澤科港城國際社區基礎方案選型

李翀，馮維琦，吳澤

（機械工業第三設計研究院，重慶 400039）

1 工程概況

重慶主城地區地質情況以泥巖，夾雜砂巖的巖石地基為主。隨著城市化的進程，部分高填方區基坑的施工存在一些困難。主要表現在場地范圍10m以上的新近填土，進行基礎開挖施工時，因未經夯實處理，易出現基坑塌方或鉆孔護壁塌落，樁孔成型困難等情況，影響項目進展。為此，本文在地勘報告的基礎上，介紹在方案設計階段，適合該場地的多種基礎形式，通過綜合分析比選，提出了合理的基礎方案，為下一步的施工圖設計及施工，提出了依據。

重慶旭華房地產開發有限公司擬在重慶市渝北區空港新城44號地塊修建澤科·港城國際工程（二期），其中5棟高層住宅，32～34F；33棟低層住宅，3F；均有1層地下室。 總建筑面積18.12萬m2。

2 地形地貌及地質狀況

根據甲方提供的《澤科·港城國際工程（一期）工程地質勘察報告（一次性勘察）》（2009年9月版），場地情況如下：

場地屬構造剝蝕侵蝕丘陵地貌。在場平前，場地北西高，南東低，高程介于310～345m之間，高差約35m，場地內溝灣與丘包相間，地形較平緩，坡角一般＜5°。

場地內地坪已基本按設計高程整平，地形較平坦，北高南低，地面高程介于315～335m之間，高差約20m，場地東側及南東側用地邊線處形成填方邊坡，邊坡最高約15m，坡腳處為自然溪溝，溪溝寬約數米至十數米不等，由北向南從場地東側用地紅線邊界流過。

場地東側有一無名溪溝，常年有水，沿用地紅線東邊界由北向南流過場地，勘察期間水位約308.70m，水面最寬處達十數米，接受大氣降水補給。

擬建工程按設計標高整平后，整平標高以下覆蓋層主要為素填土，局部下臥薄層粉質粘土，基巖為砂巖、泥巖。素填土為隨意堆填，松散，變異性較大，力學性能差，未經處理的填土不能作基礎持力層。粉質粘土厚度較薄且分布不連續，不能作基礎持力層。基巖強風化層厚度較薄，巖質較軟，巖層較破碎，不宜作基礎持力層。根據場地及擬建物實際情況，選用中等風化基巖作基礎持力層。巖石地基承載力如下：

（1）巖石地基承載力特征值

中等風化泥巖：

中等風化砂巖：fak=25.7MPa×1.0×0.33=8.481kPa≈8400kPa。

（2）單樁豎向承載力特征值Ra=Rsa+Rpa[1]，式中：

Ra-單樁豎向承載力特征值；

Rsa-樁側土總摩阻力特征值；

Rpa-樁端承載力特征值。

3 基礎選型

根據現場地質情況，填土超過15m的場地范圍考慮了兩種可行的基礎方案：機械鉆孔樁，強夯+筏板基礎。

以下對兩種方案進行介紹。

3.1 機械鉆孔樁

鉆孔灌注樁是使用電動鉆孔機械鉆孔，待成孔深度達到設計要求后進行清孔、放入鋼筋籠，然后在孔內灌注混凝土而成樁。其工作特點如下：

（1）施工時基本無噪音、無振動、無地面隆起或側移，因此對環境和周邊建筑物危害小；

（2）大直徑鉆孔灌注樁直徑大、入土深。

（3）對于樁穿透的土層可以在孔中作原位測試，以檢測土層的性質。

（4）擴底鉆孔灌注樁能更好地發揮樁端承載力。

（5）經常設計成一柱一樁，無需樁頂承臺，簡化了基礎結構形式。

（6）鉆孔灌注樁通常布樁間距大，群樁效應小。

（7）某些利用“擠擴支盤”鉆孔灌注樁可以有效減少樁徑和樁長，提高樁的承載力，減少沉降量。

（8）可以穿越各種土層，更可以嵌入基巖，這是別的樁型很難做到的。

（9）施工設備簡單輕便，能在較低的凈空條件下設樁。

（10）鉆孔灌注樁在施工中，影響成樁質量的因素較多，質量不夠穩定，有時候會發生縮徑、樁身局部夾泥等現象，樁側阻力和樁端阻力的發揮會隨著工藝而變化，且又在較大程度上受施工操作影響。

