昆明北市區(qū)沖湖積地層高層建筑淺基礎(chǔ)成功應(yīng)用實(shí)例

摘 要:本文介紹了在昆明北市區(qū)沖湖積地層中某高層建筑群采用淺基礎(chǔ)的工程實(shí)踐，對昆明北市區(qū)沖湖積地層高層建筑采用淺基礎(chǔ)進(jìn)行了成功的嘗試，為該地區(qū)地層模式條件下高層建筑基礎(chǔ)型式的選擇、充分發(fā)揮地基承載潛能及節(jié)約投資提供了一個(gè)成功實(shí)例。

關(guān)鍵詞:沖湖積地層高層建筑淺基礎(chǔ)地基處理

中圖分類號(hào):TU97文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2011)07(a)-0016-03

隨著昆明市的城市建設(shè)正快速的發(fā)展與擴(kuò)大，昆明市北部的高層建筑大量涌現(xiàn);受古滇池湖盆及盆地內(nèi)盤龍江沉積環(huán)境的影響，在昆明北市區(qū)堆積了厚度較大的沖湖積礫石土(圓礫)，圓礫層本身具有較高的地基強(qiáng)度，但由于地層中無規(guī)律地夾有厚度不等的、強(qiáng)度較低的軟粘土等薄夾層，影響了淺基礎(chǔ)在本地區(qū)的高層建筑的實(shí)際應(yīng)用，長期以來高層建筑均以樁基礎(chǔ)型式為主。

1 場地工程地質(zhì)條件

地處于昆明古滇池湖積盆地北部，盤龍江上游河段西岸(右岸)，擬建地塊大致呈北東—南西展布，位于北倉村東北側(cè)、銀河大道東南側(cè)，建筑場地地形平緩(見圖1)。

根據(jù)勘察揭示，擬建場地地基土特征如下:

人工填土①由粘性土、碎石及建筑垃圾等組成，底部為耕植土，厚度0.40～3.90m。

粘土②俗稱“硬殼層”，褐黃色，可塑～硬塑狀態(tài)，層厚0.40～2.30m，埋深0.40～2.80m，局部夾軟弱粘土②1層，褐黃、灰褐色，軟塑～流塑狀態(tài)，飽和，層厚0.30～2.10m。

圓礫③:灰褐色，成份砂巖、灰?guī)r、玄武巖，亞圓形，粒徑一般1～2cm，大者20cm，充填砂土10～25％，松散～稍密，飽和。層厚0.50～6.80m，埋深0.50～6.40m。在層中呈無規(guī)律地分布有透鏡體狀粘土③1層，灰褐色，流塑～軟塑狀態(tài)，飽和，層厚0.40～1.60m。

粘土④:褐黃、灰黃色，硬塑狀態(tài)，稍濕。局部有鈣質(zhì)膠結(jié)團(tuán)塊，層厚0.60～14.50m，埋深10.00～36.30m。局部間夾有薄層可塑狀粘土④1及中密狀圓礫④2。

圓礫⑤:灰褐、綠灰色，中密～密實(shí)，厚度0.50～21.30m，埋深15.00～42.50m。

場地地下水為第四系孔隙型潛水，具較統(tǒng)一的地下水位，主要賦存于各圓礫層中，地下水較為豐富，場地東側(cè)30m即為盤龍江，比場地低約4～5m，同時(shí)，盤龍江一支流麥溪河由西向東橫穿場地中北部，比場地低2～3m。場地地下水與麥溪河及盤龍江水力聯(lián)系密切，場地地下水水位整體受其控制，年內(nèi)變化幅度為0.50m以內(nèi)。

