淺談風化基巖高層建筑物地基處理方案的優(yōu)化

余 磊

（新疆額爾齊斯河流域開發(fā)工程建設管理局 新疆 烏魯木齊 830000）

地基與基礎工程是建筑施工的主導工程之一，也是建筑施工技術最為復雜、難度最大、工期最長、占投資最多的分部工程，其施工質(zhì)量的好壞，直接影響到建筑物的安危和壽命、施工成本和工程整體的順利進行。衡量一個地基處理方案的優(yōu)劣，不僅要看方案是否性能優(yōu)越，安全可靠，還要看方案是否經(jīng)濟合理，經(jīng)濟指標往往是衡量方案的重要指標，尤其是在新疆的地質(zhì)條件下，對于高層建筑的深基坑支護方案進行合理性的優(yōu)選更是尤為必要。

1 工程概況

新疆額河大廈工程總建筑面積約5.1萬m2，建筑形式包括：主樓、裙房及地下部分。主樓地上25層，裙房地上1層～3層，地下 3層，±0.00標高相當于841.40m，基礎底標高－14.90m～15.70m；場地地面高程在840m～846m，基礎埋深在自然地面以下14m～20m，結(jié)構(gòu)類型屬于框剪結(jié)構(gòu)，基坑側(cè)壁安全等級為一級。

2 環(huán)境條件概況

新疆額河大廈工程，位于烏魯木齊市水磨溝區(qū)，天山北麓，準噶爾盆地南端，環(huán)山帶水，沃野廣袤。區(qū)域?qū)僦袦貛Т箨懶愿珊禋夂颍昶骄邓繛?94mm，最暖的七、八月平均氣溫為25.7℃，最冷的一個月平均氣溫為-15.2℃，春秋兩季較短，冬夏兩季較長，晝夜溫差大。水磨溝區(qū)位于烏魯木齊市東北部，區(qū)域面積121.7km2，轄8個街道辦事處，總?cè)丝?5.5萬人。大廈工程場地東距安居南路15m，巖層穩(wěn)定性良好，放坡處理；南側(cè)約12m有多層建筑民宅，此處為支護的重點，重點考慮民房的安全穩(wěn)定；西側(cè)距在建高層住宅樓約10m，由于在建高層管道開挖有部分回填土層需做相對強度的支護；北側(cè)為小區(qū)道路次入口（距離天然氣管線約4m），在管線外移后作為人行和運輸車輛的通道，考慮動荷載和重力壓力進行支護。

本工程基坑周圍有道路、建筑物和地下管線，場地內(nèi)地形高差較大，巖層在基坑南側(cè)為順坡關系。

3 巖土工程條件

工程建設場地為基巖淺埋區(qū)，地貌屬山前剝蝕緩坡地帶，場地總體地勢南高北低。地層從上到下分為雜填土、風化基巖，巖性參數(shù)見表1，分布情況如下：

（1）雜填土（表土）：在場地內(nèi)較為普遍，雜色，層厚0.3m～3.2m，主要成分為粉土、礫石等，局部含較多磚塊、混凝土塊等建筑垃圾，松散～稍密狀，稍濕。

（2）風化基巖：在場地普遍分布，為場地主要地層，巖層呈單斜構(gòu)造，產(chǎn)狀約300°∠75°，巖性為泥質(zhì)砂巖、泥巖等軟巖，局部夾有砂巖，黃褐色、灰色、灰黑色。根據(jù)風化強度將風化基巖分為：①-1強風化基巖：層頂深度為0.3m～3.2m（層頂高程837.50m～847.82m），層厚5.3m～10m。上部巖芯主要呈碎塊狀，結(jié)構(gòu)大部分破壞，礦物成分顯著變化，人工挖掘困難，干鉆不易鉆進，局部頂部0.2m～0.4m，呈全風化狀；下部可見5cm～10cm短柱狀巖芯。由相鄰建筑開挖的基坑內(nèi)觀察，巖體結(jié)構(gòu)呈層狀，一般為中厚層，局部夾有5cm～15cm厚的軟弱炭質(zhì)泥巖（煤線），風化裂隙發(fā)育，巖體呈破碎～較破碎狀，基本質(zhì)量等級為Ⅴ類。剪切波速306m/s～467m/s。工程性質(zhì)較好，可作為較好的地基基礎持力層。②-2中風化基巖：在場地內(nèi)普遍分布，層頂深度7.1m～11.2m（層頂高程831.60m～837.90m），可見層厚7.4m～24.4m，最大勘探探度35m范圍內(nèi)未揭穿，巖芯多呈10cm～35cm柱狀，局部泥巖、炭質(zhì)泥巖（煤線）遇水軟化呈碎塊狀。鉆探進尺較慢，干鉆難以鉆進，結(jié)構(gòu)部分破壞，礦物成分顯著變化。巖體層理、風化裂隙較發(fā)育，巖體較完整，基本質(zhì)量等級為IV類。剪切波速596m/s～939m/s。工程性質(zhì)好，可作為良好的地基基礎持力層及下臥層。

4 基坑支護方案

基坑圍護方案的選取在考慮工程造價、工期、施工操作可行性和方便性的同時，特別需要嚴格控制基坑與地下室施工過程中產(chǎn)生的變形，降低對周邊道路、管線、建筑物的影響，確保整個工程順利實施。

