地基處理在高層建筑中的應用探討

李 寧

(陽泉市建筑設計院,山西 陽泉 045000)

0 引言

隨著社會的發(fā)展，小高層和高層的剪力墻住宅在我們的日常生活中越來越多的出現，由于高層建筑自重大，抗震性能要求高，而一般的天然地基不經處理都很難達到設計要求，因此，產生了多種地基處理的方法。每個工程項目應根據自身實際情況，選擇相對應的、最適合的地基處理方法。本文介紹工程的主樓基礎采用原狀土+鋼筋混凝土樁(剛性樁復合地基的一種)形成復合地基。此類復合地基處理方法由樁和褥墊層、樁間土共同受力支撐基礎，承擔上部荷載，通過樁和土的協同作用，不但能夠很大程度上提高工程地基的承載能力，而且還能有效減小地基的變形概率。工程的造價通常占到普通樁基的1/2～1/3左右，所以具有很良好的社會效益與經濟效益。

1 工程概況

萬隆國際一期工程，場地位于某市市區(qū)南大東街南側，德業(yè)居小區(qū)東側。本工程主體結構由7個獨立結構單元組成，地下有2層，商業(yè)部分地上4層，局部5層，主樓部分(1號、2號樓)地上31層。其中地下1層、2層為車庫、設備用房及儲藏，2號主樓地下2層設有人防。主樓地上部分功能為住宅。建筑面積為9.8萬m2，結構總高度1號樓Hg=96.40 m，2號樓Hg=96.80 m，商業(yè)部分Hg=21.55 m。單元之間采用抗震縫分隔。主樓基礎采用原狀土+鋼筋混凝土樁(樁徑450 mm)形成復合地基、商業(yè)部分基礎形式采用鋼筋混凝土嵌巖樁+聯系梁+防水板。主樓為A級高度現澆鋼筋混凝土剪力墻結構體系。商業(yè)部分為現澆框架結構體系。主樓剪力墻的底部加強區(qū)為-5.100～9.950，結構計算的嵌固端是地下1層的頂板。

2 場地工程地質概況

根據巖土工程地質勘查報告，場地由人工回填形成的雜填土、建筑垃圾、素填土、粉土、粉質粘土、泥巖、煤巖、石灰?guī)r、砂質泥巖等成分組成。其中雜填土揭露厚度為2.6 m～8.2 m，粗礫砂為1.9 m～8.4 m，粉土為7.4 m，粉質粘土為6 m，粗礫砂為5.8 m，卵石為2.6 m，泥巖為15.7 m。

3 基礎方案的選擇

在該工程的設計過程中，我們認真分析了工程地質勘查報告，解讀建筑總平面用地紅線圖，對基坑周邊環(huán)境進行了調查，包括基坑周邊建筑物、構筑物、地下管線、地下設施及周邊交通工程等相關資料進行綜合分析，對以下三種基礎方案擇優(yōu)選擇。

1)由于主樓為地上31層，建筑的自身重量較大，如果選用樁筏基礎施工，樁持力層應該是泥巖層，且設計樁深平均長度約為30 m，且場地地下水位較高，成孔施工困難，基礎費用大。從施工條件、施工難度和施工費用等方面的因素考慮，此類方法顯然不合適。

2)假如采用梁板式筏基施工，地基持力層應該選粗礫砂層，清除上部雜填土，再采用地基填換，并且換填厚度必須大，基坑的開挖深度足夠深，下部還需驗算軟弱下臥層，深基坑的挖土方量巨大，運輸土及堆放土方都要增加額外費用，并且還要占用施工場地，深基坑還必須進行深基坑的支護設計，支護費用較高，工期勢必延長。工程實際不具備諸多要求的條件，故放棄此方法。

3)若使用復合地基法，即采用原狀土+鋼筋混凝土樁。按照樁徑450 mm，樁距1.6 m，三角形布樁，基底面積范圍外布樁2排，1號樓主樓下638根樁，2號主樓下661根，樁長10 m左右。由于樁和土聯合作用，大幅度提高了該地基的有效承載力，且地基的變形相對減小，處理完單樁承載力特征值不小于1 300 kN,處理完復合地基承載力特征值不小于620 kPa。地基承載力及變形均達到設計要求，具有良好的經濟效益和社會效益，故最后優(yōu)選復合地基方案。

