高層住宅特殊地基處理方法研究

孟明明 李大波

（機械工業第六設計研究院有限公司，河南 鄭州 450007）

我國很多城市歷史悠久，在城市建設過程中，常常在工程項目建設范圍內地下發現古墓、古井、地道等特殊地質情況。而工程建設中，建筑地基的安全與穩定是十分重要的。建筑物的地基如果存在安全隱患，往往導致上部建筑出現開裂、沉降、傾斜現象，嚴重時還可導致上層建筑物的倒塌。地基處理的作用主要是采用合理的地基處理方法以改善地基條件，消除地基不利地質影響，確保地基基礎及上部結構的安全與穩定。

1 特殊地基概況

某高層住宅項目中，其中一棟建筑在基坑施工開挖至筏板底標高時，工程技術人員現場踏勘發現，主樓基礎范圍內有一口古代枯井，井口直徑約2 米，位于主樓基礎筏板基礎南側邊緣處。

經勘查，依據鉆探、靜力觸探結果，在勘探深度范圍內，本場地地層分為12 個地質單元層。結合地區經驗，經綜合分析確定各層土承載力特征值fak 及壓縮性評價見表1：

表1 各層土承載力特征值及壓縮模量

工程技術人員通過簡單測量發現，此枯井下部空間逐漸擴大。為明確枯井底部尺寸及井底是否存在淤泥土等不良土層，施工單位從枯井南邊進行挖開，挖開后發現枯井深度約8 米，其下有約1 米淤泥土，井底部呈倒扣碗型，底部最大直徑約8 米。

2 地基方案分析與論證

經與現場施工人員，監理工程師以及勘察單位技術人員共同協商，一致認為此枯井需要進行回填處理。該項目主樓為33 層高層住宅，筏板底部壓應力較大，枯井呈上窄下寬型，底部空間較大，直接采用素土回填恐無法壓實。經過反復論證，決定將枯井上部挖開，到井底按10%放坡，清除井底虛土及淤泥后進行回填處理。因回填厚度約9 米，回填深度較深，如果采用粉質粘土回填，短時間內將不能滿足承載力和地基穩定性的要求，故不考慮粉質黏土回填后進行CFG樁處理的地基方案。為保證回填質量，防止回填土下沉，設計單位提出兩種回填方案進行比較選擇，論述如下：

2.1 二八灰土回填方案

該方案可采用機械分層夯實或壓實的方式，回填材料采用二八灰土，分層厚度可取200～300mm，壓實系數不小于0.95，壓實后地基承載力不小于180kPa。二八灰土回填至樁頂標高以上不小于300mm。二八灰土墊層以上可采用素土回填，其回填厚度及技術要求應滿足CFG 樁樁機施工及成孔要求。二八灰土的土料宜用粉質粘土，不宜用塊狀粘土和砂質粉土，不得含有松軟雜質并應過篩，其顆粒不得大于15mm。石灰宜用新鮮的消石灰，其顆粒不得大于5mm。二八灰土回填完畢后按照《建筑地基處理技術規范》的相關要求進行施工質量檢驗，并由勘察、設計、監理、建設部門確認后進行下一步的施工工序。

灰土墊層采用平碾或振動碾，墊層的施工方法，每層壓實遍數宜通過現場試驗確定。灰土墊層分層施工，墊層上下兩層的縫距不得小于500mm，且接縫處應夯實密實，灰土拌和均勻后，應當日鋪填夯壓，灰土夯壓密實后，三天內不得受水浸泡，墊層施工竣工驗收合格后，應及時進行CFG 樁的施工。

地基質量的檢測應分層進行，每層的壓實系數符合設計要求后鋪填上層，采用環刀法檢測選擇在每層墊層厚度的2/3 深度處。檢測點數量為每50 平方米不少于1 個點，竣工驗收采用靜載荷試驗檢驗墊層承載力，每個單體工程不宜少于3 個點。

采用該方案優點是二八灰土土體穩定性、密實性好，有利于提高回填土承載力及防止沉降。缺點是二八灰土固結后硬度較高，不利于后期CFG 樁的鉆孔，導致CFG 樁施工困難。

