羊馬河煤礦不均勻填土場地宿舍的設計

劉彥東

（中煤西安設計工程有限責任公司，西安710054）

1 引言

子長縣羊馬河礦業有限公司羊馬河煤礦為資源整合礦井，主要包括原羊馬河井田和石家溝煤礦整合區2 部分，位于陜西省延安市子長縣，礦井生產能力1.20Mt/a，在工業場地內新建主斜井、副斜井、回風斜井及相應的生產系統及行政公共居住設施。單身宿舍樓長84.86m，寬20m，共5 層，總高16.2m，總建筑面積為8 484.2m2，抗震設防烈度為6 度，結構型式為鋼筋混凝土框架結構。

2 場地地質條件

羊馬河工業場地位于黃土高原，場地地貌屬黃土梁、黃土溝谷，根據中煤西安設計工程有限責任公司2018 年9 月提供的《子長縣羊馬河礦業有限公司羊馬河礦井工業場地巖土工程勘察報告（詳勘）》，本工程場地土層從上至下依次為：

各土層的剖面及與宿舍的關系圖見圖1，可見宿舍中部天然地貌為黃土梁，基本上無填土，填土沿中部向兩邊延伸逐漸加厚，最厚處達22.5m，填土極不均勻。

圖1 土層與建筑物關系圖

3 基礎設計

本工程的回填土因工業場地平場施工形成，采用壓實填土，每層虛鋪厚度為50cm，碾壓完厚度為40cm，采用羊足碾和22t 振動壓路機碾壓，碾壓遍數為6 遍，勘察期間平場施工仍在繼續。該層土土質不均勻，工程特性差，為近期回填土，后期還有固結沉降，不能用作宿舍基礎的直接持力層。

3.1 基礎形式的比選

一般回填土常用的地基處理方法有：換填置換法、強夯法、擠密樁復合地基等【1～3】。換填置換法處理較淺的回填場地較為合適，但對于高回填場地不能完全置換，不宜采用。強夯法是處理回填土地基最常用的一種辦法，但強夯法適用在回填過程中進行，對于高回填場地需要分層強夯，而且強夯法要對整個場區的建構筑物進行整體考慮，宜一次強夯完成。擠密樁復合地基不僅提高了地基土的承載力，還加固了填土本身，是一種較好的處理填土場地的地基處理方法【4】，但樁長受工藝限制不宜過長，且由于黃土地區生態比較脆弱，當地對取土有嚴格限制。

本工程填土厚度極不均勻，變化較大，5 層宿舍的荷載較大，場地填土下有承載力較高的紅黏土層，綜合考慮，采用直徑為800mm 的鋼筋混凝土灌注樁，能夠保證承載力及變形的要求。

3.2 灌注樁承載力

根據宿舍自然地貌的等高線，以及填土厚度的不同將樁基的長度分成4 個范圍進行設計（見圖2）。

對于樁穿越較厚的欠固結土時應考慮負摩阻的影響【5】，本工程樁端進入紅黏土層，樁端承載力較高，沉降較小，中性點按端承型樁考慮，取到③層黃土層底處，樁間距較大，不考慮群樁效應，以范圍二的樁基為例進行計算，灌注樁底填土層厚取8.0m，黃土層厚度取1.5m，素填土的正摩阻力標準值取15kPa。根據JGJ 94—2008《建筑樁基技術規范》【6】驗算樁的承載力（以下公式中量的符號含義參見JGJ 94—2008）：

圖2 灌注樁平面布置圖

控制樁端進入紅黏土層9m 計算樁基承載力特征值：

3.3 試樁承載力

試樁承載力的確定，試樁需要考慮填土的正摩阻力：

4 灌注樁施工

高回填區由于土層結構復雜，穩定性差，存在塌孔等危險，本工程采用機械旋挖鉆孔灌注樁，在施工過程中應重點控制沉渣、塌孔等問題【7】。

4.1 沉渣的控制

對于高回填場地的灌注樁要控制孔底沉渣的厚度有一定的難度，可采取的措施有待鉆孔鉆探到位后，用鉆機復測鉆探，用雙底清渣鉆斗提升至孔底0.2～0.3m 處，使之空轉將殘存在孔底的渣土吸出。

4.2 塌孔的控制

施工順序采用跳挖方式，孔口周圍不得堆載。在成孔時應及時投入黏性土，通過鉆機加壓反轉將黏土擠入孔壁，形成相對穩定的護壁。

5 上部結構設計

本工程結構型式采用鋼筋混凝土框架結構，由于場地的填土極不均勻，為防止建筑物由于地基的不均勻沉降引起房屋開裂破壞，設置2 道貫穿上部結構和基礎的沉降縫，位置見圖1，設縫的間距為21.5m、41.64m、21.5m，沉降縫兼顧伸縮縫和抗震縫，縫寬取110mm，使得宿舍中間區塊基本上位于原狀土層，兩側區塊位于較厚的填土上，各區塊的地基土相對較均勻，有利于上部結構的安全、穩定。

在本工程的設計中首層設架空層，避免由于填土的固結沉降而引起地面下陷，基礎覆土要求滿足基礎埋深后距首層結構頂留一定的距離，便于水、暖等管道的安裝和檢修。

6 結語

黃土高原溝壑縱橫，地貌以黃土梁、黃土溝谷為主，在進行大面積的建筑群及工礦企業的建設中勢必會引起高填土及填土極不均勻的場地出現。羊馬河煤礦的宿舍場地中間為山峁，形成中間填土少，兩側填土逐漸加厚至22.5m，具有代表性和典型性，本文結合工程實際情況，對該工程的基礎設計、灌注樁施工和上部結構的設計進行了論述，為類似工程的設計提供參考。