大型公共建筑中處理地基方案的選擇及應(yīng)用
——以某圖書信息樓為例

陳龍輝

（廣東工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 廣州 510510）

0 引言

近年來，我國經(jīng)濟快速發(fā)展，建筑工程技術(shù)不斷更新，越來越多的建筑物地下室往深、建筑高度往高方面不斷突破，新的建造技術(shù)經(jīng)過實踐總結(jié)也趨于成熟，更多具有標志性意義的大型公共建筑拔地而起，成為地區(qū)一道亮麗的風景線。作為建筑物的基礎(chǔ)，地基是保證大型公共建筑穩(wěn)定性的前提，在整棟建筑起到基礎(chǔ)性、支撐性和保障性作用。然而，地下部分肉眼難見，地質(zhì)條件復(fù)雜，工程建設(shè)中很多地基需要處理后才能滿足安全性要求，地基處理的方法也越來越豐富成熟。

本文以某圖書信息樓為例，站在建設(shè)方的角度，從安全、經(jīng)濟、施工、進度等方面進行分析比較，選擇適用于該工程的地基處理方案，并通過實踐應(yīng)用，總結(jié)可供類似工程在地基處理方案選擇應(yīng)用的看法和建議，供大家討論。

1 工程概況

某圖書信息樓位于廣州市白云區(qū)，立項總投資約 22 040 萬元，占地 9 616 m2，總建筑面積為 37 364 m2，其中地上 6 層，無地下室，層高均為 4.5 m，建筑總高度 30.45 m，首層架空，框架結(jié)構(gòu)，分為西側(cè)的圖書功能區(qū)與東側(cè)的實訓(xùn)功能區(qū)。

本工程采用天然條形基礎(chǔ)，分 4 個區(qū)域進行施工。在施工一區(qū)土方開挖施工時，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)存在較大面積的軟土層（見圖 1），面積約 2 140 m2。經(jīng)現(xiàn)場勘察及查看原地形圖，軟土區(qū)域為山溝區(qū)，土質(zhì)為較松散狀的坡積粉質(zhì)黏土。通過現(xiàn)場平板載荷試驗，此軟土層承載力特征值約為 90 kPa（遠低于設(shè)計要求的 170 kPa），經(jīng)五方責任主體一致討論決定對該部分的軟土層進行處理，檢測達到設(shè)計要求后進行后續(xù)的施工。處理地基區(qū)域示意圖如圖 2 所示。

圖1 現(xiàn)場開挖的軟土層

圖2 某圖書信息樓處理地基區(qū)域平面圖

2 處理地基方案的比選

根據(jù)廣東省標準 DBJ/T 15－60－2019《建筑地基基礎(chǔ)檢測規(guī)范》［1］，處理地基是為提高地基的承載力、改善變形特性或滲透性質(zhì)，對土體進行人工處理后的地基。結(jié)合本工程的實際情況，現(xiàn)提出水泥粉煤灰碎石（CFG）樁復(fù)合地基、水泥土攪拌樁復(fù)合地基、換填砂石 1 m+注漿等 3 種處理地基方案。

2.1 3 種處理地基方案的具體做法

①CFG 樁復(fù)合地基。單樁的直徑為 400 mm，有效樁長預(yù)估為 6～8 m，總共 149 根。基礎(chǔ) C 20 素混凝土墊層底設(shè)置砂石褥墊層，厚度為 200 mm，由虛鋪 250 mm壓實而成，砂石褥墊層伸出基礎(chǔ)邊 300 mm。

②水泥土攪拌樁復(fù)合地基。單樁的直徑為800 mm，有效樁長預(yù)估為 6～8 m，總共 937 根。水泥采用 42.5 普通硅酸鹽水泥，水泥摻入量不小于 15 %，水灰比約為 0.6。基礎(chǔ)素混凝土墊層底設(shè)置砂石褥墊層，厚度為 200 mm，由虛鋪 250 mm 壓實而成，砂石褥墊層伸出基礎(chǔ)邊 300 mm。

