羊馬河煤礦不均勻填土場地宿舍的設計

劉彥東

（中煤西安設計工程有限責任公司，西安710054）

1 引言

子長縣羊馬河礦業(yè)有限公司羊馬河煤礦為資源整合礦井，主要包括原羊馬河井田和石家溝煤礦整合區(qū)2 部分，位于陜西省延安市子長縣，礦井生產能力1.20Mt/a，在工業(yè)場地內新建主斜井、副斜井、回風斜井及相應的生產系統(tǒng)及行政公共居住設施。單身宿舍樓長84.86m，寬20m，共5 層，總高16.2m，總建筑面積為8 484.2m2，抗震設防烈度為6 度，結構型式為鋼筋混凝土框架結構。

2 場地地質條件

羊馬河工業(yè)場地位于黃土高原，場地地貌屬黃土梁、黃土溝谷，根據(jù)中煤西安設計工程有限責任公司2018 年9 月提供的《子長縣羊馬河礦業(yè)有限公司羊馬河礦井工業(yè)場地巖土工程勘察報告（詳勘）》，本工程場地土層從上至下依次為：

各土層的剖面及與宿舍的關系圖見圖1，可見宿舍中部天然地貌為黃土梁，基本上無填土，填土沿中部向兩邊延伸逐漸加厚，最厚處達22.5m，填土極不均勻。

圖1 土層與建筑物關系圖

3 基礎設計

本工程的回填土因工業(yè)場地平場施工形成，采用壓實填土，每層虛鋪厚度為50cm，碾壓完厚度為40cm，采用羊足碾和22t 振動壓路機碾壓，碾壓遍數(shù)為6 遍，勘察期間平場施工仍在繼續(xù)。該層土土質不均勻，工程特性差，為近期回填土，后期還有固結沉降，不能用作宿舍基礎的直接持力層。

3.1 基礎形式的比選

一般回填土常用的地基處理方法有：換填置換法、強夯法、擠密樁復合地基等【1～3】。換填置換法處理較淺的回填場地較為合適，但對于高回填場地不能完全置換，不宜采用。強夯法是處理回填土地基最常用的一種辦法，但強夯法適用在回填過程中進行，對于高回填場地需要分層強夯，而且強夯法要對整個場區(qū)的建構筑物進行整體考慮，宜一次強夯完成。擠密樁復合地基不僅提高了地基土的承載力，還加固了填土本身，是一種較好的處理填土場地的地基處理方法【4】，但樁長受工藝限制不宜過長，且由于黃土地區(qū)生態(tài)比較脆弱，當?shù)貙θ⊥劣袊栏裣拗啤?/p>

本工程填土厚度極不均勻，變化較大，5 層宿舍的荷載較大，場地填土下有承載力較高的紅黏土層，綜合考慮，采用直徑為800mm 的鋼筋混凝土灌注樁，能夠保證承載力及變形的要求。

3.2 灌注樁承載力

根據(jù)宿舍自然地貌的等高線，以及填土厚度的不同將樁基的長度分成4 個范圍進行設計（見圖2）。

對于樁穿越較厚的欠固結土時應考慮負摩阻的影響【5】，本工程樁端進入紅黏土層，樁端承載力較高，沉降較小，中性點按端承型樁考慮，取到③層黃土層底處，樁間距較大，不考慮群樁效應，以范圍二的樁基為例進行計算，灌注樁底填土層厚取8.0m，黃土層厚度取1.5m，素填土的正摩阻力標準值取15kPa。根據(jù)JGJ 94—2008《建筑樁基技術規(guī)范》【6】驗算樁的承載力（以下公式中量的符號含義參見JGJ 94—2008）：

圖2 灌注樁平面布置圖

控制樁端進入紅黏土層9m 計算樁基承載力特征值：

3.3 試樁承載力

試樁承載力的確定，試樁需要考慮填土的正摩阻力：

4 灌注樁施工

高回填區(qū)由于土層結構復雜，穩(wěn)定性差，存在塌孔等危險，本工程采用機械旋挖鉆孔灌注樁，在施工過程中應重點控制沉渣、塌孔等問題【7】。

4.1 沉渣的控制

對于高回填場地的灌注樁要控制孔底沉渣的厚度有一定的難度，可采取的措施有待鉆孔鉆探到位后，用鉆機復測鉆探，用雙底清渣鉆斗提升至孔底0.2～0.3m 處，使之空轉將殘存在孔底的渣土吸出。

4.2 塌孔的控制

施工順序采用跳挖方式，孔口周圍不得堆載。在成孔時應及時投入黏性土，通過鉆機加壓反轉將黏土擠入孔壁，形成相對穩(wěn)定的護壁。

5 上部結構設計

本工程結構型式采用鋼筋混凝土框架結構，由于場地的填土極不均勻，為防止建筑物由于地基的不均勻沉降引起房屋開裂破壞，設置2 道貫穿上部結構和基礎的沉降縫，位置見圖1，設縫的間距為21.5m、41.64m、21.5m，沉降縫兼顧伸縮縫和抗震縫，縫寬取110mm，使得宿舍中間區(qū)塊基本上位于原狀土層，兩側區(qū)塊位于較厚的填土上，各區(qū)塊的地基土相對較均勻，有利于上部結構的安全、穩(wěn)定。

在本工程的設計中首層設架空層，避免由于填土的固結沉降而引起地面下陷，基礎覆土要求滿足基礎埋深后距首層結構頂留一定的距離，便于水、暖等管道的安裝和檢修。

6 結語

黃土高原溝壑縱橫，地貌以黃土梁、黃土溝谷為主，在進行大面積的建筑群及工礦企業(yè)的建設中勢必會引起高填土及填土極不均勻的場地出現(xiàn)。羊馬河煤礦的宿舍場地中間為山峁，形成中間填土少，兩側填土逐漸加厚至22.5m，具有代表性和典型性，本文結合工程實際情況，對該工程的基礎設計、灌注樁施工和上部結構的設計進行了論述，為類似工程的設計提供參考。