擬建場地典型地層詳見圖2。

2 地基與基礎(chǔ)方案論證分析

本場地屬昆明古滇池湖積與盆地內(nèi)陸河流沖洪積交替沉積環(huán)境，因距盤龍江較近，受盤龍江沖洪積影響較大。從上述地層結(jié)構(gòu)看，淺部地基土除“硬殼層”外，淺基礎(chǔ)主要受力層以圓礫③層為主，下臥層為粘土④及圓礫⑤，可總結(jié)為“薄硬殼層+厚層圓礫夾薄層軟土+良好下臥層”的地層模式，該地層模式在昆明市北部廣大地區(qū)分布，具有普遍性。其持力層及下臥層有較好的承載潛能及抗變形能力，可以滿足小高層建筑地基強(qiáng)度及變形要求，但由于圓礫層中無規(guī)律地分布有厚薄不均的軟弱粘土夾層，使地基均勻性受到了影響，且可能會(huì)導(dǎo)致不均勻沉降。因此本地區(qū)的高層建筑，為了規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，大多采用樁基礎(chǔ)型式。

擬建高層建筑群包括18幢11層住宅樓、1幢16層辦公樓、9幢7層多層住宅樓(辦公樓、多層住宅設(shè)地下室一層)，總建筑面積約18萬m2。擬建建筑物荷載并不很高，而圓礫層埋深適宜、厚度大，且具有良好的力學(xué)強(qiáng)度，具備采用淺基礎(chǔ)的條件，經(jīng)初步估算，圓礫層及下臥層可滿足強(qiáng)度及變形要求，但考慮軟弱夾層的影響時(shí)，地基土存在一定的差異沉降。因此對圓礫層中軟弱夾層有效處理是工程關(guān)鍵問題，全面查清持力層(圓礫)中的軟土夾層分布雖有一定難度，但圓礫層顆粒粒徑較大，軟土分布成層性較差，且厚度相對小，基本以薄層或透境體形式存在，持力層整體以圓礫層為骨架，僅需查明一定深度范圍內(nèi)的軟土夾層并進(jìn)行有效地基處理，采用淺基礎(chǔ)是可行的。

若采用樁基礎(chǔ)，無論是采用靜壓樁還是沉管灌注樁，受圓礫層難以穿越、地下水量豐富等因素影響，施工難度比其它場地更大，成樁質(zhì)量及承載力不易保證;采用旋挖樁工期長不經(jīng)濟(jì)。

綜合施工可操作性、經(jīng)濟(jì)、工期等多方面要求，根據(jù)本場地地層巖性及建構(gòu)筑物特點(diǎn)，經(jīng)業(yè)主、設(shè)計(jì)、勘察三方多次研討，權(quán)衡利弊后決定采用淺基礎(chǔ)方案，充分利用淺部圓礫層的承載能力，重點(diǎn)是查明基底軟弱夾層分布并進(jìn)行處理，擬定采用簡易手段加大施工勘察密度，查明持力層淺部軟土夾層分布情況，采用換土墊層處理辦法，加強(qiáng)地基檢測，滿足并確保筏板基礎(chǔ)和箱形基礎(chǔ)(有地下室的辦公樓、多層住宅部分)對地基技術(shù)要求。

3 地基處理、施工控制及檢測

高層住宅采用筏基、辦公樓(一層地下室)采用箱基礎(chǔ)，選擇圓礫③層作為基礎(chǔ)持力層。針對這一基礎(chǔ)型式，地基持力層需解決以下問題。

(1)粘土③1軟土層可能形成較弱下臥層，且該層規(guī)律性不強(qiáng)，存在其探明困難且處理把握難的問題;

(2)高層住宅樓筏型基礎(chǔ)，很大一部份樓房在滿足基礎(chǔ)埋置深度前提下，粘土②、②1達(dá)不到承載力要求，須進(jìn)行清除，存在超深開挖部份的處置問題;

(3)地基土處置過程中大部份基坑地下水降排及影響控制問題;

(4)為控制風(fēng)險(xiǎn)，在施工過程中如何加強(qiáng)地基土檢測問題。

3.1 軟弱下臥層的探明及處置

粘土③1層成層性差，以透鏡體狀產(chǎn)出為主，規(guī)律性差，勘察過程中因勘探點(diǎn)間距原因難以準(zhǔn)確反映，為防止建筑物地基土主要受力層范圍內(nèi)出現(xiàn)面積過厚、過大的軟土，形成軟弱下臥層現(xiàn)象，在基坑開挖后進(jìn)行動(dòng)探、釬探等施工勘察措施。

