大型公共建筑中處理地基方案的選擇及應用
——以某圖書信息樓為例

陳龍輝

（廣東工貿職業技術學院，廣東 廣州 510510）

0 引言

近年來，我國經濟快速發展，建筑工程技術不斷更新，越來越多的建筑物地下室往深、建筑高度往高方面不斷突破，新的建造技術經過實踐總結也趨于成熟，更多具有標志性意義的大型公共建筑拔地而起，成為地區一道亮麗的風景線。作為建筑物的基礎，地基是保證大型公共建筑穩定性的前提，在整棟建筑起到基礎性、支撐性和保障性作用。然而，地下部分肉眼難見，地質條件復雜，工程建設中很多地基需要處理后才能滿足安全性要求，地基處理的方法也越來越豐富成熟。

本文以某圖書信息樓為例，站在建設方的角度，從安全、經濟、施工、進度等方面進行分析比較，選擇適用于該工程的地基處理方案，并通過實踐應用，總結可供類似工程在地基處理方案選擇應用的看法和建議，供大家討論。

1 工程概況

某圖書信息樓位于廣州市白云區，立項總投資約 22 040 萬元，占地 9 616 m2，總建筑面積為 37 364 m2，其中地上 6 層，無地下室，層高均為 4.5 m，建筑總高度 30.45 m，首層架空，框架結構，分為西側的圖書功能區與東側的實訓功能區。

本工程采用天然條形基礎，分 4 個區域進行施工。在施工一區土方開挖施工時，現場發現存在較大面積的軟土層（見圖 1），面積約 2 140 m2。經現場勘察及查看原地形圖，軟土區域為山溝區，土質為較松散狀的坡積粉質黏土。通過現場平板載荷試驗，此軟土層承載力特征值約為 90 kPa（遠低于設計要求的 170 kPa），經五方責任主體一致討論決定對該部分的軟土層進行處理，檢測達到設計要求后進行后續的施工。處理地基區域示意圖如圖 2 所示。

圖1 現場開挖的軟土層

圖2 某圖書信息樓處理地基區域平面圖

2 處理地基方案的比選

根據廣東省標準 DBJ/T 15－60－2019《建筑地基基礎檢測規范》［1］，處理地基是為提高地基的承載力、改善變形特性或滲透性質，對土體進行人工處理后的地基。結合本工程的實際情況，現提出水泥粉煤灰碎石（CFG）樁復合地基、水泥土攪拌樁復合地基、換填砂石 1 m+注漿等 3 種處理地基方案。

2.1 3 種處理地基方案的具體做法

①CFG 樁復合地基。單樁的直徑為 400 mm，有效樁長預估為 6～8 m，總共 149 根?；A C 20 素混凝土墊層底設置砂石褥墊層，厚度為 200 mm，由虛鋪 250 mm壓實而成，砂石褥墊層伸出基礎邊 300 mm。

②水泥土攪拌樁復合地基。單樁的直徑為800 mm，有效樁長預估為 6～8 m，總共 937 根。水泥采用 42.5 普通硅酸鹽水泥，水泥摻入量不小于 15 %，水灰比約為 0.6。基礎素混凝土墊層底設置砂石褥墊層，厚度為 200 mm，由虛鋪 250 mm 壓實而成，砂石褥墊層伸出基礎邊 300 mm。

③換填砂石 1 m+注漿。換填 1 m 厚度的 3∶7 級配砂石混合料，范圍是基礎邊伸出 700 mm。注漿管采用 48 mm×3.2 mm 鋼花管，共 442 根，鋼花管插入深度約為 6～8 m。注漿材料是按水灰比約 1∶1 配制 32.5 普通硅酸鹽水泥純水泥漿和 30 波美度納基水玻璃，水泥漿和水玻璃體積比根據試驗性施工確定，范圍約為1∶0.3～1∶0.5。

2.2 3 種處理地基方案的比較

根據住房城鄉建設部行業標準 JGJ 79－2012《建筑地基處理技術規范》［2］，上述處理地基的方案均適合于處理本工程的粉質黏土軟土層。下面從安全實用、經濟合理、施工可行性、進度要求等方面進行分析比較，如表 1 所示。

表1 3 種處理地基方案的比較

2.3 處理地基的選擇

結合上述的分析比較，3 種處理地基方案安全實用上均滿足設計要求，進度方面施工所需時間相近，經濟方面水泥土攪拌樁復合地基造價居中，但施工單位具有豐富的水泥土攪拌樁復合地基施工經驗，施工過程中能更好控制施工質量和進度。綜合考慮各種因素，五方責任主體最終選擇采用直徑 800 mm 的水泥土攪拌樁復合地基對該工程約 2 140 m2的軟土層進行處理，處理地基的施工質量經檢測合格后進行后續的施工。

3 水泥土攪拌樁復合地基的應用［3］

施工單位編制了水泥攪拌樁地基處理方案，成立了項目經理為組長的項目管理機構，由水泥土攪拌樁施工班組進行施工。投入勞動力有 10 人，其中水泥攪拌樁工 6 人，配合工人 4 人。施工設備有 2 臺 ZGZ-A 型攪拌樁機，2 臺 YCAT180-42 型灰漿泵，由項目經理統一協調安排樁機走向，同步進行施工。最終施工單位在 15 d 內完成了 937 根水泥攪拌樁的施工。