（11）機械鉆孔樁有機械旋挖樁、機械正反循環鉆孔樁等多種成孔機械。

3.2 強夯+筏板基礎

圖1 機械鉆孔樁

圖2 強夯

圖3 筏板鋼筋

強夯是利用重錘的自由落下給地基以沖擊和振動，從而提高地基的強度，降低其壓縮性，適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土、粘性土、素填土及雜填土等地基。強夯對于上部結構層數較低、荷載較小、填土厚度較為均勻且基巖面起伏平緩的大面積淺層填土地基處理具有較好的適用性、經濟性、施工易操作性，其設備簡單，施工方便，節約三材。

筏板基礎，由底板、梁等整體組成。地基承載力較弱，常采用混凝土底板，承受建筑物荷載，形成筏基，其整體性好，能很好地抵抗地基不均勻沉降。筏板基礎分為平板式筏基和梁板式筏基，平板式筏基支持局部加厚筏板類型；梁板式筏基支持肋梁上平及下平兩種形式。一般說來地基承載力不均勻或者地基軟弱的時候用筏板基礎。而且筏板型基礎埋深比較淺，甚至可以做不埋深式基礎。

4 施工措施及技術要求

4.1 機械鉆孔樁

機械鉆孔樁需埋設護筒，以導正鉆具、控制樁位、防止孔口坍塌。

遇有大石塊、廢鐵等障礙物時，應先挖除或采取其他措施處理。

遇到新近填土易坍塌時，應用泥漿進行護壁，成孔前需準備大于鉆孔容積1.2～1.5倍的泥漿。

雜質填土層，遇有大量磚、瓦、亂石，可采用耙式鉆頭。遇有混凝土塊、條石等障礙物，可采用筒式鉆頭，鉆進過程中適當加水[2]。

4.2 強夯+筏板基礎

（1）強夯置換后作淺基礎的技術要求

強夯的加固深度一般在6～7m左右，且在鋪填料前，應清除或處理場地內填土層底面以下的耕土和軟弱土層。

強夯處理后的填土地基受周邊環境、降雨等自然條件的影響較大，同時管網及防水施工也對填土地基有一定的擾動影響，應對場地管網情況有充分了解，做好應對措施。

強夯處理范圍應大于建筑物基礎范圍。每邊超出基礎外緣的寬度宜為設計處理深度的1/2至2/3，并不宜小于3m。

施工周期長，對施工單位技術水平及現場管理質量要求較高。

強夯處理后的地基必須進行現場載荷試驗進行檢測，確定其地基承載力及變形模量，且應在強夯施工后間隔1～2周后方能對地基處理效果進行檢驗。

（2）筏板基礎的技術要求

筏板基礎施工，混凝土澆筑完畢，應灑水養護的時間不少于7d。

5 工程經驗

對于已采用此兩種基礎形式的已建工程，已有工程實例供參考。

（1）龍湖·江與城7-5，6-7地塊[機械成孔灌注樁]

7-5地塊為4層低層住宅，6-7地塊為9層花園洋房，15m以上深度的樁采用機械成孔鉆孔樁。7-5地塊填土時間較長，開挖過程無坍塌現象；6-7地塊填土時間較短，每百根樁約有3～5根出現局部樁孔坍塌現象。實際施工時，因無相應施工準備措施，局部樁坍塌無法成孔，后采用混凝土護壁等措施處理后成孔，塌孔后的單樁成孔周期約5～7d。

（2）重慶北部再生資源回收利用基地[機械成孔灌注樁]

多層廠房，新近填土約10～15m深。施工中部分樁有成孔坍塌現象，場地周邊空曠無構筑物，采用強夯填土后機械開挖的施工措施。強夯費用約12元/m2，增加的強夯費用與泥漿護壁、重新開挖等費用相當。工期上，強夯20多根樁的時間為3d。強夯實施后，效果顯著，一次成孔率大為提高，節省了工期。

（3）重慶南川名潤廣場[機械成孔灌注樁]

屬于靠近貴州地區的典型喀斯特地貌，有密集小型溶洞。機械鉆孔灌注樁開挖過程中，約60%樁有空洞、巖壁坍塌現象。對于小孔洞，采用灌注混凝土的措施；對于巖壁坍塌，采用鋼套管的施工措施。成本較高，工期較長，但是解決了復雜地質情況下的樁基施工，施工質量得到保證。