③換填砂石 1 m+注漿。換填 1 m 厚度的 3∶7 級配砂石混合料，范圍是基礎(chǔ)邊伸出 700 mm。注漿管采用 48 mm×3.2 mm 鋼花管，共 442 根，鋼花管插入深度約為 6～8 m。注漿材料是按水灰比約 1∶1 配制 32.5 普通硅酸鹽水泥純水泥漿和 30 波美度納基水玻璃，水泥漿和水玻璃體積比根據(jù)試驗性施工確定，范圍約為1∶0.3～1∶0.5。

2.2 3 種處理地基方案的比較

根據(jù)住房城鄉(xiāng)建設(shè)部行業(yè)標準 JGJ 79－2012《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》［2］，上述處理地基的方案均適合于處理本工程的粉質(zhì)黏土軟土層。下面從安全實用、經(jīng)濟合理、施工可行性、進度要求等方面進行分析比較，如表 1 所示。

表1 3 種處理地基方案的比較

2.3 處理地基的選擇

結(jié)合上述的分析比較，3 種處理地基方案安全實用上均滿足設(shè)計要求，進度方面施工所需時間相近，經(jīng)濟方面水泥土攪拌樁復(fù)合地基造價居中，但施工單位具有豐富的水泥土攪拌樁復(fù)合地基施工經(jīng)驗，施工過程中能更好控制施工質(zhì)量和進度。綜合考慮各種因素，五方責任主體最終選擇采用直徑 800 mm 的水泥土攪拌樁復(fù)合地基對該工程約 2 140 m2的軟土層進行處理，處理地基的施工質(zhì)量經(jīng)檢測合格后進行后續(xù)的施工。

3 水泥土攪拌樁復(fù)合地基的應(yīng)用［3］

施工單位編制了水泥攪拌樁地基處理方案，成立了項目經(jīng)理為組長的項目管理機構(gòu)，由水泥土攪拌樁施工班組進行施工。投入勞動力有 10 人，其中水泥攪拌樁工 6 人，配合工人 4 人。施工設(shè)備有 2 臺 ZGZ-A 型攪拌樁機，2 臺 YCAT180-42 型灰漿泵，由項目經(jīng)理統(tǒng)一協(xié)調(diào)安排樁機走向，同步進行施工。最終施工單位在 15 d 內(nèi)完成了 937 根水泥攪拌樁的施工。

3.1 工藝流程

本工程采用濕法作業(yè)的水泥攪拌樁，水泥采用42.5 R 普通硅酸鹽水泥，摻合比為 12 %～18 %，水灰比為 0.55～0.65。采用重復(fù)攪拌工藝成樁，全樁上、下至少重復(fù)攪拌一次，停漿面高于設(shè)計標高 300～500 mm。基坑開挖時，人工鑿除頂部施工質(zhì)量差的樁頭。復(fù)合地基在樁頂設(shè)置的級配砂石褥墊層厚度為 200 mm，由虛鋪 250 mm 壓實而成，砂石褥墊層伸出基礎(chǔ)邊 300 mm。基礎(chǔ)下墊層采用厚度為 100 mm 的 C15 素混凝土，墊層寬度為超出基礎(chǔ) 100 mm。復(fù)合地基褥墊層示意圖如圖 3 所示，水泥攪拌樁的施工流程如圖 4 所示。

圖3 水泥土攪拌樁復(fù)合地基褥墊層示意圖（單位：mm）

圖4 水泥攪拌樁的施工流程圖

3.2 主要技術(shù)措施

1）專人負責記錄施工現(xiàn)場數(shù)據(jù)，包括漿液的拌制罐數(shù)、外加劑的用量、下沉提升時間、深度。

2）起吊設(shè)備的夾帶度、導(dǎo)向架的垂直度偏差、樁機下鉆提升速度需嚴格控制，樁位偏差控制在 50 mm 以內(nèi)。

3）拌制的漿液需要持續(xù)泵送，預(yù)拌下沉?xí)r若沖水應(yīng)綜合考慮影響后進行。樁的搭接時間間隔應(yīng)小于 12 h，保證搭接質(zhì)量可采取局部補樁或注漿措施。