3.1 工藝流程

本工程采用濕法作業的水泥攪拌樁，水泥采用42.5 R 普通硅酸鹽水泥，摻合比為 12 %～18 %，水灰比為 0.55～0.65。采用重復攪拌工藝成樁，全樁上、下至少重復攪拌一次，停漿面高于設計標高 300～500 mm。基坑開挖時，人工鑿除頂部施工質量差的樁頭。復合地基在樁頂設置的級配砂石褥墊層厚度為 200 mm，由虛鋪 250 mm 壓實而成，砂石褥墊層伸出基礎邊 300 mm?；A下墊層采用厚度為 100 mm 的 C15 素混凝土，墊層寬度為超出基礎 100 mm。復合地基褥墊層示意圖如圖 3 所示，水泥攪拌樁的施工流程如圖 4 所示。

圖3 水泥土攪拌樁復合地基褥墊層示意圖（單位：mm）

圖4 水泥攪拌樁的施工流程圖

3.2 主要技術措施

1）專人負責記錄施工現場數據，包括漿液的拌制罐數、外加劑的用量、下沉提升時間、深度。

2）起吊設備的夾帶度、導向架的垂直度偏差、樁機下鉆提升速度需嚴格控制，樁位偏差控制在 50 mm 以內。

3）拌制的漿液需要持續泵送，預拌下沉時若沖水應綜合考慮影響后進行。樁的搭接時間間隔應小于 12 h，保證搭接質量可采取局部補樁或注漿措施。

4）施工時停噴漿需將樁機下沉至停漿點 1 m 之下，恢復供漿后方可進行提升，若停漿 40 min 以上須立即進行全面清理。

3.3 施工過程中的質量控制

1）水泥土攪拌樁施工方案技術交底應在施工前進行，確保施工班組按照方案執行。

2）嚴格執行進場材料報審、送檢制度，材料須經審核合格后才能使用。

3）隨時進行施工記錄的檢查，并對每根樁的質量進行評定，檢查發現有問題或者存疑的樁立即采取補救措施進行處理。

4）施工過程中出現斷送、堵管或遇到特殊地質問題，施工人員應做好施工記錄，并及時向監理單位和設計單位反映，共同研究處理方法。

3.4 施工過程中的安全管理

1）施工前應保證安全防護措施到位，做好安全技術交底，對于特種作業人員須持證上崗，嚴格按照規程進行操作。

2）加強臨時用電和施工機械的管理，專人負責現場的操作、指揮，無關人員一律不允許進入施工現場。

3）按照應急預案有序處理安全突發事件。

4）加強現場的文明施工管理，廢水、廢棄、廢渣須經處理后才能排放，做好水泥攪拌樁的成品保護及安全防護。

4 處理地基的施工質量檢測

水泥土攪拌樁復合地基施工完，在合理的間歇時間后，檢測單位按照建設工程質量監督部門批復的地基基礎檢測方案進行了處理地基的施工質量檢測。

4.1 樁身質量檢測結果

本工程采用鉆芯法檢測的樁數為 3 根，結果均達到設計要求。其中，①樁身完整性類別：均為為 II 類樁；②樁身強度：檢測樁樁身強度為 1.7～2.5 MPa，滿足設計要求 1.2 MPa；③樁長：樁長偏差在 -0.00 m 范圍，檢測樁實際有效樁長與施工方提供樁長基本相符；④樁端持力層：檢測樁鉆芯孔揭露樁端持力層巖性均為粉質黏土，滿足設計要求（粉質黏土或強風化礫巖）。

4.2 承載力檢測結果

單樁豎向抗壓靜載試驗檢測的樁有 2 根，結果表明各檢測樁的單樁豎向抗壓極限承載力均為 360 kN，其單樁豎向抗壓承載力均可達到 180 kN，達到設計要求（180 kN）。

平板載荷試驗共檢測 5 個點（單樁試驗 3 個點，多樁試驗 2 個點）。結果表明復合地基的承載力特征值均為 170 kPa，5 個點的極差未超過平均值的 30 %，故該單位工程的復合地基承載力特征為 170 kPa，達到設計要求（170 kPa）。

5 結語

本文以某圖書信息樓處理地基為背景，從安全、經濟、施工、進度等方面對水泥粉煤灰碎石（CFG）樁復合地基、水泥土攪拌樁復合地基、換填砂石 1 m+注漿等 3 種處理方案進行分析比較，選擇水泥土攪拌樁復合地基用于該工程部分軟土層的處理。通過施工工藝流程、主要技術措施、質量控制、安全管理等方面詳細介紹了水泥土攪拌樁復合地基在該工程的實踐應用，施工質量檢測結果表明水泥土攪拌樁復合地基滿足設計要求，說明此處理方法在該工程應用中取得不錯效果，值得在類似工程中進行應用。水泥土攪拌樁復合地基施工過程中應嚴格按照工藝流程進行施工，采取相應的技術措施，做好質量控制和安全管理，并針對施工過程中出現的問題做好應對和處理，這樣才能提高軟土地基的處理效果。此外，軟土地基的處理還有灌注樁、排水固結等方案，本工程在考慮不變更地基基礎前提下暫未對上述方案進行分析比較，同行可在這方面做進一步的研究。