大面積回填區(qū)場地地基處理及樁基礎(chǔ)設(shè)計體會

陳生年（沈陽鋁鎂設(shè)計研究院有限公司，遼寧　沈陽　110001）

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大面積回填區(qū)場地地基處理及樁基礎(chǔ)設(shè)計體會

陳生年
（沈陽鋁鎂設(shè)計研究院有限公司，遼寧沈陽110001）

摘要：介紹了某電解廠區(qū)場地實際地形地貌及地質(zhì)條件，針對工程中存在的問題，論述了大面積回填區(qū)場地采用強夯法進行地基處理的措施，并總結(jié)了強夯加固后場地樁基礎(chǔ)設(shè)計中的注意事項，保證了整個工程的施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：大面積回填區(qū)，地基，強夯法，樁基礎(chǔ)

0　引言

工業(yè)建筑廠房設(shè)計過程中，有些廠房縱向長度會超過1 km，受生產(chǎn)工藝要求，這1 km范圍內(nèi)廠房±0.000標高要求保持一致。而建筑場地地形起伏較大，場地整平后就會出現(xiàn)廠房基礎(chǔ)一部分落在挖方區(qū)，一部分落在填方區(qū)。當(dāng)回填土范圍較大，特別是深度較深時，場地回填土的處理以及回填土對樁基礎(chǔ)的負摩阻都將是設(shè)計過程中首要考慮的問題。

1　工程概況

某大型電解鋁年產(chǎn)100萬t電解鋁項目，主要廠房為4條跨度32 m，每條長度1 350 m的鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)，每條廠房內(nèi)設(shè)180臺20.5 m×5.7 m電解槽，車間內(nèi)有重級工作制吊車運行。建筑場地長1 500 m，寬500 m，西高東低，場地整平后西側(cè)為挖方區(qū)，東側(cè)為填方區(qū)，回填土最深處24.2 m。

2　場地條件

2.1地形地貌

地貌類型為山間沖洪積盆地，地勢開闊，地貌成因類型為人工堆積及沖洪積。

2.2地層

擬建建筑物處在同一地貌單元，地層結(jié)構(gòu)也基本一致，在勘察所達深度內(nèi)，巖土為第四系全新統(tǒng)人工填土、粉砂、粉質(zhì)粘土及侏羅系巖石等，地層分布較連續(xù)，穩(wěn)定，層差不大。本次勘察所揭露的土層，由上至下依次為：①素填土：雜色，稍濕，為場地平時的剝離物，主要為凝灰?guī)r、殘積土等。②細砂：褐黃色、淺黃色、黃色，稍濕，稍密狀態(tài)。③粉砂：褐黃色、淺黃色、黃色，稍濕，稍密狀態(tài)。④粉質(zhì)粘土：褐色、褐黑色、黃褐色，可塑狀態(tài)。⑤殘積土：灰綠色、黃灰色、黃綠色，為凝灰?guī)r風(fēng)化后形成的殘積物。⑥全風(fēng)化凝灰?guī)r：黃色、淺黃色、綠色、灰綠色、黃綠色，稍濕～濕，凝灰質(zhì)膠結(jié)、半膠結(jié)狀態(tài)，風(fēng)化嚴重。⑦強風(fēng)化巖屑凝灰?guī)r：雜色，風(fēng)化較嚴重，巖芯破碎，強度極不均勻，裂隙發(fā)育，被泥質(zhì)充填，局部含較多巖石顆粒。⑧強風(fēng)化凝灰?guī)r：雜色，巖芯呈柱狀、塊狀結(jié)構(gòu)，較堅硬，鉆進時進尺緩慢，裂隙發(fā)育，并被泥質(zhì)充填，強度不均，浸水軟化嚴重，本次勘察在控制深度內(nèi)未穿透該層。

3　地基處理

大面積回填區(qū)地基處理的好壞直接影響到整個工程的質(zhì)量和形象，以及后續(xù)設(shè)計過程中基礎(chǔ)形式的選擇，因此必須綜合各方面因素仔細考慮。鑒于本工程回填區(qū)域范圍較大，回填深淺不一，且完成回填的時間較短，為避免回填土沉陷對道路、廠區(qū)管網(wǎng)等輔助設(shè)施造成嚴重影響，應(yīng)對整個廠區(qū)地基進行預(yù)處理，采用強夯法進行地基處理。