2.2 素土回填灰土擠密樁方案

該方案采用素土回填，土料采用粉質粘土，土料中有機含量不得超過5%，碎石最大粒徑不宜大于50mm，壓實系數不小于0.95。回填完畢后采用灰土擠密樁加密回填土，以提高承載力及防止沉降。灰土擠密樁樁孔內灰土填料，其消石灰與土的體積配合比取為2∶8。土料選擇粉質粘土，土料中的有機物含量不應超過5%，且不得含有凍土，渣土垃圾粒徑不應超過15mm。石灰可選新鮮的消石灰，粒徑不應大于5mm， 消石灰的質量應合格，有效CaO 及MgO 含量不得低于60%。孔內填料應分層回填夯實，填料的平均壓實系數不低于0.97，其中壓實系數的最小值不低于0.93。樁孔直徑取500mm，按正方形布置1200X1200mm（考慮后期CFG 樁的間距間隔布置），有效樁長不小于10m，施工樁頂標高高出設計樁頂標高不小于400mm，以第4 層（應挖除垃圾土層）為基底持力層，以第8 層粉土層為樁端持力層，樁端進入該土層深度不小于500mm。樁頂標高以上設置300mm 厚的褥墊層，墊層采用二八灰土，壓實系數不低于0.95，壓實后地基承載力不小于180kPa。

成孔和孔內回填夯實的施工順利宜為從外向里間隔1～2孔依次進行，向孔內填料前，孔底應夯實，并應檢查樁孔的直徑，深度和垂直度，樁孔的垂直度允許偏差為1%，孔中心距允許偏差為樁距的5%，檢驗合格后，向孔內分層填入篩好的灰土，分層夯實至設計標高。

樁孔質量檢測在成孔后及時進行，所有樁孔均需檢測并做出記錄，檢驗合格后方可進行夯填施工；隨機抽樣檢測夯后樁長范圍內灰土的平均壓實系數，抽檢的數量不應少于樁總數的1%，且不得少于9 根；抽樣檢驗處理深度內樁間土的平均擠密系數，檢測探井數不應少于總樁數的0.3%，且每項單體工程不得少于3 個。承載力檢驗應在成樁后14d～28d后進行，檢測數量不應少于總樁數的1%，且每項單體工程復合地基靜載荷試驗不應少于3 點。

此方案優點是采用素土回填，有利于后期CFG 樁的鉆孔成孔，CFG 樁施工方便。缺點是需采用灰土擠密樁加密土體，因處理范圍較小，設備進場及施工不便且費用較高，灰土擠密樁的檢測較為麻煩且施工時間較長。

2.3 方案比較分析

此兩種方案通過項目相關各方就施工合理性、方案經濟性、時間及周期等綜合考慮，認為本項目采用第一種方案，即二八灰土分層回填后CFG 樁處理的方案更為合理可行。同時施工中注意合理安排CFG 樁施工時間，建議枯井采用2∶8回填完1～2 天內即進行枯井范圍內CFG 樁的施工。 因為此時灰土尚未完全固結，強度較低，利于CFG 樁的鉆孔施工。因枯井較深，井壁放坡較陡，分層回填施工時應做好防護措施，注意施工人員的安全。

3 實踐驗證

二八灰土分層回填后CFG 樁具體處理方案如下圖所示：

經過施工單位的精心施工，該工程枯井的地基處理及CFG 樁復合地基經檢驗符合設計和規范要求，能夠滿足上部結構承載力及穩定性需要，設計及施工結果達到了預期的效果，具有良好的經濟和社會效益。

4 結語

城市建設中地基處理往往遇到類似本文出現的枯井等特殊地質現象，采用二八灰土回填方案并進行CFG 樁施工，可以有效處理這種地質缺陷。但是任何一種地基處理的方案都不是萬能的，地基處理的技術也在不斷的完善和改進，遇到不同的特殊地質條件，還需要根據不同的特殊情況做出相應的合理完善的地基處理方案，因地制宜，使地基處理既能滿足承載力和穩定性的要求，又具有良好的經濟性和較高的效率。