4 施工工藝與質量檢測結果

1)施工工藝。

由于所建工程地處城市市區(qū)，考慮施工噪聲和對環(huán)境的影響，故采用長螺旋鉆機成孔。這種施工設備的噪聲低，沒有廢漿的排污，且設備調用靈活，成樁的速度也較快。施工期間，不僅嚴格執(zhí)行國家和行業(yè)現行有關規(guī)范，而且還要符合以下要求：在進行施工前，要按照設計的要求在專門的試驗室進行配合比專項試驗，施工過程中要按配合比的要求配制混合料。澆灌混凝土時樁頂面標高高出設計標高500 mm，在進行試樁前，樁頂的處理要到設計的標高。在澆筑基樁的過程中，按照要求，都抽樣加工了混合料試塊，每臺施工機械天天都要加工一組(3塊)試塊，進行標準的全面養(yǎng)護，嚴格測定試塊的立方體抗壓強度。如果在冬天進行施工，混合料的入孔溫度一定要不小于5 ℃，樁頭以及樁間土必須及時采取必要的保溫措施。進行截樁和清土過程中，嚴禁造成在樁頂標高下方的樁身斷裂，也不能擾動樁間土。施工垂直度的誤差要不大于1%，進行滿堂布樁基礎，各樁位的基本偏差必須不大于0.4倍的樁徑。褥墊層的處理采用的是250 mm厚的碎石，其最大的粒徑不大于30 mm，碎石量不得小于30%。含泥量不得大于5%。砂粒徑5 mm以下的中粗砂，進行人工或機械拌合，按夯填度為0.88～0.9虛鋪，然后采用靜力壓實至設計標高。

施工中對鋼筋混凝土樁復合地基單樁樁長的控制：土層厚度大于8 m時，樁端入巖深度不小于1.5 m；土層厚度小于6 m時，樁端入巖深度不小于2.5 m。

2)復合地基的檢測。

a.樁身完整性檢驗。

施工結束后，根據基樁檢測規(guī)范設計要求，建設方委托了具有資質的檢測單位進行了隨機抽驗，進行檢測的基樁數量為總基樁數的30%。本工程的1號樓共澆筑638根樁，共檢驗了195根，其中檢測Ⅰ類樁161根，檢測Ⅱ類樁34根，；工程的2號樓共施工661根基樁，隨機抽檢了200根，其中檢測Ⅰ類樁165根，檢測Ⅱ類樁35根。檢測的結果顯示，兩棟樓所檢測的基樁全部合格，完全滿足設計要求和規(guī)范要求。

b.復合地基增強體樁身強度。

樁身強度按地基處理規(guī)范JGJ 79—2012式7.1.6-2計算得：

4×650/0.158 9×(1+(18×8.0)/620)=20 150 kPa=20.15 MPa。

Fcu=25 MPa>20.15 MPa，滿足要求。

c.單樁靜載荷試驗。

根據《建筑基樁檢測技術規(guī)范》的相關要求，分別隨機抽取1號樓、2號樓的7根基樁，采取了單樁豎向抗壓靜載試驗，最終的試驗結果全部滿足設計要求。

d.復合地基靜載荷試驗。

根據規(guī)范《建筑地基處理技術規(guī)范》附錄B復合地基靜載荷試驗要點，試驗點數量1號樓4個、2號樓4個，試驗結果顯示承載力均滿足設計要求。

通過以上分析檢驗結果，強有力的證明該施工場地的地基變形情況、復合地基的承載力特征值和單樁承載力的特征值全部能滿足設計的要求。

從本工程的基礎施工至全部工程結束后，均對該建筑物實時進行了沉降觀測，數據顯示，1號樓的最大沉降量為25 mm， 2號樓最大沉降量為22 mm。沉降量及沉降差均符合設計規(guī)定要求。

5 結語

復合地基處理法，施工質量相對容易把控，施工難度小、流程簡單，建造成本也較低，而地基處理的效果良好，主體建筑的沉降量相對較小，具有環(huán)境效益、社會效應和經濟效應非常明顯等優(yōu)點。隨著社會的發(fā)展和技術的進步，這種復合地基的處理方法已經愈發(fā)得到建筑施工行業(yè)的認可和肯定，將來一定會有更好的發(fā)展后勁。