4）施工時停噴漿需將樁機下沉至停漿點 1 m 之下，恢復(fù)供漿后方可進行提升，若停漿 40 min 以上須立即進行全面清理。

3.3 施工過程中的質(zhì)量控制

1）水泥土攪拌樁施工方案技術(shù)交底應(yīng)在施工前進行，確保施工班組按照方案執(zhí)行。

2）嚴格執(zhí)行進場材料報審、送檢制度，材料須經(jīng)審核合格后才能使用。

3）隨時進行施工記錄的檢查，并對每根樁的質(zhì)量進行評定，檢查發(fā)現(xiàn)有問題或者存疑的樁立即采取補救措施進行處理。

4）施工過程中出現(xiàn)斷送、堵管或遇到特殊地質(zhì)問題，施工人員應(yīng)做好施工記錄，并及時向監(jiān)理單位和設(shè)計單位反映，共同研究處理方法。

3.4 施工過程中的安全管理

1）施工前應(yīng)保證安全防護措施到位，做好安全技術(shù)交底，對于特種作業(yè)人員須持證上崗，嚴格按照規(guī)程進行操作。

2）加強臨時用電和施工機械的管理，專人負責現(xiàn)場的操作、指揮，無關(guān)人員一律不允許進入施工現(xiàn)場。

3）按照應(yīng)急預(yù)案有序處理安全突發(fā)事件。

4）加強現(xiàn)場的文明施工管理，廢水、廢棄、廢渣須經(jīng)處理后才能排放，做好水泥攪拌樁的成品保護及安全防護。

4 處理地基的施工質(zhì)量檢測

水泥土攪拌樁復(fù)合地基施工完，在合理的間歇時間后，檢測單位按照建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督部門批復(fù)的地基基礎(chǔ)檢測方案進行了處理地基的施工質(zhì)量檢測。

4.1 樁身質(zhì)量檢測結(jié)果

本工程采用鉆芯法檢測的樁數(shù)為 3 根，結(jié)果均達到設(shè)計要求。其中，①樁身完整性類別：均為為 II 類樁；②樁身強度：檢測樁樁身強度為 1.7～2.5 MPa，滿足設(shè)計要求 1.2 MPa；③樁長：樁長偏差在 -0.00 m 范圍，檢測樁實際有效樁長與施工方提供樁長基本相符；④樁端持力層：檢測樁鉆芯孔揭露樁端持力層巖性均為粉質(zhì)黏土，滿足設(shè)計要求（粉質(zhì)黏土或強風化礫巖）。

4.2 承載力檢測結(jié)果

單樁豎向抗壓靜載試驗檢測的樁有 2 根，結(jié)果表明各檢測樁的單樁豎向抗壓極限承載力均為 360 kN，其單樁豎向抗壓承載力均可達到 180 kN，達到設(shè)計要求（180 kN）。

平板載荷試驗共檢測 5 個點（單樁試驗 3 個點，多樁試驗 2 個點）。結(jié)果表明復(fù)合地基的承載力特征值均為 170 kPa，5 個點的極差未超過平均值的 30 %，故該單位工程的復(fù)合地基承載力特征為 170 kPa，達到設(shè)計要求（170 kPa）。

5 結(jié)語

本文以某圖書信息樓處理地基為背景，從安全、經(jīng)濟、施工、進度等方面對水泥粉煤灰碎石（CFG）樁復(fù)合地基、水泥土攪拌樁復(fù)合地基、換填砂石 1 m+注漿等 3 種處理方案進行分析比較，選擇水泥土攪拌樁復(fù)合地基用于該工程部分軟土層的處理。通過施工工藝流程、主要技術(shù)措施、質(zhì)量控制、安全管理等方面詳細介紹了水泥土攪拌樁復(fù)合地基在該工程的實踐應(yīng)用，施工質(zhì)量檢測結(jié)果表明水泥土攪拌樁復(fù)合地基滿足設(shè)計要求，說明此處理方法在該工程應(yīng)用中取得不錯效果，值得在類似工程中進行應(yīng)用。水泥土攪拌樁復(fù)合地基施工過程中應(yīng)嚴格按照工藝流程進行施工，采取相應(yīng)的技術(shù)措施，做好質(zhì)量控制和安全管理，并針對施工過程中出現(xiàn)的問題做好應(yīng)對和處理，這樣才能提高軟土地基的處理效果。此外，軟土地基的處理還有灌注樁、排水固結(jié)等方案，本工程在考慮不變更地基基礎(chǔ)前提下暫未對上述方案進行分析比較，同行可在這方面做進一步的研究。