某高層住宅樓地基處理方案比較

田甜

【摘 要】某高層住宅，地上16層，地下1層，場地地下水位較高，基礎承載力較低，高層住宅采用平板式筏基，地基處理方案可采用換層墊層法或水泥粉煤灰碎石樁法（CFG樁），方案一和方案二在技術上均可行，在工施工難易程度和經濟性上方案二略微勝出，兩種方案都要在基坑開挖時采取有效的降水措施和基坑支護措施。

【關鍵詞】地基處理；換層墊層法；CFG樁法；技術；施工難易程度；比較；降水措施

文章編號：ISSN1006—656X（2013）09 -0197-02

一、工程概況

本工程由3棟地上16層高層住宅樓、1棟地上3層裙房、1棟地上4層裙房及1層地下室組成組成。地下建筑面積為8348.63平方米，地上建筑面積為56404.22 平方米。高層住宅樓地上二層為商鋪，其余各層均為住宅，高度約53.6m，采用全落地的現澆鋼筋混凝土剪力墻結構；地下室為地下車庫和設備用房，層高5m，采用現澆鋼筋混凝土框架結構，標準柱網為8.4mx8.4m，周邊設現澆鋼筋混凝土擋土墻。

二、場地工程地質概況

本工程所在地的抗震設防烈度8度，設計基本地震加速度0.20g，設計地震分組為第一組。根據本工程的巖土工程勘察報告，擬建場地地貌單元屬太行山前沖擊平原，地面相對最大高差1.94m，沒有崩塌、采空區等不穩定因素。地基承載力及變形影響范圍內地層特征如下：第○4層粉質粘土，硬塑，包含銹染、姜石、黑色碳膜，層厚2.8～5.1m，天然地基承載力特征值fak=190kPa，地基土壓縮模量Es1-2=7.6MPa，CFG樁樁側阻力特征值qsk=40 kPa，本層為基底持力層。 第○5層粉質粘土，硬塑，包含銹染、姜石、黑色碳膜，層厚2.6～5.1m，天然地基承載力特征值fak=270kPa，地基土壓縮模量Es1-2=10.9MPa，CFG樁樁側阻力特征值qsk=44 kPa。第○6層粉質粘土，硬塑，包含銹染、姜石、黑色碳膜，層厚2.8～5.1m，天然地基承載力特征值fak=300kPa，地基土壓縮模量Es1-2=12.0MPa，本層為CFG樁樁端持力層，，CFG樁樁側阻力特征值qsk=45 kPa，樁端阻力特征值qpk=600kPa。第○7層卵石，密實；飽和，局部夾粉質粘土薄層，卵石含量約30%-50%，泥質填充，以灰巖為主，層厚1.7～4.9m，天然地基承載力特征值fak=450kPa。場地地下水為空隙潛水，地下水抗浮水位標高-0.9m（相對于標高±0.000）。

三、方案一：換填墊層法

根據工程所在地的習慣做法，本工程高層住宅樓的地基處理方法可采用卵石換填墊層法。此時，經初步分析核算，當高層住宅樓筏板厚度取H=1m，筏板挑出地下室外墻的距離為1m時，基底平均壓力為280kPa，故墊層地基承載力特值要滿足fak≥280 kPa。根據《建筑地基處理技術規范》（JGJ79-2002）第4.2.4條條文說明中的表1，卵石墊層地基承載力特值fak=200～300kPa和4.2.1條分析，取卵石換填墊層的厚度h=3m，墊層換填時應分層夯實，分層鋪填厚度200～300mm，壓實系數λc≥0.97。

方案二：水泥粉煤灰碎石樁法（CFG樁）

本工程高層住宅若采用CFG樁的地基處理方法，根據本工程的巖土工程勘察報告所提供的CFG樁設計參數，經初步分析算，當高層住宅樓筏板厚度取H=1m，筏板挑出地下室外墻的距離為1m時，基底平均壓力為280kPa；此時，取樁徑為400mm，樁長為11m， 第○6層粉質粘土層為樁端持力層，樁按正方形布置，樁間距取1.8m，此時復合地基承載力特值可達到fak≥280 kPa。

四、方案比較

換填墊層法是目前國內常用的地基處理方法之一，適用于淺層軟土地基及不均勻地基的處理。其主要作用是提高地基承載力，減少沉降量，加速軟土層的排水固結，防止凍脹和消除膨脹土的脹縮。該方法有工期短，造價低的優點。但此種方法不適用于處理深厚軟土地基，地基處理深度不超過3m。對于本工程，該方案尚有以下缺點：1、對換填墊層下的第○4層粉質粘土進行軟弱下臥層驗算，理論計算結構是修正后承載力特征值基本滿足軟弱下臥層設計要求，沒有設計余量。設計結果易受各種因素影響。（如建筑方案的修改、地下水位的變化等）。如果施工完成后經檢測的實際級配砂石換填層的承載力不能滿足設計要求，后期處理難度大。2. 對軟弱下臥層理論計算時考慮裙房壓重對承載力修正的有利影響，此時裙房需采用筏板基礎，與獨立基礎加抗水板的基礎方案相比較經濟性較差；且對裙房施工進度有較高要求，當主樓施工到一定樓層后，裙房必須封頂。3.結合本工程場地工程地質情況，施工時地下水考慮3～5年內最高水位-2.2m（相對于標高±0.000），換填墊層法將加大基坑降水、邊坡支護和土方開挖等現場施工的難度。