在開挖基坑內(nèi)，周邊特別是兩端采用標(biāo)準(zhǔn)錘63.5kg動(dòng)探勘察手段，點(diǎn)距為3×3m，深度5m左右。對錘擊數(shù)小于3擊/10cm、層頂埋深小于3m、厚度大于0.5m進(jìn)行挖除換填處理;對中部采用釬探方法，深2～3m，僅對淺部范圍較大的軟弱土層進(jìn)行換填處理。經(jīng)施工勘察，18幢住宅、1幢辦公樓范圍內(nèi)需進(jìn)行處理的地方共有12處。

3.2 超深開挖部分處置

在滿足高層建筑對基礎(chǔ)埋置深度的前提下，選擇圓礫③層作為基礎(chǔ)持力層，表部填土及淺部粘土②、②1層須全部清除，大部分建筑物均存在超深開挖部分處置問題，厚度集中在0.5～1.5m之間。

對于超深開挖小于0.5m的部分，直接采用砼墊層進(jìn)行處置;超過0.5m的部分，采用混合土進(jìn)行回填碾壓處置，混合土按標(biāo)準(zhǔn)配置，碾壓按施工規(guī)范進(jìn)行。在回填碾壓實(shí)際操作過程中，對出現(xiàn)“橡皮土”現(xiàn)象的地段進(jìn)行再開挖，清除其淺部軟弱土后再回填碾壓。

3.3 地下水的影響及控制

場地地下水水位主要賦存于圓礫層中，地下水水位整體略低于基礎(chǔ)埋置深度，超挖部分常位于地下水水位以下。因圓礫層中軟弱粘土透鏡體阻隔與影響，大部分基坑開挖后地下水水量普遍比預(yù)估要小，在基坑內(nèi)修挖臨時(shí)截水溝結(jié)合井點(diǎn)進(jìn)行降排水，基本能保證基坑內(nèi)軟弱下臥層處置及回填碾壓處置要求。

3.4 地基土檢測

在對粘土②、②1層超深開挖回填處理及受力層內(nèi)軟弱土③1層進(jìn)行挖除換填處理后，為控制風(fēng)險(xiǎn)，確保地基土的均勻性和承載力達(dá)到設(shè)計(jì)要求，對處置后的地基土進(jìn)行淺層平板載荷試驗(yàn)，加強(qiáng)檢測工作。從72點(diǎn)檢測結(jié)果(見表3)來看，處置后地基土承載力達(dá)到設(shè)計(jì)要求的250kpa，雖各處換填土的厚度不等，但檢測結(jié)果出入較小，說明換填土與圓礫③層物理力學(xué)性質(zhì)相近，處置措施適宜。

4 沉降觀測

對場地內(nèi)18幢高層住宅及辦公樓均進(jìn)行了7～10期不等的沉降觀測(觀測結(jié)果見表4)。觀測結(jié)果表明，沉降速率在不斷減少，并小于0.04mm/d情況下，各幢建筑物累計(jì)沉降量都較小，整體、局部沉降差異也較小，沉降均勻，傾斜率小于規(guī)范要求0.003。

5 結(jié)語

該建筑群已竣工投入使用三年，無論從沉降觀測結(jié)果來看還是從實(shí)際使用情況來看，未發(fā)現(xiàn)因地基而產(chǎn)生的質(zhì)量問題，工程實(shí)踐證明，在昆明北市區(qū)沖湖積地層中，一般高層建筑采用淺基礎(chǔ)型式是可行的。因此對于昆明市其他分布“薄硬殼層+厚層圓礫夾薄層軟土+良好下臥層”地層模式的地區(qū)，同類高層建筑的基礎(chǔ)型式選擇時(shí)值得借鑒。

選擇建筑物基礎(chǔ)型式應(yīng)注重和充分利用地基土的整體性能，對地基土存在的局部缺陷或不足，可以通過施工勘察、合理處置并加強(qiáng)檢測來彌補(bǔ)和控制，以滿足建筑安全要求。

不同的基礎(chǔ)型式將會(huì)遇到不同的地基問題，基礎(chǔ)型式選擇應(yīng)避重就輕，選擇地基問題處置簡單明確、容易把握的基礎(chǔ)型式，達(dá)到技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的目的。