某別墅區大厚度回填土層基礎設計方案

深圳中航城投資有限公司 深圳 518031

0.工程概況

本工程位于惠州大亞灣經濟技術開發區澳頭鎮進港路。項目總建設用地面積82604㎡，建筑面積252480㎡，別墅區面積約20000㎡，面積占比約8%。別墅采用異形柱框架結構。其建筑層數為3～4層，結構層數4～5層。根據設計別墅區中除少部分樓棟擬建于山腰及山頂中外，其余大部樓棟地處相對地勢低位，結合總平設計要求及周圍市政標高要求，須將低洼之處回填至別墅要求標高。其他如高層、中高層住宅、商業等分項工程因其基礎形式不同于別墅區。故僅對別墅區基礎設計方案進行選型對比。

1.地形與地貌

擬建場地位于白堊系砂礫巖分布區，場地內為斷裂構造通過，區域地質較穩定，場地地貌為低山丘陵及山前沖溝地貌，地形起伏較大。場地的部分區域裸露中風化巖層，而另一部分又被較厚的人工填土石層所覆蓋。

按照設計標高，大部分別墅區主體、道路處于需要大量填土的填方區，填土深度最深為18m左右，填土深度最淺為6m左右。填土下的地層結構依次為全風化巖，強風化巖（淺表土層褪去即為巖石層）。

2.基礎選型

由于別墅層數少、荷載小，要求基礎的承載力不高，一般情況可采用天然基礎。故初估確定可采用以下基礎形式：

①柱下獨立基礎：

優點——結構安全可靠。可不計土體自重

減少基礎底面積荷載，降低造價。

缺點——填土會影響施工進度，此種做法不適于填土過深的情況。

②高強預應力管樁基礎：

優點——結構傳力明確，安全可靠；造價低；施工速度快；填土夯實同時能滿足小區道路行車承載力要求。

缺點——由于此工程填土層以下淺表層即為巖石層，管樁入巖困難，難以滿足要求，且填土層較厚未經有效壓實，僅依靠自重難以湊效，對樁基的側向約束極其有限。后期使用過程中發生不均勻沉降對管線、道路影響較大，且影響美觀。

③筏板基礎：

優點——施工方便，結構整體性好，能較好地抵抗建筑物不均勻沉降。

缺點——對于建筑處于剛柔（部分巖石與部分回填土結合）兼有的基礎地基上時，受力不利。

3.擬采用方案

對于以上所列三種方案中高強預應力管樁基礎方案（方案②）存在明顯的難以克服的缺點，故不采用此種方案。結合現場實際離市區較遠，施工時屬于野外作業，幾乎不受環評約束。地下水位較遠，土較干等有利因素，可以考慮采用強夯法處理回填土作為建筑基礎持力層的方案。另外兩種方案（方案①、③）中均對基礎持力層的承載力及變形有一定的要求，雖有一定的施工難度，但通過嚴格控制施工工藝要求，做好靜載試驗及變形觀測，有可能達到設計要求的效果。

由于該區域地形起伏較大，以至于約8棟聯排別墅以及幼兒園處于山谷低洼處，該范圍回填處理土層厚度由3～18m不等。考慮到強夯處理有效深度一般約8～10m，實際需要處理的厚度超過規范規定的適宜深度。為滿足此區域的回填土層能夠作為相應建筑獨立基礎的基礎持力層，需分層多次強夯。但考慮到實際處理效果以及長期沉降影響，對于建筑的安全使用存在一定的風險。故重點對此處的強夯處理能否作為別墅以基礎持力層進行可行性論證。如采用強夯處理，擬定一個有效的保證效果的應對方案。

4.案例參考

1.金地某項目回填17m厚，強夯處理后經過雨季的作用，強夯后承載力特征值要求為200kpa。經檢驗達到設計要求。

2.深圳外國語學校（7層教學樓），強夯處理深度12～13m，采用筏板基礎，強夯后承載力特征值要求為200kpa。經檢驗達到設計要求。

3.惠州山水江南，為別墅帶架空層，強夯后承載力特征值要求為200kpa。也出現建筑物基礎下壓縮層差異大的情況，經檢驗達到設計要求。

失敗的案例也有，但須同審圖公司溝通并達成一致意見后，最終以檢測實際結果為準。

5.應對措施

以此為目標，組織會同相關領域專家進行該方案《大厚度回填土層強夯處理作為基礎持力層》可行性論證。針對施工過程中可能存在的問題提出應對措施，具體如下：

a.對于建筑物全基礎均直接作用在處理土層上面。建議做筏板基礎，其整體性好，能較好地抵抗建筑物不均勻沉降。

b.對于有建筑平面跨不同力學性能地基區域，即一部分“落在”承載力較高的天然巖層上，而另一部分的的持力層為回填處理后的土層，則須對承載力較好、變形小的區域采用條基超挖（1m深填土），后填土與鄰近的回填層相同處理，以鈍化同一建筑下面持力層的變形差異。

c.垂直沿土層分界面處設置土工格柵（給填土加勁），以調整不均勻沉降。

d.有針對性的選取夯擊點，把建筑物的角點直接設為夯擊點，有效減少差異沉降。

e.鑒于當時處于雨季前期，可趕在雨季來臨之前，處理好土層。利用雨水的浸泡，使得處理后的土層的沉降完成百分之七八十。減少將來的沉降量。

f.回填開山土石，有選擇性的進行回填，土石交替回填（墩體材料中塊石、碎石等粒徑大于300mm的顆粒含量不宜超過30%）。

g.為避免項目局部邊界因處理完成面標高同市政標高有較大的高差而無法通過放坡處理時。應設置可靠的擋土墻以排除強夯土體整體滑移的危險。

h.設計給基礎處理單位提高指標，但基礎設計時取用相對低指標，提高安全冗余度。

i.強夯處理施工前，應選擇代表性的場地三個進行試夯（分別為全回填土區，處理深度大于10m，處理深度不大于10m，以及回填土交接剛性基巖區等三種情況），每個實驗區面積不宜小于20mx20m，

j.單擊夯擊能取4000～6000kN.m，單遍夯擊處理深度不超過5m，總夯擊遍數不宜超過4遍，最后以低能量滿夯2遍。單遍夯擊完成后須預留不小于14天的時間間隔，方可進行下一遍的夯擊施工。同時第1遍的夯擊點間距應較后夯間距偏大。

k.除將建筑4個角點設為夯擊點外，單棟建筑內另須設置不少于3處夯擊點。

l.強夯均勻性檢測時，每300㎡不少于1個檢測點，且總檢測點不少于3點。

m.其余注意事項須滿足《建筑地基處理技術規范》第6章節要求。

n.處理后地基承載力特征值不小于200Kpa。實際基礎設計時地基承載力特征值按照180Kpa取用設計。

o.設立沉降觀測點以檢測完工后的沉降發展。

6.結束語

考慮到強夯處理法技術已經較為成熟，以及結合當地周邊實際工程案例。從概念設計出發作為控制原則，以留有合理的安全冗余度。通過對施工的具體嚴格要求，為此工程基礎合理選用提供的充分的依據。工程已于2012年完工，事后的監測情況來看，其效果達到預期的目標。

參考文獻：

[1].GB 50007-2011 建筑地基基礎設計規范 [M].北京：中國建筑工業出版社.2011

[2] JGJ 79-2012 建筑地基處理技術規范 [M].北京：中國建筑工業出版社.2012

作者簡介：

錢軍，學士，工程師。