軟土與巖石組合地基處理方法案例介紹

摘要：地基的變形問題是地基基礎設計的關鍵問題，從已有的大量地基事故分析，絕大多數事故皆由地基變形過大或不均勻造成，而軟土與巖石組合的地基形式使得地基變形的問題尤為突出。本文結合具體的工程案例，從采取地基處理措施、調整基礎設計及加大基礎與上部結構剛度等方面采取結構措施，提出合理的處理方案，并取得了良好的技術效果和經濟效益。

關鍵詞：土巖組合；地基處理；褥墊層；

1、工程概況

某住宅小區位于武漢市漢陽區，其中2#樓為33層的高層住宅，房屋總高度為99.65m，結構型式為剪力墻結構。建筑抗震設防類別為標準設防類，抗震設防烈度為6度，設計地震加速度值為0.05g，設計地震分組為第一組。場地位于《武漢市主城規劃區地震動參數小區劃圖》ⅡB區，設計特征周期為0.30s。地震影響系數最大值：0.063（小震作用），0.338（大震作用）。擬建場區地土類別為II類，場地類型為中軟場地土，場地抗震地段屬可進行建設的一般地段。

2#樓基礎面絕對標高為20.150，根據勘測布置平面，2#樓勘察剖面如下：

根據勘探剖面顯示，2#樓基礎北部位于（6a）中風化礫巖層（fa=4200Kpa），南部位于（3-1）粘土層（fak=380Kpa）。地勘對于地基巖土性質評價如下：第（3-1）層粘土，呈硬塑狀，中偏低壓縮性，強度較高，工程力學性質良好，在基坑開挖深度范圍內可作為基坑和商鋪淺基礎持力層，作為30～33層主樓片筏基礎持力層應進行強度驗算；第（6a）層為泥盆系上統五通組石英砂巖和礫巖（D3W） ，屬較硬巖類，強度極高，分布較穩定，是擬建高層建筑理想基礎持力層及下臥層。

2、基礎方案選定

第（3-1）層及第（6）層作為單一土層考慮時，均可以作為高層建筑的持力層。然2#樓基礎位置橫跨這兩種巖土性質差異較大的巖層與土層，極易出現建筑的不均勻沉降，從而導致建筑開裂、傾斜等問題。作為設計單位，我司首先建議建設方調整建筑總平面，挪動2#樓位置以規避因地基巖土差異引起的建筑不均勻沉降，然因規劃、工期等相關原因，建設方未采納我方建議，仍要求2#樓按原址設計施工。

勘察單位建議2#樓北部采用獨立柱基，南部采用剛性的樁基礎，以中風化基巖作樁端持力層，樁長約30m。因考慮到（6a）中風化礫巖層表面坡度較大，土、巖交界處樁端入巖較難施工且易偏位，相鄰樁長差難以控制等因素，放棄考慮剛性的樁基礎。

經過多次方案比較、論證，最終確定對基礎南部粘土區進行素混凝土樁復合地基處理，整體采用筏板基礎。基礎持力層北部落于（6a）中風化礫巖層，南部落于處理后的復合地基之上。

3、結構設計實現

方案確定后，首先對2#樓進行補充勘察，以進一步探明巖土交界面，便于確定地基處理的具體范圍。另在復合地基及巖石地基條件下，分別估算建筑的沉降量，并在此基礎上，

對基礎從概念設計的角度作出如下調整：

1.適當增加筏板厚度，以增強筏板基礎整體剛度，由常規的1500～1700mm調整為1900mm（控制在2000mm以內，以節省中部的構造溫度筋）。

2.適當增加復合地基側筏板懸挑長度，以減小復合地基側地基反力，從而減小該側沉降。

3.上部結構剪力墻間距適當加密，以加強上部結構整體剛度。

4.對巖石側及復合地基側設置不同的褥墊層厚度及夯填壓實度，以調平基礎的差異沉降。

經過沉降估算及概念處理，對巖石側設置500厚褥墊層，對復合地基側設置150厚褥墊層，形成基礎設計方案如下：

4、施工過程控制

基礎施工階段，嚴格執行圖紙及相關施工、驗收規范的要求。復合地基樁頭預留600高，采用人工鑿除；復合地基側土層分兩次開挖，第一次開挖至預留樁頭標高處，第二次開挖采用人工開挖，挖至設計褥墊層底標高，以確保原狀土層不受擾動。

復合地基載荷試驗的檢測點在規范要求的基礎上略有增加，且著重檢測筏板邊緣部位。褥墊層的鋪設，嚴格控制其夯填壓實度，巖石側按不大于0.92控制，復合地基側按不大于0.87控制。

另外，地基處理時設計、施工、勘察等單位密切配合，及時處理施工過程中的一些突發狀況或實際土層與勘察報告不一致的情況，如局部超挖、局部存在軟弱土、雨水浸泡等。

主體結構施工階段，控制施工堆載均勻布置；砌體施工時采用對稱砌筑，以確保結構受荷均勻。沉降觀測點除布置在建筑四周角點及凸凹處外，在巖土交界面增設沉降觀測點。

5、相關檢測結果

在施工階段，增加了沉降觀測頻率。根據沉降觀測報告，在主體結構施工過程中，結構累積沉降量及沉降速率正常。至主體結構封頂時，主體部分在巖石與土層交界處的觀測點沉降速率大于0.04mm/d的穩定標準，但累積沉降量相對其余觀測點差別不大，總體來講，沉降正常。

目前該項目已竣工交付使用約三年，結構沉降均勻、穩定。

6、工程設計總結

本單體中巖石與土層交界面處沉降觀測點在主體結構施工至24層（開始砌體施工）及往上時，累積沉降及沉降速率相比其余觀測點略有增加。究其可能原因，在于巖石地基和土地基在強度和剛度方面的差異，位于巖石地基部分的基礎變形小，導致與巖石相鄰的土層的承載力不能完全利用，從而引起筏板局部的撓度變形。適當提高交界面處筏板配筋率或增加局部筏板厚度，是否能改善交界面處沉降有待進一步驗證。

優化褥墊層設計，可以適當調平不同地基上的沉降差，結合基礎、上部主體剛度及配筋調整，可以為此類基礎提供參考設計方案。然褥墊層的施工受人為影響較大，其設計厚度的量化確定仍有待進一步研究及總結。

本單體基礎設計通過對復合地基及巖石地基下的沉降對比，結合概念設計的要求，對基礎進行優化設計并嚴格控制施工過程中的加載，取得了良好的技術效果及經濟效益，結構實際沉降基本符合設計預期，結構安全穩定。

參考文獻

[1]建筑地基基礎設計規范 GB50007-2011

[2]建筑地基處理技術規范 JGJ 79-2012

[3]朱炳寅，婁宇，楊琦. 建筑地基基礎設計方法及實例分析