濕陷性黃土地基處理設(shè)計(jì)體會

梁興泉

(山西省建筑設(shè)計(jì)研究院，山西太原　030013)

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濕陷性黃土地基處理設(shè)計(jì)體會

梁興泉

(山西省建筑設(shè)計(jì)研究院，山西太原030013)

摘要:根據(jù)山西醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院南院北區(qū)的地質(zhì)條件，探討了濕陷性黃土的地基處理方案，并計(jì)算了住院樓、醫(yī)技樓、門診樓等地基處理深度，以達(dá)到最佳的地基處理效果。

關(guān)鍵詞:住院樓，地基處理，灰土擠密樁，承載力

1　工程概況

“山西醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院南院北區(qū)”位于晉中市中都北路和文華東街交叉處東北角，分為住院樓、醫(yī)技樓、門診樓、下沉廣場四個(gè)部分。住院樓、醫(yī)技樓、門診樓地下室均為2層。其中住院樓為高層，分三個(gè)部分，左右部分為地上15層，中間部分為地上17層，醫(yī)技樓為地上5層、門診樓為地上4層。住院樓采用灰土擠密樁和CFG樁聯(lián)合的地基處理方式，醫(yī)技樓、門診樓采用強(qiáng)夯的處理方式，下沉廣場采用打灰土擠密樁的處理方式。

2　住院樓處理方案的比較

2．1基底壓力的試算

建立結(jié)構(gòu)模型，進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體計(jì)算分析，輸入基礎(chǔ)及其參數(shù)后，將上部荷載傳下去。查看建筑的基底壓力，再與勘察報(bào)告中的承載力數(shù)據(jù)進(jìn)行核對。醫(yī)技樓、門診樓和下沉廣場的基底壓力滿足天然地基承載力的要求，只需消除基底下一定深度范圍內(nèi)的部分濕陷性。住院樓兩側(cè)單元基底壓力最大為310 kN/m2;中間單元基底壓力最大為350 kN/m2;基底壓力按最不利350 kN/m2考慮。

根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告，住院樓按濕陷性黃土地區(qū)建筑物分類為甲類，天然地基承載力為190 kPa。承載力不滿足要求，基底下需全部消除濕陷性，需要進(jìn)行地基處理。

2．2設(shè)計(jì)中考慮到的兩種方案

方案一:先打灰土樁既消除濕陷并提高承載力，插打CFG樁來控制沉降，灰土樁樁距900;CFG樁樁徑400，樁長17 m，樁距900×3=2 700。

方案二:灰土樁消除濕陷，插打CFG樁提高承載力，灰土樁樁距900;CFG樁樁徑400，樁長12 m，樁距900×2=1 800。

兩種方案都可行，但各有利弊，從經(jīng)濟(jì)性和控制沉降的角度考慮，不考慮施工工期，方案一為最優(yōu)方案，但兩種樁不能同時(shí)打，這就存在工期長的問題。

2．3承載力的修正

裙房為4層帶2層地下室，每層重量取18 kN/m2，基礎(chǔ)按500高算，土容重按18 kN/m3考慮:18×(4+2)+0．5×20=108+ 10=118，折合成覆土高度(即折算土重)為118/18=6．5 m。根據(jù)GB 50025—2004濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范第5．6．5條，濕陷性土地基承載力修正公式為:

ηγ(d－1．5)=1．0×18×(6．5－1．5)=1．0×18×5=90 kPa(深度修正的承載力)。

根據(jù)GB 50007—2011建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范第5．2．4條的要求，地基承載力應(yīng)考慮深度修正，所以基礎(chǔ)底面單位面積壓力為350 kN/m2≤270+90(考慮深度修正)=360 kN/m2，滿足要求。

由此可見，只要灰土樁復(fù)合地基經(jīng)檢測數(shù)值達(dá)到270 kN/m2，就能滿足設(shè)計(jì)要求。CFG樁只起到控制沉降的作用，不考慮所能提供的承載力。所以CFG樁可超過規(guī)范規(guī)定的3倍～5倍樁徑的間距布置。

