組合地基處理技術(shù)在高填方建筑場(chǎng)地中的應(yīng)用

杜清超，劉海源，李成芳

（重慶市建筑科學(xué)研究院，重慶 400016）

0 引言

近年來(lái)，重慶市城市用地日趨緊張，造成工程實(shí)踐中高填方場(chǎng)地越來(lái)越多，且普遍具有以下特點(diǎn)：（1）回填土埋深大，平均填方深度大于20m；（2）回填材料較多，作為城市渣場(chǎng)使用，填筑方式為拋填，未經(jīng)分層碾壓；（3）回填粒徑較大且不均勻，部分粒徑可達(dá)1000～2000mm；（4）回填時(shí)間較短，回填時(shí)間歷經(jīng)約5～15年。

本文介紹一個(gè)經(jīng)“強(qiáng)夯+高壓旋噴樁+加筋土墊層”的復(fù)合地基處理后，在深厚高回填場(chǎng)地上采用淺基礎(chǔ)修建小高層建筑的工程實(shí)例，即采用強(qiáng)夯、高壓旋噴樁和加筋土墊層一同處理深厚高回填場(chǎng)地，而后采用淺基礎(chǔ)修建房屋建筑，可以有效減少投資和工期。目前在該組合地基處理上修建小高層房屋數(shù)棟，且已使用兩年以上，效果良好。

1 工程概況

某工程位于重慶市渝北區(qū)（圖1），已實(shí)施建筑為11層花園洋房及地下1—2層附屬地下車庫(kù)，為小高層框架結(jié)構(gòu)，塔樓基礎(chǔ)形式為片筏基礎(chǔ)，車庫(kù)基礎(chǔ)形式為獨(dú)立柱基。結(jié)構(gòu)層高為3m，建筑高度33m。

圖1 組合地基處理后修建建筑外立面圖

該建筑場(chǎng)地屬拋填形成的高回填區(qū)，場(chǎng)地填料具有如下工程特性：填料成分復(fù)雜。多由強(qiáng)風(fēng)化～中等風(fēng)化砂泥巖碎塊石及粉質(zhì)粘土組成，夾雜有磚塊、混凝土殘?jiān)?、瓦片等建筑垃圾；填料粒徑不均勻。粒徑通常?00～700mm之間，部分大的塊石粒徑在2000mm左右，結(jié)構(gòu)松散，架空作用明顯；回填時(shí)間短，結(jié)構(gòu)松散，屬隨意拋填而成；回填深度大，普遍在20～50m之間，為深厚高填方。

該項(xiàng)目建筑場(chǎng)地復(fù)雜，建筑沉降控制難度大，極易產(chǎn)生工后不均勻沉降而引起上部結(jié)構(gòu)開(kāi)裂變形。加之，上部結(jié)構(gòu)層數(shù)多（11F），建筑荷載大，對(duì)變形敏感。重慶市在松散高回填場(chǎng)地上修建高層建筑的工程案例、工程經(jīng)驗(yàn)尚不充分，這是地基處理設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。

2 組合地基處理方案

圖2 該項(xiàng)目某棟建筑物監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布置圖

若采用淺基礎(chǔ)，填土深度大、未經(jīng)分層夯實(shí)處理，地基變形控制難度大，且上部結(jié)構(gòu)為小高層建筑，荷載大、對(duì)變形的要求高，在如此復(fù)雜的深厚高回填場(chǎng)地上采用淺基礎(chǔ)修建高層建筑，成功案例尚不多見(jiàn)，風(fēng)險(xiǎn)極大；若采用樁基礎(chǔ)，受填土松散影響，成樁過(guò)程中必然要塌孔且樁端清渣困難，施工過(guò)程中成樁質(zhì)量難以保證；另外，基樁設(shè)計(jì)要考慮負(fù)摩阻力影響，且樁長(zhǎng)在數(shù)十米，基礎(chǔ)的投資費(fèi)用相當(dāng)高，開(kāi)發(fā)商不能接受。

針對(duì)該場(chǎng)地特點(diǎn)，經(jīng)反復(fù)比選，確定了“強(qiáng)夯+旋噴+加筋墊層”的組合地基處理方案[1]。強(qiáng)夯設(shè)計(jì)參數(shù)[2]為：點(diǎn)夯夯擊能為4000kN·m，夯點(diǎn)為間距6m的正方形布置，兩遍點(diǎn)夯一遍滿夯，滿夯夯擊能為1200kN·m，滿夯搭接1/4錘印；高壓旋噴樁設(shè)計(jì)參數(shù)為：旋噴樁成樁直徑為800mm，正方形布樁，樁間距2.0m，處理深度為10m；加筋墊層設(shè)計(jì)參數(shù)為：采用砂夾石加筋土墊層（碎石70%，中砂30%），碎石最大粒徑不大于50mm，壓實(shí)系數(shù)不得低于97%，塔樓位置墊層厚度1m，內(nèi)設(shè)二層土工格柵進(jìn)行加筋，每層厚度0.5m。首先對(duì)建筑場(chǎng)地采用高能量夯擊能進(jìn)行強(qiáng)夯，在此基礎(chǔ)上采用高壓旋噴樁對(duì)填土進(jìn)一步加固處理，最后在填土層上加設(shè)加筋土墊層。該方案的主要特點(diǎn)為：