表1 巖土參數(shù)指標表

圖1 方案二地基支護布置示意圖

4.1 基坑支護設計方案

本工程基坑支護采用排樁+放坡護面的支護體系，在對場地西南地勢高地段挖土放坡、卸荷處理后，北側(cè)、南側(cè)、西側(cè)基坑支護采用排樁結(jié)合錨樁，東側(cè)采用放坡護面處理。

（1）方案一：中北側(cè)、南側(cè)、西側(cè)采用大量支護排樁和錨樁，東側(cè)采用放坡護面，上部坡面土釘護坡處理，下部坡面設噴錨護面，西南側(cè)采用放坡土釘和噴漿護面處理。支護結(jié)構(gòu)中支護樁、錨樁及冠梁、拉梁混凝土強度為C30，支護樁樁身混凝土強度為C40；主筋均采用 HRB400，箍筋采用HPB300；基坑壁采用噴錨護面處理，巖錨采用Φ22HRB400鋼筋（土層中采用φ48鋼管），橫豎向間距2m，并與拉結(jié)鋼筋焊接，底層鋪200mm×200mm冷拔絲網(wǎng)片。噴射面板厚度50mm～80mm，強度等級M10。本方案的總投資約600萬元。

（2）方案二：東側(cè)采用放坡護面處理，西北角采取錨桿加排樁結(jié)合處理，其他地段均可采取錨桿放坡支護處理。西北側(cè)設計支護排樁10根，間距2m，樁身長9m，入土深3m；南側(cè)采用排樁加三道錨索處理，設計樁長12m，間距4m，樁長深12m，入土深 4m；東側(cè)放坡段長度約70m，采用退臺放坡處理，上、下部坡面土釘護坡加錨索處理，面設噴錨護面。支護結(jié)構(gòu)中支護樁及冠梁混凝土強度為C40。基坑壁采用噴錨護面處理，巖錨采用Φ28HRB400鋼筋，并與拉結(jié)鋼筋焊接，底層鋪Φ6@200鋼筋網(wǎng)片。噴射面板厚度80mm，強度等級為M10。考慮到施工期可能出現(xiàn)基巖裂隙水，可局部布置排水孔，間距5m，孔徑8cm，深孔1m。本方案的總投資約300萬元。詳見圖1。

4.2 基坑支護方案優(yōu)選

基坑支護方案的比選一般需考慮基坑方案的科學性、基坑支護系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性、基坑施工的復雜性、基坑支護方案的經(jīng)濟性等方面，本工程的兩個方案均具有可靠穩(wěn)定性。

方案一采用保守穩(wěn)定性的設計理念，優(yōu)點是從基坑的東、南、西、北面全部采用大量的排樁、土釘護坡和掛網(wǎng)噴護，保證了基坑穩(wěn)定性和可靠性；缺點是沒有很好地與地質(zhì)勘測結(jié)果相結(jié)合，增加了施工工序的復雜性和施工工期，進而增加了工程的投資成本。

方案二采用的設計理念具有一定的創(chuàng)新性，從實際情況出發(fā)，很好地與地質(zhì)勘測結(jié)果相結(jié)合，充分考慮了本工程的地質(zhì)條件，基坑南側(cè)、北側(cè)考慮到壓力荷載和動力荷載的影響因素較大，采用方案一的基坑支護形式，以保證整個建筑的安全穩(wěn)定性；其他巖層穩(wěn)定、荷載壓力相對較小的區(qū)域，在保證安全系數(shù)達到設計規(guī)范標準的情況下，適當?shù)募哟笈艠丁⑼玲斪o坡的間距，以減少施工工序的復雜性，縮減施工工期，進而降低了工程的投資成本。

綜上所述，基坑支護方案二從技術可行性、安全可靠性方面考慮是可行的，從節(jié)約投資成本、加快施工進度的角度考慮，是優(yōu)選的，因此，本工程的基坑支護方案采用方案二。

5 結(jié)語

在工程實踐中，合理分析地基基礎對建筑物的影響程度，決定了工程的安全性和經(jīng)濟性。大部分工程項目存在多種地基處理的方案，并且均可滿足安全可靠性及建筑規(guī)范的要求，由于地基基礎支護方案的設計是整個建筑工程的重中之重，設計單位一般會采用安全保守的設計理念，確保地基的穩(wěn)定性；但從方案的經(jīng)濟合理性考慮，在多種方案設計中，優(yōu)選出安全穩(wěn)定性高，投資造價低的設計方案是非常有必要的，其更符合建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需求。陜西水利

[1]陳懋.淺談建筑地基基礎工程[D].云南：云南科技信息職業(yè)學院，2011：1-16.

[2]李靜，仝興華.深基坑支護結(jié)構(gòu)的安全度分析[J].勘察科學技術，2005（1）:13-14

[3]陶莉.基坑支護方案優(yōu)選研究[D].浙江：浙江大學建筑工程學院,2007:1-63.

[4]胡強等.深基坑支撐體系可靠度計算研究[J].河海大學學報（自然科學版），2003（31）:674-677.