2．4灰土擠密樁承載力的試算

灰土樁到底能提供多少承載力，這就需要理論計(jì)算和實(shí)際檢測兩方面才能確定。灰土樁復(fù)合地基屬于散體材料增強(qiáng)體復(fù)合地基，應(yīng)按建筑地基處理技術(shù)規(guī)范公式7．1．5-1確定。

樁距900，樁徑400，樁長6 m，正方形布置。de=1．13s=1．13× 900=1 017。m==4002/1 0172=0．154。

其中，n為樁土應(yīng)力比，可參照采用《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》7．8．4-7柱錘沖擴(kuò)樁復(fù)合地基的樁土應(yīng)力比，通過試驗(yàn)確定或按地區(qū)經(jīng)驗(yàn)確定，無經(jīng)驗(yàn)值時(shí)，可取2～4;根據(jù)地勘報(bào)告、基礎(chǔ)埋深和±0．000絕對高程可查出基底持力層為第4層fsk=190 kPa。

當(dāng)n=2時(shí)，fspk=［1+0．154×(2－1)］×190=219 kPa;當(dāng)n=3時(shí)，fspk=［1+0．154×(3－1)］×190=248．52 kPa;當(dāng)n=4時(shí)，fspk=［1+0．154×(4－1)］×190=277．78 kPa。

2．5地基處理方案的最終決定

灰土擠密樁經(jīng)理論計(jì)算是有可能達(dá)到270 kPa的。這就需要做試樁檢測和工程樁檢測來驗(yàn)證可行性。若檢測結(jié)果全部能滿足要求，就可以按方案一插打CFG樁，若有地方不滿足要求，則需按方案二調(diào)整CFG樁的參數(shù)，進(jìn)行插打CFG樁，從而回歸到了方案二。為節(jié)省工期，灰土樁試樁可以和CFG樁試樁同時(shí)做。CFG樁試樁應(yīng)做方案二中12 m樁長的單樁靜載荷試驗(yàn)來測定單樁承載力，為可能采用的方案二提前做了準(zhǔn)備。方案二，兩種樁各自起的作用明確，可以交叉分段施工，大大縮短工期。和方案一相比，費(fèi)用上經(jīng)全過程造價(jià)咨詢測算，略有增加。由于實(shí)際工期緊，方案二成為唯一滿足質(zhì)量和工期要求的可行方案。

3　地基處理深度的計(jì)算

3．1住院樓處理深度的計(jì)算

根據(jù)勘察報(bào)告所提供的數(shù)據(jù)，對報(bào)告中的T3，T4兩個(gè)探井進(jìn)行分析計(jì)算。根據(jù)《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》表3．0．1:住院樓建筑物濕陷性分類為甲類，場地為Ⅱ級(中等)～Ⅲ級(嚴(yán)重)自重濕陷性黃土場地，根據(jù)《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》第6．1．3條:應(yīng)處理基礎(chǔ)底面以下的全部濕陷性黃土層。

T3孔口至基底深度為828．43－814．83=13．6 m;基底下濕陷性土層厚度為19－13．6=5．4 m，按6 m考慮，T4孔口至基底深度為827．21－814．83=12．38 m;基底下濕陷性土層厚度為18－12．38=5．62 m，按6 m考慮;所以住院樓的地基處理深度(即所打的灰土擠密樁的有效樁長)為基底下6 m。

3．2醫(yī)技樓、門診樓處理深度的計(jì)算

對報(bào)告中的BT1，BT2，BT3三個(gè)探井進(jìn)行分析計(jì)算。醫(yī)技樓、醫(yī)療綜合樓、門診樓、地下廣場均未超過24 m。且地下2層為車庫區(qū)，沒有像鍋爐房、水泵房、水池之類有大量水的房間。根據(jù)《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》表3．0．1:以上各建筑物濕陷性分類均為丙類。根據(jù)《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》第6．1．5條:應(yīng)處理基礎(chǔ)底面以下的部分濕陷性黃土層且下部未處理黃土層的剩余濕陷量不應(yīng)大于200 mm。