（1）強(qiáng)夯的主要目的有三條：

①確保地表以下8m范圍內(nèi)的土層自重固結(jié)變形完成；

②確保地基主要受力層范圍內(nèi)土層，在上部結(jié)構(gòu)荷載作用下的壓縮變形較小，在規(guī)范允許范圍內(nèi)；

③確保地基主要受力層范圍內(nèi)土層能形成一剛度較大的“厚板”，當(dāng)其下覆尚未得到有效處理的填土產(chǎn)生較為均勻的沉降變形時(shí)，厚板及其上部結(jié)構(gòu)也能實(shí)現(xiàn)較為均勻的整體下沉而不出現(xiàn)較大的差異變形；當(dāng)下覆土層產(chǎn)生局部不均勻沉降時(shí)，厚板能達(dá)到跨越功能而避免局部沉降帶來(lái)的不利影響。

第二,回答了為什么建設(shè)生態(tài)文明。生態(tài)環(huán)境是一個(gè)國(guó)家和地區(qū)綜合競(jìng)爭(zhēng)力的重要組成部分,也是民眾基本生存條件和生活質(zhì)量的保障與體現(xiàn)。生態(tài)環(huán)境保護(hù),事關(guān)民生,事關(guān)發(fā)展,事關(guān)民眾的基本發(fā)展機(jī)會(huì)、能力和權(quán)益,惠及當(dāng)代,亦造福子孫。建設(shè)生態(tài)文明,增加優(yōu)質(zhì)生態(tài)產(chǎn)品的供給,也是增強(qiáng)民眾獲得感和幸福感的關(guān)鍵。

（2）高壓旋噴樁的主要目的為：

考慮到填料的級(jí)配不良、場(chǎng)地的均勻性差的特點(diǎn)，僅靠強(qiáng)夯尚不足以消除這種不利影響，因此，高壓旋噴的主要作用在于：

①進(jìn)一步改良土性，增強(qiáng)“厚板”的整體剛度，使其在混凝土膠結(jié)作用下板結(jié)硬化，形成一剛體；

②進(jìn)一步降低地基土的不均勻性，確保上部結(jié)構(gòu)荷載作用下的差異沉降能得到有效控制；

③進(jìn)一步提高地基承載力。

（3）加筋墊層的主要目的為：

加筋墊層在建筑荷載下，筋帶與級(jí)配砂石顆粒界面的摩擦作用，一方面限制了顆粒間的運(yùn)移，從而改善了級(jí)配砂石墊層的整體性能。另一方面，筋帶內(nèi)部產(chǎn)生了較大的內(nèi)應(yīng)力，從而抵消了部分荷載，并將荷載均化傳遞分布到地基土中，起到較好的換填作用。因此，級(jí)配砂石墊層中的土工格柵與級(jí)配砂石間緊密貼合，墊層性狀得到極大改善，加筋墊層的抗拉和抗剪性能得到提高，有效地阻止了墊層的斷裂和剪切破壞，保障了墊層的完整性和整體剛度。加筋墊層由此成為一種剛性較好的“梁板式”構(gòu)件。

3 組合地基處理效果

（1）處理后的場(chǎng)地地基的承載力及變形指標(biāo)均能滿足上部主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，地基處理完成后開(kāi)展的復(fù)合地基承載力平板試驗(yàn)表明：地表以下加固范圍內(nèi)的填土，塔樓地基承載力特征值≥220kPa，壓縮模量≥18MPa，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求[3]（表1）。

表1 該項(xiàng)目某棟建筑物平板載荷試驗(yàn)成果表

表2 該項(xiàng)目某棟建筑物最后半年沉降位移匯總表

4 結(jié)語(yǔ)

“強(qiáng)夯+旋噴+加筋墊層”的組合地基處理技術(shù)是一種利用強(qiáng)夯、高壓旋噴樁和級(jí)配砂石加筋土墊層共同形成的一層剛度較大的“厚板”來(lái)承受上部主體結(jié)構(gòu)荷載，具有工期短、成本低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)適用性比較廣泛，隨著城市的不斷擴(kuò)展，重慶地區(qū)的高填方建筑場(chǎng)地越來(lái)越多，地基處理是一個(gè)繞不開(kāi)的課題。工程實(shí)踐表明，深厚高填方建筑場(chǎng)地上修建多層或小高層建筑時(shí)，采用樁基礎(chǔ)是不經(jīng)濟(jì)的。對(duì)于深厚填土地基上修建小高層建筑，本案例中提出的“強(qiáng)夯+旋噴樁+加筋墊層”組合地基處理方案，屬綠色環(huán)保設(shè)計(jì)施工技術(shù)，具有良好的推廣應(yīng)用價(jià)值。