強夯法地基處理的關(guān)鍵在于確定強夯單擊夯擊能，單擊夯擊能應(yīng)通過現(xiàn)場試驗來確定。在施工現(xiàn)場有代表性的場地選取3個試驗區(qū)，回填土深度分別為0 m～5 m，5 m～10 m，大于10 m的場地，進行試夯，每個試驗面積為20 m×20 m。試夯后根據(jù)試夯報告確定工程中不同回填土深度的區(qū)域采用何種單擊夯擊能。針對本工程試夯結(jié)果，回填土深度為0 m～5 m區(qū)域，單擊夯擊能采用4 000 kN·m；回填土深度為5 m～10 m區(qū)域，單擊夯擊能采用6 000 kN·m；回填土深度為超過10 m區(qū)域，單擊夯擊能采用8 000 kN·m。強夯處理范圍為超出建筑物基礎(chǔ)寬度不小于3 m和回填土深度1/2的較大值。強夯夯點采用梅花形布置，夯擊遍數(shù)3遍，2遍點夯，完成后進行1遍滿夯。因勘察報告中勘察期間未見地下水，故本工程地基可連續(xù)夯擊。第一遍夯擊點間距為夯錘直徑的3倍，第二遍夯擊點位于第一遍夯擊點之間，滿夯要求錘印搭接［1］。強夯要求處理后的回填土地基承載力特征值不小于150 kPa，壓縮模量不小于15 MPa。

強夯后對處理后的地基進行平板載荷試驗和重型動力觸探試驗，試驗結(jié)果表明：1）本工程場地強夯的有效加固深度可達10 m；2）在有效加固深度范圍內(nèi)，經(jīng)強夯處理后的地基承載力特征值不小于150 kPa，達到設(shè)計要求；3）依據(jù)經(jīng)修正后的錘擊數(shù)平均值判定其分層的變形模量均不小于15 MPa，但從橫向看均勻性較差。

從檢測結(jié)論來看，經(jīng)強夯處理后回填土性能得到較大的改善，強夯有效加固深度范圍內(nèi)，地基承載力、變形模量均滿足設(shè)計要求，可以作為部分設(shè)備基礎(chǔ)的持力層，采用強夯法對整個場地回填區(qū)進行預(yù)處理是合理的。但是仍應(yīng)注意：由于從橫向看變形模量均勻性較差，故設(shè)備基礎(chǔ)下需做碎石褥墊層；回填土厚度大于強夯有效加固深度時，強夯影響效果有限，下層回填土沉陷情況仍然會比較嚴重，設(shè)計時應(yīng)考慮下層回填土沉陷帶動上層回填土沉陷對建筑物基礎(chǔ)的不利影響。

4　樁基礎(chǔ)設(shè)計

由于整個廠區(qū)回填范圍較大，回填土層厚度較深，強夯處理有效深度有限，均勻性較差，不能滿足作為建筑物地基的要求，故當(dāng)持力層埋深超過5 m時，采用樁基礎(chǔ)。

4.1建筑樁基設(shè)計等級

樁基礎(chǔ)設(shè)計首先應(yīng)確定設(shè)計等級。根據(jù)建筑規(guī)模、功能特征、對差異變形的適應(yīng)性、場地地基和建筑物體形的復(fù)雜性以及由于樁基問題可能造成建筑破壞或影響正常使用的程度［2］，本工程樁基設(shè)計等級定為乙級。

4.2樁的選型

根據(jù)本工程中樁周及樁端土層的側(cè)阻力和端阻力參數(shù)可確定本工程樁基在承載能力極限狀態(tài)下，樁頂豎向荷載由樁側(cè)阻力和樁端阻力共同承擔(dān)，而主要由樁側(cè)阻力承受，故采用端承摩擦樁。結(jié)合工程所在地施工設(shè)備和經(jīng)驗、樁的使用功能、穿越土層、樁端持力層、樁承載力要求等條件，樁徑采用直徑800 mm，成樁方法采用旋挖成孔灌注樁。