BT1孔口至基底深度為825．89－814．83=11．06 m(濕陷等級為Ⅱ級自重中等)，基底下濕陷性土層厚度為16－11．06=4．94 m，按5 m考慮。

按丙類處理深度為2．5 m。剩余未處理的剩余濕陷量為24．5+ 29=53．5 mm＜200 mm。

BT2孔口至基底深度為825．25－814．83=10．42 m(濕陷等級為Ⅱ級自重中等)，基底下濕陷性土層厚度為16－10．42=5．58 m，按6 m考慮。按丙類處理深度為2．5 m。剩余未處理的剩余濕陷量為35．6 mm＜200 mm。

BT3孔口至基底深度為823．09－814．83=8．26 m(濕陷等級為Ⅰ級非自重輕微)，基底下濕陷性土層厚度為18－8．26= 9．74 m，按10 m考慮。

按丙類處理深度為1．0 m。剩余未處理濕陷性黃土層的濕陷起始壓力值大于100 kPa。按丙類處理深度為2．5 m。剩余未處理的剩余濕陷量為38．3+77．1+31．5+17．1+19．8=183．8 mm＜200 mm。

按丙類強(qiáng)夯處理基底下3 m的濕陷性土。強(qiáng)夯處理時(shí)應(yīng)在基底以上留1 m的土。因考慮到強(qiáng)夯噪聲大，尤其是夯錘落下去產(chǎn)生的震動對周邊的影響較大，單擊夯擊能選用了《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》表6．3．6中的最低能級1 500 kN·m。在處理深度范圍內(nèi)，土的濕陷系數(shù)均應(yīng)小于0．015。施工單位必須根據(jù)這些要求選一塊場地進(jìn)行試夯，看結(jié)果能否滿足設(shè)計(jì)要求，如果達(dá)不到要求，就需提高夯擊能。強(qiáng)夯法處理的地基，還應(yīng)設(shè)置300 mm～600 mm厚的三七灰土墊層，壓實(shí)系數(shù)不小于0．97。

3．3下沉廣場處理深度的計(jì)算

對報(bào)告中的T5，BT3兩個(gè)探井進(jìn)行分析計(jì)算。下沉廣場部分為地下1層。基底絕對標(biāo)高為819．630。

T5孔口至基底深度為824．93－819．63=5．3 m(濕陷等級為Ⅱ級自重中等)。基底下濕陷性土層厚度為18－5．3=12．7 m，按13 m考慮。按丙類處理深度為8 m。剩余未處理的剩余濕陷量為38．3+77．1+31．5+17．1+19．8=183．8 mm＜200 mm。

BT3孔口至基底深度為823．09－819．63=3．46 m(濕陷等級為Ⅰ級非自重輕微)，基底下濕陷性土層厚度為18－3．46=14．54 m，按丙類處理深度為5．0 m。剩余未處理濕陷性黃土層的濕陷起始壓力值大于100 kPa。

根據(jù)T5濕陷情況:下沉廣場部分，采用灰土樁(樁長8 m，樁間距900)處理的方案。

4　結(jié)語

通過這一實(shí)際工程，能夠了解和掌握強(qiáng)夯、灰土擠密樁、灰土擠密樁聯(lián)合CFG樁的結(jié)合處理方法。設(shè)計(jì)中，應(yīng)多看規(guī)范，多與實(shí)際相結(jié)合，熟悉常用的地基處理方法。每種處理方法都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)和適用的范圍。而且要考慮環(huán)境、施工、經(jīng)濟(jì)、時(shí)間、安全性等各方面的影響，根據(jù)現(xiàn)有的地質(zhì)資料，準(zhǔn)確提出一種最佳、考慮最全面的地基處理方法。

參考文獻(xiàn):

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中圖分類號:TU475．3

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1009-6825(2016)17-0062-03

收稿日期:2016-04-02

作者簡介:梁興泉(1981-)，男，工程師

On design for collapsible loess foundation treatment

Liang Xingquan
(Shanxi Architectural Design Institute，Taiyuan 030013，China)

Abstract:According to the geological conditions at north area of south branch in No．2 Hospital of Shanxi Medical University，the paper explores the foundation treatment schemes for the collapsible loess，and calculates the foundation treatment depth of the impatient building，medical technology building，and outpatient building，so as to obtain the optimal foundation treatment effect．

Key words:impatient building，foundation treatment，lime-soil compaction pile，loading capacity