購?fù)练?、褥墊層的綜合單價；③素混凝土樁單價為含褥墊層的綜合單價；④按地上建筑面積28494.8m2計算平米造價。

方案一（墻下灌注樁基礎(chǔ)），鋼筋混凝土灌注樁共7875m，造價約630萬元；承臺梁及防水板混凝土量約638.65m3，鋼筋量約69t，造價約54萬元；總計造價約684萬元，平米造價約240元/m2。方案二（復(fù)合地基、筏板基礎(chǔ)），素混凝土樁共18972m，造價約190萬元；灰土擠密樁22170m，造價約148萬元；筏板混凝土量約1345m3，鋼筋量約93t，造價約92萬元；總計造價約430萬元，平米造價約150元/m2。

經(jīng)比較，復(fù)合地基地基基礎(chǔ)方案較灌注樁基礎(chǔ)節(jié)省約90元/m2，節(jié)約37.5%，單純技術(shù)角度復(fù)合地基基礎(chǔ)經(jīng)濟效益更佳。

3.3.2 兩種地基基礎(chǔ)型式的工期對比

二元樁。灰土樁：一周可施工6000m，全部樁完成大約10×2217×7/6000=26d；CFG樁：單臺樁機每天完成10根樁，兩臺樁基同時施工，約56d。

施工完成灰土樁后，方可施工CFG樁，考慮兩天工期銜接，且樁基完成后褥墊層施工2d，合計86d。

灌注樁。單臺樁機每天完成2根灌注樁，兩臺樁基同時施工，約44d。

經(jīng)比較，兩個單元的28494.8m2單體住宅樓，灌注樁較二元樁可節(jié)省約40d工期，近乎節(jié)省一半工期?？紤]項目間接成本，則灌注樁有較大優(yōu)勢。

4 結(jié)論及建議

綜上，從本項目經(jīng)驗來看，濕陷性黃土地區(qū)的地基基礎(chǔ)方案，灌注樁基礎(chǔ)和二元樁地基處理方案造價和工期兩方面各有優(yōu)勢，結(jié)合現(xiàn)階段及今后更加嚴(yán)格的環(huán)保要求，土方工程嚴(yán)重受影響，為項目快速推進(jìn)，系統(tǒng)性考慮，選擇灌注樁基礎(chǔ)方案可能更優(yōu)。對于進(jìn)度要求較緩的項目，則復(fù)合地基基礎(chǔ)方案更優(yōu)。實際工程項目，還應(yīng)結(jié)合不同地域的材料、人工差價和施工組織方式綜合考慮地基基礎(chǔ)方案。