水泥粉煤灰碎石樁法（CFG樁）也是目前國內常用的地基處理方法之一，適用于處理粘性土粉土砂土和已自重固結的素填土等地基。對淤泥質土應根據地區經驗或現場試驗確定其適用性。該法適用于條基、獨立基礎、箱型基礎、筏板基礎，可用來提高地基承載力和減少變形。CFG樁應選擇承載力相對較高的土層作為持力層，這樣不僅可提高較高的地基承載力，還可有效減少復合地基變形?；A與CFG樁頂之間設置200～300mm厚的褥墊層，保證樁、土共同承擔荷載形成復合地基。對于本工程，該方案有施工工期長的缺點。根據《建筑地基處理技術規范》（JGJ79-2002）第3.0.3.3條的規定，對已選定的地基處理方法，宜在有代表性的場地上進行相應的現場試驗或試驗性施工，并進行必要的測試，以檢驗設計參數和處理效果。對本工程，就是在CFG樁施工前根據初步設計的結果進行試樁。上述規范第9.4.2條和9.4.3條又規定，CFG樁在施工結束28天后，且樁身強度滿足試驗荷載條件時，采用復合地基載荷試驗來檢測復合地基承載力。以上施工前后兩項的檢測任務，將增加地基處理的施工周期，根據該地區類似工程的施工經驗，方案二的施工周期較方案二增加一個月左右的時間。

在技術上，兩個方案都是成熟的常用的處理措施，均能滿足本工程要求，各有優缺點。在施工難度上，方案二較方案一容易。在經濟上、施工周期上，方案二較方案一時間長。

五、基坑降水措施

是無論哪種方案，本工程場地地下水水位較高，在基坑開挖和基礎施工過程中必須采取有效的降水措施，以保證工程的順利進行。結合本工程的基坑底標高-6m及近3～5年內最高水位-2.2m（均相對于標高±0.000）和場地地層主要為粉質粘土層和卵石層的特點，降水措施采用了輕型井點降水法。此種方法屬疏干降水法，其目的除有效降低開挖深度范圍內的地下水位標高之外，還必須有效降低被開挖土體的含水量，達到提高邊坡穩定性、增加坑內土體的固結強、度便于機械挖土，以及提供坑內干作業施工條件等諸多目的。降水對象一般包括基坑開挖深度范圍內上層滯水、潛水等。 有關降水的效果可已從兩方面控制。其一，觀測基坑內地下水位是否已達到設計或施工要求的埋深；其二，通過觀測降水的總排水量或其他測試手段，判別被開挖土體含水量是否已下降到有效范圍內。根據本場地基坑內的土的特性，其土體含水量的有效降低幅度控制在10%以上，以保證降水效果。

降水的同時，還要減少因此引起的地面沉降。因為降水必然會形成降水漏斗，從而造成周圍地面的沉降。要把沉降的影響控制在周圍環境可以承受的范圍之內。首先，在場地進行了相應的群井抽水試驗，進行降水和沉降觀測，為施工提供合理的降水數據。除此之外，還做到了：1.防范抽水帶走土層中的細顆粒；2.適當放緩了萬降水漏斗線的坡度；3.井點應連續運轉，避免間歇和反復抽水；4.基坑開挖時避免產生坑底流砂引起的坑周地面沉陷。

六、基坑支護措施

根據本工程的巖土工程勘察報告所提供的基坑邊坡參數，本場地基坑直立邊坡允許高度為4.7m，本工程的基坑深度約6m，基坑不能直立開挖，需進行支護。由于施工場地較開闊，本工程在降水后對基坑進行適當放坡，并結合土釘墻支護。土釘墻支護是由密布于原位土體中的細長桿件——土釘、粘附于土體表面的鋼筋混凝土面層及土釘之間的被加固土體組成，是一種具有自穩能力的原位檔土墻。其適用于地下水位以上或經人工降水后的人工填土、粘性土的基坑支護和邊坡加固。由于土體自身具有一定的結構強度基及整體性，土坡具有保持自然穩定的能力，而抗剪強度和抗拉強度較低，通過土體內設置一定長度和密度的有較強抗剪強度和抗拉強度的土釘，使土和土釘相互作用，改變了基坑邊坡的變形和破壞形態，顯著提高了基坑的邊坡穩定性。在完成基坑邊坡的土釘施工后，對土釘墻表面用鋼筋混凝土面層加固，既增強了土和土釘復合體的整體作用 ，又起到了防止雨水、地表水對基坑邊坡的沖刷和滲透作用。在土釘墻施工完畢后，通過對土釘的抗拔力和噴射混凝土厚度的檢測來控制土釘墻的質量。

七、結語

綜上所述，結合本宮程的實際情況，方案一和方案二在技術上都是可行 ，在施工難度和經濟性上方案二略微勝出，但無論采取哪個方案，在基坑開挖時采取有效的降水措施和基坑支護措施。

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