組合地基處理技術在高填方建筑場地中的應用

杜清超，劉海源，李成芳

（重慶市建筑科學研究院，重慶 400016）

0 引言

近年來，重慶市城市用地日趨緊張，造成工程實踐中高填方場地越來越多，且普遍具有以下特點：（1）回填土埋深大，平均填方深度大于20m；（2）回填材料較多，作為城市渣場使用，填筑方式為拋填，未經分層碾壓；（3）回填粒徑較大且不均勻，部分粒徑可達1000～2000mm；（4）回填時間較短，回填時間歷經約5～15年。

本文介紹一個經“強夯+高壓旋噴樁+加筋土墊層”的復合地基處理后，在深厚高回填場地上采用淺基礎修建小高層建筑的工程實例，即采用強夯、高壓旋噴樁和加筋土墊層一同處理深厚高回填場地，而后采用淺基礎修建房屋建筑，可以有效減少投資和工期。目前在該組合地基處理上修建小高層房屋數棟，且已使用兩年以上，效果良好。

1 工程概況

某工程位于重慶市渝北區（圖1），已實施建筑為11層花園洋房及地下1—2層附屬地下車庫，為小高層框架結構，塔樓基礎形式為片筏基礎，車庫基礎形式為獨立柱基。結構層高為3m，建筑高度33m。

圖1 組合地基處理后修建建筑外立面圖

該建筑場地屬拋填形成的高回填區，場地填料具有如下工程特性：填料成分復雜。多由強風化～中等風化砂泥巖碎塊石及粉質粘土組成，夾雜有磚塊、混凝土殘渣、瓦片等建筑垃圾；填料粒徑不均勻。粒徑通常在100～700mm之間，部分大的塊石粒徑在2000mm左右，結構松散，架空作用明顯；回填時間短，結構松散，屬隨意拋填而成；回填深度大，普遍在20～50m之間，為深厚高填方。

該項目建筑場地復雜，建筑沉降控制難度大，極易產生工后不均勻沉降而引起上部結構開裂變形。加之，上部結構層數多（11F），建筑荷載大，對變形敏感。重慶市在松散高回填場地上修建高層建筑的工程案例、工程經驗尚不充分，這是地基處理設計的難點。

2 組合地基處理方案

圖2 該項目某棟建筑物監測點位布置圖

若采用淺基礎，填土深度大、未經分層夯實處理，地基變形控制難度大，且上部結構為小高層建筑，荷載大、對變形的要求高，在如此復雜的深厚高回填場地上采用淺基礎修建高層建筑，成功案例尚不多見，風險極大；若采用樁基礎，受填土松散影響，成樁過程中必然要塌孔且樁端清渣困難，施工過程中成樁質量難以保證；另外，基樁設計要考慮負摩阻力影響，且樁長在數十米，基礎的投資費用相當高，開發商不能接受。

針對該場地特點，經反復比選，確定了“強夯+旋噴+加筋墊層”的組合地基處理方案[1]。強夯設計參數[2]為：點夯夯擊能為4000kN·m，夯點為間距6m的正方形布置，兩遍點夯一遍滿夯，滿夯夯擊能為1200kN·m，滿夯搭接1/4錘印；高壓旋噴樁設計參數為：旋噴樁成樁直徑為800mm，正方形布樁，樁間距2.0m，處理深度為10m；加筋墊層設計參數為：采用砂夾石加筋土墊層（碎石70%，中砂30%），碎石最大粒徑不大于50mm，壓實系數不得低于97%，塔樓位置墊層厚度1m，內設二層土工格柵進行加筋，每層厚度0.5m。首先對建筑場地采用高能量夯擊能進行強夯，在此基礎上采用高壓旋噴樁對填土進一步加固處理，最后在填土層上加設加筋土墊層。該方案的主要特點為：

（1）強夯的主要目的有三條：

①確保地表以下8m范圍內的土層自重固結變形完成；

②確保地基主要受力層范圍內土層，在上部結構荷載作用下的壓縮變形較小，在規范允許范圍內；

③確保地基主要受力層范圍內土層能形成一剛度較大的“厚板”，當其下覆尚未得到有效處理的填土產生較為均勻的沉降變形時，厚板及其上部結構也能實現較為均勻的整體下沉而不出現較大的差異變形；當下覆土層產生局部不均勻沉降時，厚板能達到跨越功能而避免局部沉降帶來的不利影響。

第二,回答了為什么建設生態文明。生態環境是一個國家和地區綜合競爭力的重要組成部分,也是民眾基本生存條件和生活質量的保障與體現。生態環境保護,事關民生,事關發展,事關民眾的基本發展機會、能力和權益,惠及當代,亦造福子孫。建設生態文明,增加優質生態產品的供給,也是增強民眾獲得感和幸福感的關鍵。

（2）高壓旋噴樁的主要目的為：

考慮到填料的級配不良、場地的均勻性差的特點，僅靠強夯尚不足以消除這種不利影響，因此，高壓旋噴的主要作用在于：

①進一步改良土性，增強“厚板”的整體剛度，使其在混凝土膠結作用下板結硬化，形成一剛體；

②進一步降低地基土的不均勻性，確保上部結構荷載作用下的差異沉降能得到有效控制；

③進一步提高地基承載力。

（3）加筋墊層的主要目的為：

加筋墊層在建筑荷載下，筋帶與級配砂石顆粒界面的摩擦作用，一方面限制了顆粒間的運移，從而改善了級配砂石墊層的整體性能。另一方面，筋帶內部產生了較大的內應力，從而抵消了部分荷載，并將荷載均化傳遞分布到地基土中，起到較好的換填作用。因此，級配砂石墊層中的土工格柵與級配砂石間緊密貼合，墊層性狀得到極大改善，加筋墊層的抗拉和抗剪性能得到提高，有效地阻止了墊層的斷裂和剪切破壞，保障了墊層的完整性和整體剛度。加筋墊層由此成為一種剛性較好的“梁板式”構件。

3 組合地基處理效果

（1）處理后的場地地基的承載力及變形指標均能滿足上部主體結構設計要求，地基處理完成后開展的復合地基承載力平板試驗表明：地表以下加固范圍內的填土，塔樓地基承載力特征值≥220kPa，壓縮模量≥18MPa，各項指標均滿足上部結構設計要求[3]（表1）。

表1 該項目某棟建筑物平板載荷試驗成果表

表2 該項目某棟建筑物最后半年沉降位移匯總表

4 結語

“強夯+旋噴+加筋墊層”的組合地基處理技術是一種利用強夯、高壓旋噴樁和級配砂石加筋土墊層共同形成的一層剛度較大的“厚板”來承受上部主體結構荷載，具有工期短、成本低、可靠性高等優點。同時適用性比較廣泛，隨著城市的不斷擴展，重慶地區的高填方建筑場地越來越多，地基處理是一個繞不開的課題。工程實踐表明，深厚高填方建筑場地上修建多層或小高層建筑時，采用樁基礎是不經濟的。對于深厚填土地基上修建小高層建筑，本案例中提出的“強夯+旋噴樁+加筋墊層”組合地基處理方案，屬綠色環保設計施工技術，具有良好的推廣應用價值。