許昌新區(qū)復(fù)合地基方案探析

邊重九

(河南省地礦局第二地質(zhì)勘查院，河南許昌 461000)

0 引言

許昌新區(qū)是許昌政府重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域，規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)高，以11層～30層高層建筑為主，設(shè)計(jì)上部荷載大，地基土承載力特征值低，不能滿足天然地基要求，需對(duì)地基土進(jìn)行處理。通過(guò)理論計(jì)算，對(duì)常用的地基處理方法優(yōu)化比選，作為復(fù)合地基方案選擇的依據(jù)。

1 許昌新區(qū)地層分布

許昌新區(qū)0 m～60 m鉆探揭露深度范圍內(nèi)，地基土均為第四系沉積土層，由上至下分述如下:①粉土:灰黃色，濕，中密;層厚2．10 m～2．70 m，承載力特征值為 130 kPa。②粉土:黃灰色，濕，中密;層厚3．20 m～4．60 m，承載力特征值為140 kPa。③粉土:灰黃色，濕，密實(shí);層厚3．50 m ～5．60 m，承載力特征值為 140 kPa。④粘土:棕黃色，硬塑;層厚2．30 m～4．70 m，承載力特征值為150 kPa。⑤粉土:灰黃色，濕，密實(shí);層厚5．60m ～8．00m，承載力特征值為170 kPa。⑥粘土:棕黃色，硬塑;層厚3．80 m ～5．10 m，承載力特征值為190 kPa。⑦粘土:褐黃色，硬塑;層厚5．10 m～6．00 m，承載力特征值為210 kPa。⑧粘土:棕黃色，硬塑;層厚5．70 m～6．90 m，承載力特征值為 190 kPa。⑨粘土:褐黃色，硬塑;層厚 8．90 m ～10．30 m，承載力特征值為220 kPa。⑩粘土(Qal+pl3):棕黃色，硬塑;層厚 8．80 m ～10．10 m，承載力特征值為280 kPa。

2 復(fù)合地基方案分析

地基處理主要是提高地基土的承載力，改善變形性能或滲透性能，用豎向增強(qiáng)體置換部分土體，形成由地基土和豎向增強(qiáng)體共同承擔(dān)荷載的復(fù)合地基。目前處理方法有振沖碎石樁、沉管砂石樁、水泥土攪拌樁、旋噴樁、灰土擠密樁、土擠密樁、夯實(shí)水泥土樁、水泥粉煤灰碎石樁、柱錘沖擴(kuò)樁等方法。在許昌有成熟經(jīng)驗(yàn)的樁型為旋噴樁、水泥粉煤灰碎石樁，尤其是水泥粉煤灰碎石樁以處理后復(fù)合地基承載力特征值高，成樁后可以后插筋提高抗水平荷載能力，而得以廣泛使用。

為了更好地推廣水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基處理方法，以規(guī)范設(shè)計(jì)，合理利用，節(jié)約能源為原則，在許昌新區(qū)選取20個(gè)11層～30層高層住宅小區(qū)為參考樣本，通過(guò)理論計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)相對(duì)對(duì)比，為以后設(shè)計(jì)水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基提供合理參考依據(jù)，避免了各個(gè)項(xiàng)目先試樁，后工程樁、不打試樁，盲目加大樁徑和加大樁長(zhǎng)、成樁后復(fù)合地基承載力特征達(dá)不到要求，再重新處理等現(xiàn)象造成的成本和時(shí)間上的浪費(fèi)。

水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基，按新區(qū)規(guī)劃要求，設(shè)地下車庫(kù)兩層，基礎(chǔ)底板埋深為10．0 m左右，按正方形布樁，選取不同的樁徑、不同的樁距計(jì)算復(fù)合地基承載力特征值，依據(jù)JGJ 79-2012建筑地基處理技術(shù)規(guī)范，水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基承載力按下式計(jì)算:

其中，fspk為復(fù)合地基承載力特征值，kPa;m為面積置換率;Ap為樁的截面面積，m2;fsk為天然地基承載力特征值，kPa;β為樁間土承載力折減系數(shù);Ra為單樁承載力特征值，kN;λ為單樁承載力發(fā)揮系數(shù)。

Ra可通過(guò)下式估算:

其中，Up為樁的周長(zhǎng)，m;Li為第i層土的厚度，m;αp為樁端端阻力發(fā)揮系數(shù);qsi為第i層土的側(cè)摩阻力特征值，kPa;qp為樁的端阻力特征值，kPa。

按JGJ 79-2012建筑地基處理技術(shù)規(guī)范要求，20個(gè)參考小區(qū)樣本復(fù)合地基初步設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

當(dāng)混凝土達(dá)到28 d齡期后，按照GB 50007-2011建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范附錄C淺層平板載荷試驗(yàn)要點(diǎn)和JGJ 79-2012建筑地基處理技術(shù)規(guī)范附錄B復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)要點(diǎn)與進(jìn)行靜載荷試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 復(fù)合地基承載力特征值對(duì)照表

通過(guò)對(duì)水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基理論計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比可知，12 m～14 m的樁長(zhǎng)能提供的復(fù)合地基承載力特征值350 kPa～450 kPa，16 m～20 m的樁長(zhǎng)能提供的復(fù)合地基承載力特征值450 kPa～750 kPa，且復(fù)合地基沉降量均能滿足規(guī)范要求。

在新區(qū)規(guī)劃范圍內(nèi)20層以下的高層住宅小區(qū)進(jìn)行地基處理時(shí)應(yīng)首選樁長(zhǎng)為12 m～14 m的水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基，20層～30層的高層住宅小區(qū)進(jìn)行地基處理時(shí)應(yīng)首選樁長(zhǎng)為14 m～20 m的水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基，避免盲目加大樁長(zhǎng)，不能有效地增加復(fù)合地基承載力特征值，且造成嚴(yán)重的材料浪費(fèi)。

3 結(jié)語(yǔ)

在許昌新區(qū)政府要求滿足安全與節(jié)約的前提下，為設(shè)計(jì)提供依據(jù)，選擇適宜本地區(qū)的地基處理方法，更好地發(fā)揮水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基在地基處理中的應(yīng)用，通過(guò)理論計(jì)算復(fù)合地基承載力特征值和靜載荷試驗(yàn)復(fù)合地基承載力特征值結(jié)果對(duì)比，提出按樓層荷載大小優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，控制設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)，達(dá)到了新區(qū)要求的規(guī)范設(shè)計(jì)，合理利用，節(jié)約能源的目的。

［1］GB 50007-2011，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］．

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

［3］GB 50021-2001，巖土工程勘察規(guī)范(2009版)［S］．

［4］夏景和．談地基處理方案的合理確定［J］．山西建筑，2012，38(26):68-69．