濕陷性黃土場地地基基礎選型經濟性分析

安智瑞

（北京維拓時代建筑設計股份有限公司太原分公司，山西太原 030006）

0 前言

濕陷性黃土廣泛分布于山西、陜西、甘肅大部分地區。濕陷性黃土在天然濕度下，壓縮性較低，強度較高，但遇水浸濕時土體強度顯著降低，在附加壓力或在附加壓力與土的自重壓力下引起的濕陷變形，是一種下沉量大、下沉速度快的失穩性變形，對建筑物危害性大。

對于建造在濕陷性黃土場地上的高層建筑，可用的地基處理措施為采用強夯法、擠密法全部或部分消除濕陷量，或采用樁基礎穿透全部濕陷性黃土層。

強夯法在市區因震動大使用受限制，灰土擠密樁結合CFG樁的二元樁復合地基已在濕陷性場地高層建筑地基濕陷性處理中得到廣泛應用，樁基礎因造價較高并未在濕陷場地大量應用，隨著大中城市環保要求越來越嚴，抑制揚塵污染，土方工程進度受限嚴重，已不能滿足當前工程項目正常周轉的要求，少污染、工期短、質量容易控制的樁基礎就成為部分項目濕陷性地基基礎的更優選項。

通過實際工程案例，分析濕陷性場地樁基礎與灰土擠密樁加CFG樁復合地基的實用性和經濟性，探討灌注樁基礎在濕陷性場地應用，對濕陷性場地項目地基基礎方案選型進行指導，同時可針對不同項目特點，為業主提供適合的地基基礎方案。

1 工程概況

項目位于太原市東山地區，地塊一總建筑面積約12萬m2，包含4棟高層住宅、1座幼兒園、地下車庫及相關配套建筑。其中9#樓單體為住宅樓，主樓下無人防工程。主樓地上31層，地下3層，地上建筑面積28494.8m2，建筑平面長度66.75m，寬度17.9m，標準層建筑面積902.96m2，建筑高度92.70m。建筑標準層為連廊式戶型，兩個單元，設伸縮縫。

設計使用年限50年，結構安全等級二級，抗震設防類別為丙類，設防烈度Ⅷ度（0.20g），第二組。主體結構采用剪力墻結構，抗震等級一級。

濕陷性場地的建筑類別為甲類。本項目采用灌注樁基礎，相鄰地塊項目同類高層采用二元樁復合地基（經檢測觀測，承載力和沉降均滿足要求），根據實際應用兩種地基基礎方案均合理可行，現通過同一棟樓導荷計算對比分析兩種地基基礎方案。

2 地質概況

擬建場地位于太原盆地，擬建場地為梯田，呈東高西低，地形高差整體較大，勘探點絕對高程介于907.16～917.62m，高差10.46m左右。擬建場地地貌類型屬中、低山區。場地類別為Ⅲ類，擬建場地為自重濕陷場地，濕陷等級為Ⅱ級（中等），勘察深度范圍無地下水，地基土對混凝土結構具弱腐蝕性，對混凝土結構中的鋼筋具弱腐蝕性。

場地土層主要有耕土、雜填土、濕陷性粉土、濕陷性粉質黏土、粉土、粉質黏土，濕陷土層埋深約20.5m。

3 兩種地基基礎方案對比

3.1 灌注樁基礎設計

正負零標高910.00，基底標高為899.10，基礎持力層位于第2層濕陷性粉土層，基底下濕陷土層厚度約10m。基底土層不能滿足承載力要求，方案一采用沖擊成孔灌注樁及后壓漿技術（樁底、樁側后注漿），設計考慮濕陷土層負摩阻力。

工程樁樁身直徑700mm，樁長45m，樁端進入第9層粉土，局部進入第10層粉土，單樁豎向承載力特征值3400kN，試樁三組，總樁數175根。混凝土強度等級工程樁及錨樁為C35，試樁為C50，抗滲等級P8；鋼筋采用HRB400。

灌注樁布樁方式為剪力墻下布樁，剪力墻下設鋼筋混凝土承臺梁，典型承臺梁截面1m×1m，承臺間防水板厚度250mm，混凝土強度等級C40。

3.2 復合地基基礎基礎設計

正負零標高910.00，基底標高為899.10，基礎持力層位于第2層濕陷性粉土層，基底下濕陷土層厚度約10m。方案二采用灰土擠密樁+素混凝土樁（CFG樁）復合地基。首先施工灰土擠密樁及其上灰土墊層，處理濕陷地基；待檢測完全消除地基濕陷后，再施工素混凝土樁，鋪填碎石墊層形成二元樁復合地基，達到處理濕陷與提高承載力的雙重目的。

灰土擠密樁采用3：7灰土樁身直徑400mm，有效樁長10m（進入第三層粉土0.5m），正三角形布樁，樁距1.1m，樁外邊緣距基礎邊約5m，工程樁數2217，500mm厚3：7灰土褥墊層；素混凝土樁混凝土強度等級C15，樁身直徑400mm，樁長17m，樁端進入第4層粉土1.25m，正三角形布樁，樁距1.1m，樁均在基礎范圍內，工程樁數1116。褥墊層為200mm厚碎石。

基礎筏板厚1200mm，混凝土強度等級C35。

3.3 方案對比

3.3.1 兩種地基基礎型式的工程量、造價統計對比

統計計價規則和面積基數：①鋼筋混凝土灌注樁單價為人材機費綜合單價；②灰土擠密樁單價為含外購土方、褥墊層的綜合單價；③素混凝土樁單價為含褥墊層的綜合單價；④按地上建筑面積28494.8m2計算平米造價。

方案一（墻下灌注樁基礎），鋼筋混凝土灌注樁共7875m，造價約630萬元；承臺梁及防水板混凝土量約638.65m3，鋼筋量約69t，造價約54萬元；總計造價約684萬元，平米造價約240元/m2。方案二（復合地基、筏板基礎），素混凝土樁共18972m，造價約190萬元；灰土擠密樁22170m，造價約148萬元；筏板混凝土量約1345m3，鋼筋量約93t，造價約92萬元；總計造價約430萬元，平米造價約150元/m2。

經比較，復合地基地基基礎方案較灌注樁基礎節省約90元/m2，節約37.5%，單純技術角度復合地基基礎經濟效益更佳。

3.3.2 兩種地基基礎型式的工期對比

二元樁。灰土樁：一周可施工6000m，全部樁完成大約10×2217×7/6000=26d；CFG樁：單臺樁機每天完成10根樁，兩臺樁基同時施工，約56d。

施工完成灰土樁后，方可施工CFG樁，考慮兩天工期銜接，且樁基完成后褥墊層施工2d，合計86d。

灌注樁。單臺樁機每天完成2根灌注樁，兩臺樁基同時施工，約44d。

經比較，兩個單元的28494.8m2單體住宅樓，灌注樁較二元樁可節省約40d工期，近乎節省一半工期。考慮項目間接成本，則灌注樁有較大優勢。

4 結論及建議

綜上，從本項目經驗來看，濕陷性黃土地區的地基基礎方案，灌注樁基礎和二元樁地基處理方案造價和工期兩方面各有優勢，結合現階段及今后更加嚴格的環保要求，土方工程嚴重受影響，為項目快速推進，系統性考慮，選擇灌注樁基礎方案可能更優。對于進度要求較緩的項目，則復合地基基礎方案更優。實際工程項目，還應結合不同地域的材料、人工差價和施工組織方式綜合考慮地基基礎方案。