4.3單樁豎向承載力特征值

設(shè)計階段單樁豎向承載力特征值Ra的選取主要是依據(jù)上部結(jié)構(gòu)傳給樁基礎(chǔ)的荷載大小來確定。對于本工程由于廠房類型較多，各個廠房柱底荷載大小不一，故可采用多種承載力不同的樁型，以滿足承載力要求同時又可降低投資。如對應(yīng)于荷載效應(yīng)標準組合軸心豎向力作用下，基樁的平均豎向力NK≤800 kN，1 200 kN，1 800 kN，2 400 kN，分別設(shè)計樁長。

根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》第5.4.2條［2］，本工程場地大部分區(qū)域為回填區(qū)，應(yīng)考慮負摩阻力的影響。由于采用強夯法對場地土體進行了加固，有效改善了地基性能，尤其是回填土深度不大于10 m的區(qū)域，地基沉降量顯著減少，樁基承載力特征值可按公式驗算；而對回填土深度大于10 m的區(qū)域，由于強夯有效加固深度有限，回填土沉降仍然較大，且下層回填土沉陷帶動上層已加固的回填土沉陷，產(chǎn)生下拉荷載，故應(yīng)按公式NK+ Qgn≤Ra［2］驗算。樁側(cè)負摩阻力及其引起的下拉荷載，可按下式計算：。

4.4樁長設(shè)計

設(shè)計樁長是樁基礎(chǔ)設(shè)計的最終成果，也是設(shè)計過程中較為復(fù)雜的一項工作。其關(guān)鍵在于通過結(jié)合地質(zhì)報告中大量鉆孔參數(shù)計算出每個孔位置滿足單樁豎向承載力特征值的有效樁長，再通過統(tǒng)計確定合理的樁長。有效樁長的計算方法是依據(jù)單樁豎向承載力特征值Ra的計算公式：，而。其中，∑li即為有效樁長。

對于端承摩擦樁，控制樁長的關(guān)鍵因素有兩個，一是樁進入原土層的最小有效樁長，另一個是樁進入持力層的最小深度。兩者同時滿足情況下，統(tǒng)計出的樁長是最經(jīng)濟、最合理的。

5　結(jié)論及建議

1）場地地表起伏范圍較大時，場地整平前即應(yīng)考慮回填土處理問題，回填土深度較大區(qū)域宜采用分層強夯進行地基處理。2）大面積回填區(qū)場地全場應(yīng)依據(jù)回填土不同厚度采用不同單擊能進行強夯處理。3）回填土厚度小于強夯有效加固深度，強夯后場地的承載力和壓縮模量均滿足設(shè)計要求時，可作為設(shè)備基礎(chǔ)的地基，考慮到壓縮模量的不均勻性，設(shè)備基礎(chǔ)下需做碎石褥墊層。

4）強夯有效加固深度小于回填土厚度時，設(shè)計樁承載力特征值時應(yīng)考慮整個回填土深度范圍內(nèi)負摩阻產(chǎn)生的下拉荷載的影響。

參考文獻：

［1］JGJ 79—2012，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］JGJ 94—2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范［S］.

The thinking of foundation treatment and pile foundation design of large area back filled region ground

Chen Shengnian
（Shenyang Aluminum Magnesium Design and Research Institute Limited Company，Shenyang 110001，China）

Abstract：This paper introduced the actual topography and geological conditions of an electrolytic plant ground，in view of existing problems in engineering，discussed the measures of large area back filled region ground with dynamic compaction method in foundation treatment，and summarized the matters needing attention in ground pile foundation design after consolidation，ensured the construction quality of entire engineering.

Key words：large area back filled region，foundation，dynamic compaction，pile foundation

中圖分類號：TU472

文獻標識碼：A

文章編號：1009-6825（2016）06-0084-02

收稿日期：2015-12-18

作者簡介：陳生年（1981-），男，碩士，工程師