（4）貴州赫章移動通訊樓[筏板基礎]

貴州地區典型的喀斯特地貌，軟土地區，承載力僅80kPa，厚達50m以上。上部結構為4層框架結構，基礎采用地基換填+筏板的形式。因建筑方案局部筏板較小，荷載偏置，結構整體有少許不均勻沉降（規范允許范圍內），整體沉降最大值小于100mm。筏板基礎剛度大，上部結構完整，滿足使用功能要求。

6 工程情況

該工程部分地質情況屬于典型的重慶地區的高填方區。其特點為：填土松散、空隙大、級配差、采用鉆孔樁存在塌孔嚴重、沉渣過厚、大的塊面無法鉆進。

采用機械鉆孔樁，遇到塌孔等情況時，應采用泥漿護壁的措施。當泥漿無法護壁時，可采用粘土回填塌孔范圍，或采用低標號混凝土回灌的方式阻塞塌孔，再次重新鉆孔[3]。

對于空曠地區，也可采用機械夯實填土的方式，解決表層土塌孔的問題。另外，對于高填土的區域，宜采用機械旋挖樁，不宜采用機械正反循環鉆孔樁。

采用筏板基礎時，也需要對填土進行地質情況處理。一般的地基處理有效加固深度僅在6m左右，下臥層存在自重固結沉降的問題、有效加固深度范圍內附加應力引起的變形問題、填土級配不良引起的均勻沉降問題等。易出現整體傾斜的情況。因此，對地基處理的要求較高。

考慮以上情況，我們對該場地的基礎選型如下：

（1）高層住宅區域

10#，11#，12#，14#樓中風化基巖埋藏較淺，可以采用嵌巖基礎或人工挖孔樁。13#樓區域有超過15m的填土，應采用機械旋挖樁。

（2）部分填土較深的低層住宅區域

這部分低層住宅主要位于場地的東部臨湖區域（圖4）。其中，有4棟共20戶處于15m以上填土區；有3棟的8戶處于15m以上填土區。

（3）部分填土較淺的低層住宅區域

除上述以外的低層住宅填土厚度小于15m，可以采用淺基礎或者人工挖孔樁。

7 結論及建議

根據以上基礎形式分析比較，結合已建工程經驗，我們的建議如下：

（1）高層住宅荷載大，持力層應選擇中風化基巖，13#樓采用機械成孔灌注樁，10#，11#，12#，14#樓采用嵌巖基礎或人工挖孔樁。

（2）低層住宅荷載較小，大部分可以采用淺基礎和人工挖孔樁。根據規范要求，“統一結構單元范圍內，基礎的持力層應相同”。僅4棟樓完全處于15m以上填土區，可考慮筏板基礎或機械鉆孔灌注樁。

（3）采用機械成孔灌注樁時，施工單位應制定詳細的施工設計方案。對于易坍塌的填土區域，宜采用泥漿護壁鉆孔樁，其余采用旋挖成孔灌注樁。

（4）對于填土坍塌的情況，尚應采取相應施工措施。現有可行的措施包括泥漿護壁、強夯填土后開挖等措施。

（5）局部較深的基坑可能位于常年水位以下，需采取水下灌注施工工藝。

隨著施工工藝及經濟的發展，人工費用在施工成本的比例不斷增加，重慶地區原有大量采用人工挖孔樁的施工工藝成本不斷上升，特別是遇到高填土區、地下水豐富等不良地質條件影響時，人工挖孔受到較大的局限。機械成孔灌注能夠在這些復雜地質條件下，快速施工，節省工期和施工成本，減少安全隱患，將成為一種替代人工挖孔的基礎施工工藝。基礎設計時，應結合場地情況和甲方需求，方案階段合理選擇施工工藝，為基礎施工圖的設計提供依據。

圖4 基礎選型范圍圖

[1]重慶市建設委員會.DBJ50-047-2006建筑地基基礎設計規范[S].2006.

[2]全國地質礦產標準化技術委員會探礦分技委.DZ/T 0155-95鉆孔灌注樁施工規程 [S].北京：中國標準出版社，1995.

[3]吳偉立.旋挖鉆在泥漿護壁成孔灌注樁施工中注意事項[J].山西建筑，2012(1)：66.