太原某項目地基處理方案選型淺析

許 明

(太原市長風商務區管理中心，山西 太原 030006)

0 引言

太原市區內常見需特殊處理的場地為液化場地和濕陷場地，液化場地集中分布于汾河兩岸一級階地，濕陷性黃土場地集中分布于太原西山和東山山麓。在實際工作中，對液化場地的地基處理方式選型，一直是各個勘察、設計及建設單位所重視并感覺為難的工作，因為此項工作直接影響著整個工程的成本和進度。下面就以太原某項目為例，進行具體闡述。

1 項目概況

該項目位于平面為矩形，外輪廓尺寸較大，長80.7 m，寬60.0 m，地上9層，地下1層，建筑總高度45.6 m，主體結構類型為框架剪力墻結構，基礎埋深5.2 m，預估基底壓力為220 kPa。設計室外地面標高為789.0 m。

2 場地地質條件簡要描述

表1 各土層情況表

3 地下水

場地地下水類型屬孔隙潛水，主要由側向徑流補給和大氣降水補給。豐水期穩定水位介于地表以下2.9 m～3.2 m，水位標高786.10 m～786.81 m。水位隨季節性變化幅度為1.0 m。

4 場地液化情況

該建筑場地類別為Ⅲ類。主要液化層為第②層粉土，第③1層中砂及第④層中砂，該場地為輕微液化。具體鉆孔液化指數見表2。

表2 地基土液化判別計算結果

5 地基處理選型

對于地基處理選型，我們一定是遵循先易后難的原則，難易主要取決于施工成本、施工進度、施工條件等三個方面。往往要通過多方面比對，才能從多個備選的方案中選取出最優的方案來。下面就根據該項目具體情況，對地基處理方案選型的思路進行分析。

5.1 天然地基

1)該場地為輕微液化場地，建筑抗震設防類別為丙類。根據GB 50011—2010建筑抗震設計規范(2016年版)第4.3.6條規定，相應抗液化措施為“基礎和上部結構處理，亦可不采取措施”，天然地基的使用前提條件是滿足的。

2)該項目基底標高為783.8 m，預估基底壓力為220 kPa(建立在筏板基礎上)，天然地基持力層為第②層粉土(地基的均勻性滿足)，承載力特征值為95 kPa，按照GB 50007—2011建筑地基基礎設計規范式5.2.4：

fa=fak+ηbγ(b-3)+ηdγm(d-0.5)。

對天然地基承載力進行深寬修正，修正后地基土承載力特征值為230 kPa，天然地基承載力要求可滿足設計要求。

3)該項目屬于體型簡單的高層建筑，按GB 50007—2011建筑地基基礎設計規范中地基變形允許值控制。基底附加壓力為140 kPa，經沉降計算并結合當地實測經驗，預估天然地基總沉降量約為300 mm，約超出規范要求的50%。就變形控制而言，天然地基并不適用。

5.2 復合地基

既然天然地基承載力基本滿足，但變形不能夠滿足規范要求，從節約成本的方面考慮，我們可以繼續考慮采用復合地基來達到減小建筑物變形的目的。

根據場地條件，可選的復合地基形式有振動沉管碎石樁、水泥土攪拌樁和CFG樁。

振動沉管碎石樁既可以通過擠密樁間土達到消除液化的效果，也可以提高地基承載力和減小沉降，但由于工藝原因，它施工產生的噪聲與振動很大，不適合市區人口密集的地方使用。再者，該項目工期緊張，碎石樁處理后樁間土承載力恢復期較長，根據當地經驗，28 d后的復合地基承載力檢測值往往不能夠達到設計所要求的數值。從建設單位角度出發，不希望這個檢測周期太長，所以振動沉管碎石樁復合地基方案對此項目不是很適用。

水泥土攪拌樁可以提高地基承載力和減小沉降，但是不能處理液化，最主要的是JGJ 79—2012建筑地基處理技術規范第7.3.2條規定“在腐蝕性環境中以及無工程經驗的地區適用時，必須通過現場和室內試驗確定其實用性”，此條規定的原因是水泥在腐蝕性土層中有可能不凝固或發生后期崩解，安全隱患極大。該項目土對混凝土結構腐蝕等級為弱腐蝕性，所以安全起見，不建議采用該方法。

CFG樁是太原地區常見的地基處理方法，工藝成熟，結果可靠，無論是提高地基承載力還是減小沉降，效果都很明顯，該場地比較適用。針對該工藝不能夠消除場地液化，只要采取基礎和上部結構處理即可(即采用筏板基礎等)。

5.3 樁基礎

如果考慮復合地基處理效果不明顯，項目有特殊要求，需采用更高要求的抗液化措施時，可采用樁基礎。樁基礎對于提高地基承載力和減小沉降的效果是毋庸置疑的，但和復合地基相比較，其主要劣勢為造價高，可作為復合地基的備選方案。常用的樁基礎包括鋼筋混凝土灌注樁和高強預應力混凝土管樁兩種。

針對輕微液化場地，采用樁基礎時需要重點注意的有兩點：

1)如果采用灌注樁，該項目承臺底面上下均位于液化土層中，根據JGJ 94—2008建筑樁基技術規范第5.3.12條規定，第②層粉土，第③1層中砂及第④層中砂土層液化影響折減系數取0。

2)如果采用高強預應力管樁(PHC)，由于靜壓管樁對樁周土有擠密作用，因此液化折減系數應根據樁基完工后樁間土的標貫擊數確定。另需提前預防由于本場地砂層較厚，采用管樁可能有成樁困難情況，需要進行引孔。

6 CFG樁復合地基分析

該項目最終采用的是CFG樁復合地基處理方式，其設計參數為樁徑400 mm，樁長22.0 m，樁間距1.50 m，正方形布置，樁端持力層為第⑥層中砂層(非液化土層)。采用素混凝土樁，樁身強度等級為C25。

根據勘察報告的土層參數，理論計算值為單樁豎向抗壓承載力特征值Ra為700 kN，復合地基承載力特征值fa為350 kPa。設計要求單樁豎向抗壓承載力特征值Ra為660 kN，復合地基承載力特征值fa為280 kPa。

該項目對CFG樁進行了試樁承載力檢測，檢測結果見表3，表4。

表3 CFG樁單樁靜載試驗結果

表4 CFG樁復合地基靜載試驗結果

根據單樁豎向抗壓靜載試驗結果，我們可以得出以下兩個結論：

1)從樁周(端)土阻力方面考慮，實際發揮阻力稍大于勘察報告提供的參考值，分析原因是樁端位于第⑥層中砂層，持力層較好，反作用于樁側阻力發揮效果好。

2)從施工質量方面來看，基底開挖一次到位，導致基底土層第②層粉土嚴重擾動，樁間土承載力降低明顯(復合靜載試驗沉降普遍偏大)。

對此CFG樁復合地基方案總體分析，是綜合考慮項目成本、進度、施工難度等眾多因素的最優方案。

7 結語

對于太原地區輕微液化場地丙類建筑的地基處理方案選型，在綜合考慮項目成本、進度、施工難度及受市區土方施工管制嚴格等因素，根據經驗，優先采取對基礎和上部結構處理的措施，地基處理方式選取應盡量選用常規的、成熟的方法，盡量避免出現未知的、不可控的情況。