小議高層大廈地基處理工程基礎選型及設計

蔡高勇

（五洋建設集團股份有限公司，浙江 杭州 310002）

1 高層建筑基礎工程的重要性

高層建筑基礎工程的重要性除了綜合考慮基礎、地基、上部結構的共同作用。還應考慮在基礎工程在項目造價中占有較大的比重。高層建筑基礎工程所耗費的水泥、鋼材用量多，施工難度也很大，大部分情況可以看出基礎工程造價占土建總造價的20%左右，工期占土建工期的20-30%。如果地質條件復雜，其工期和造價所占的比重還將大大增加。因此，選擇合理的基礎形式，對降低工程造價、保證建筑結構安全的一個有效措施。

高層建筑基礎工程的重要性，還與基礎形式的多樣性和影響因素的復雜性密切相關。地質條件影響大的的地區，建筑基礎的工程設計與工程施工涉及面廣，它不僅與項目的上部結構和建筑基礎本身有關，還與土的性質、周圍環境、水文條件等因素相關。特別是雨季施工時，也會給建筑施工增加難度，很可能造成一些局部的返工，土建項目拖延工期就和基礎工程進度有很大的相關。因此，基礎形式的合理選擇對縮短施工工期也是具有重要意義的。

地基變形是造成建筑物裂縫損壞成傾斜和事故的重要原因。由于增加了上部荷載，地基承載力和可能產生的沉降變形值是關鍵問題。地基變形特征有沉降量、沉降差、傾斜和局部傾斜。要改良軟弱地基土的工程特性，一般的常用處理方法較多，大體可分三類：①采用挖除軟弱地基，如置換法。②人工增大土的密度如強夯法、碾壓、振動法等。③減少孔隙水壓力加速固結如排水法、擠密法等。

地基處理目的就是要提高軟弱土的強度，保證地基穩定，降低其壓縮性，減少地基沉降或不均勻沉降即地基變形。

常用的地基處理方法有：換填墊層法、強夯法、砂石樁法、振沖法、水泥土攪拌法、高壓噴射注漿法、預壓法、夯實水泥土樁法、水泥粉煤灰碎石樁法、石灰樁法、灰土擠密樁法和土擠密樁法、柱錘沖擴樁法、單液硅化法和堿液法等。

房屋基礎設計應根據工程地質和水文地質條件、建筑體型與功能要求、荷載大小和分布情況、相鄰建筑基礎情況、施工條件和材料供應以及地區抗震烈度等綜合考慮，選擇經濟合理的基礎型式。

高層建筑的上部結構荷載很大，基礎底面壓力也很大，一般的獨立基礎己不能滿足承載力的技術要求，因此，應采用特殊形式的基礎，其常用的有如下幾種類型：交梁式條形基礎、筏板基礎、箱形基礎、樁基礎。

2 孔內深層強夯法技術及其特點

孔內深層強夯法技術，是一種新型深層地基處理方法。該法先成孔至預定深度，然后自下而上分層填料強夯或邊填料邊強夯，形成高承載力的密實樁體和強力擠密的樁間土。

孔內深層強夯法渣土樁復合地基是指用建筑垃圾、雜土、素土、石料、灰土、無毒工業廢料及它們的混合物等為填料，以孔內深層強夯法法形成具有較高承載力的復合地基。

與其它地基處理方法相比，該技術有以下優勢：（1）使用范圍廣泛，可用于各類地基處理；（2）用料標準低，就地取材；（3）具有高動能、高壓強和強擠密效應；（4）地基承載力提高顯著；（5）地基處理深度大，最深可達30m；（6）復合地基變形模量大，沉降變形小；（7）社會經濟效益好，一般可降低造價25%～80%以上。

作為一項新技術，不僅新穎、獨特、地基處理效果好，實用性強，更重要是具有環保意義。目前該技術在我國華北、西北、華東、東北以及中原地帶的各類地基處理中得到應用。

3 工程應用項目概況

某市宏偉世紀大廈位于某市凱旋西路，平面呈矩形，55.7m×15.9m，地上14層，地下1層，基底埋深-5m，框架結構，柱底最大軸力9500kN，安全等級為二級。工程地質條件為：地基土分為9層，1層為素填土，2層為第四系全新統新近沖洪積（Q42al+pl）形成的黃土狀粉土，3層為第四系全新統沖洪積（Q42al+pl）黃土狀粉質粘土，4～9層為第四系上更新統沖洪積（Q3al+ pl）黃土狀土、砂性土及碎石土，地層結構具典型二元結構。2～5層為濕陷性黃土，濕陷系數δs在0.026～0.015之間，屬Ⅰ級非自重濕陷性黃土場地，濕陷性土層的下限深度為6層頂面。場地土分層及主要物理力學指標見表。

地下水情況：地下水屬孔隙潛水，埋藏深度20～21.3m，賦存于7層底部，8、9層中，以大氣降水和洛河補給為主，水位年變幅1～3m。

4孔內深層強夯法方案選擇及設計

孔內深層強夯法既可以解決強夯影響深度不夠的問題，又可以避免橡皮土的出現，還可以解決濕陷性及承載力低的問題，同時可以消納建筑垃圾。由于孔內深層強夯法樁體自下而上的超壓強固結樁體及樁間土，所以它的樁徑隨地基土的軟硬而變，一般呈串珠狀，地基土越軟樁徑越大，技術效果越好。采用此法處理后的地基承載力高、變形模量大、剛度均勻，可大幅度降低工程造價，縮短施工工期，且對環境污染非常小。

地基處理要求：①復合地基承載力fk≥350kPa；②消除地基土的濕陷性。③復合地基剛度均勻。

地基處理工程設計采用孔內深層強夯法二八灰土樁處理地基土濕陷。設計院共設計孔內深層強夯法樁1704根，成樁直徑不小于550mm，正三角形布置，樁間距1000mm，孔內填料二八灰土，預計填料總方量5200m3。施工時先鉆孔＜400mm，再夯擴擠密至550mm，樁體內填料壓實系數不應小于0.96。

結語

本工程通過成功應用孔內深層強夯法樁地基技術，體現了該技術在地基處理方法中的優勢，承載力大，樁對樁間土具有良好的約束變形及擠密作用，提高了樁間土的承載力，具有良好的傳遞垂直荷載能力。孔內深層強夯法技術具有適用范圍廣、處理效果佳、用料標準低、施工工期短、綠色環保、工程造價低等優勢，具有很好的推廣應用前景。

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