蕪湖市某住宅小區膨脹土地基基礎設計研究

王同樂

（江蘇筑森建筑設計有限公司，江蘇 常州 213000）

0 引言

膨脹土在我國分布范圍較為廣闊，包括西南大部、華中區域、江淮等地均有不同程度的分布。由于膨脹土具有吸水逐漸膨脹，失水收縮甚至干裂的工程特性，大量事例證明，較多房屋因為膨脹土的脹縮導致了房屋沉降不均、墻體開裂等問題。在天然狀態下，膨脹土壓縮性低，強度較高，如何最大限度地利用該土層的天然地基承載力，找出切實可行的設計措施成為一個重要的研究課題。本文結合實際工程項目的荷載分布及建筑特點，采用了切實可行的設計措施，取得了較好的經濟效益。

1 工程概況

案例住宅小區位于安徽省蕪湖市，灣沚大道以東，豐河路以南。項目總建筑面積約為46691.08m2，其中地上約為35000m2，地下約為11691.08m2，場地范圍內擬建6棟住宅，其中2#樓為地上9層，5#樓為地上23層，6#樓為地上18層，其余均為地上11層建筑，建筑總高度分別為26.25、32.05、66.85m不等。該項目包含一層地下室，層高為5.050m，地基基礎埋深約為5.50m；地上建筑均為剪力墻結構，單層地庫為框架結構；一層室內地坪標高（±0.000m）相當于黃海高程25.15m，場地整體地勢呈南高北低，南側室外道路標高約為24.60m，場地北側道路標高為19.5～22.8m。地下室剖面圖見圖1。

圖1 地下室典型剖面圖

2 場地環境與工程地質條件

2.1 巖土構成

①層雜填土（Q4ml）——灰色、灰褐色、棕紅色、黃褐色，結構狀態松散，稍濕，主要包含黏性土及建筑垃圾，局部含碎石、塊石、混凝土塊，鉆進較困難。為近期回填，堆填時間少于1a，欠固結，屬高壓縮性土。場地廣泛分布，揭露層厚0.20～6.00m，孔隙發育。

②層黏土（Q3al+pl）——棕紅、褐黃色，硬塑狀態，含鐵錳結核、鐵錳氧化物、高嶺土團塊及少量姜石等，搖振無反應，切面光滑，干強度高，韌性高。

③層黏性土夾砂（Q3al+pl）——灰白、黃褐色，可塑至硬塑狀態，以粉質黏土為主，夾黏土。含鐵錳結核、鐵錳氧化物、高嶺土團塊及少量姜石等，搖振反應，切面粗糙，干強度中等，韌性中等。

④層卵石土（Q3al+pl）——雜色，中密至密實狀，飽和，卵石含量大于50%，礫石含量約占10%～40%，磨圓度較好，粒徑主要為5～90mm，少部分粒徑＞100mm，母巖成分以砂巖、石英巖、灰巖為主。

2.2 巖土建筑性能設計參數

巖土建筑性能設計參數見表1。

表1 巖土建筑性能設計參數

2.3 特殊性巖土

根據土工試驗檢測報告，擬建場地②層黏土的自由膨脹率（δef）一般在43.6%～59.7%之間，屬膨脹土，具有弱膨脹潛勢[1-3]。依據本地區氣象資料分析計算，膨脹土濕度系數ψw在0.8～0.9 之間，大氣影響深度約3.5m，大氣急劇層深度約1.5m。根據地區經驗膨脹土脹縮等級為Ⅰ級，膨脹地基土地勢起伏較小為平坦場地。設計、施工時應按《膨脹土地區建筑技術規范》（GB 50112—2013）相關要求執行。

3 膨脹土地基天然地基設計、施工注意事項

（1）本場地②層黏土具有弱膨脹潛勢，大氣影響深度約為3.5m，大氣急劇層深度約為1.5m。根據規范的相關要求，為減少膨脹土的脹縮對建筑的不利影響[4-5]，該工程設計時應增加基礎埋深，埋深應大于大氣急劇層深度1.5m，宜大于大氣影響深度約3.5m[6-7]。

該工程地下均設一層地下室，見圖1 地下室典型剖面圖，層高為5.050m，基礎埋深約為5.50m，大于大氣影響深度3.5m，遠大于大氣急劇層深度1.5m。加大基礎埋深的方法可減弱甚至消除大氣對膨脹土層的影響，實踐證明，此方法是行之有效的。

（2）膨脹土受到的壓力越大，土的膨脹量就越小，當基底壓力大于土的膨脹力時，土就不膨脹，并出現壓縮。通過咨詢當地審圖部門及勘查部門的專家，并根據當地地方經驗，房屋建筑為3 層以上時，就基本可以阻止該土層的膨脹，從而可以避免因為土膨脹壓縮而產生的地基不均勻沉降及由此產生的房屋開裂的問題。

該工程純地庫區域地下室底板厚度為0.37m，頂板厚度≥0.25m，地下室頂板覆土厚度1.5m，上覆荷載較大，P=0.62×25+1.5×18+0.10×20=44.5kPa，利用膨脹土受壓越大膨脹量越小的性質，該工程基礎型式采用獨立基礎+防水板的做法，增加基底壓力，阻止土的膨脹。

另外，地上1#～7#樓為9～23 層的高層住宅建筑，基礎型式采用筏板基礎，基底壓力較大，足夠阻止②層黏土的膨脹。所以該工程采用②層黏土作為地基基礎持力層，按天然地基設計是安全可靠的，能夠使設計做到安全、可靠、經濟、適用。

（3）防水保濕。膨脹土具有吸水逐漸膨脹，失水收縮甚至干裂的工程特性，所以要防止土層含水量發生變化，使地基土的含水量能夠保持相對穩定，從而達到防止房屋建筑沉降不均及墻體開裂的目標[8-10]。

該工程采取了一些可靠的措施：在建筑物周圍做好地表排水及防水措施，設置了寬度≥1.2m 的散水坡，并在建筑物周邊一定范圍內布置了小型綠植，用來覆蓋地表，避免曝曬；距離擬建建筑物5.0m范圍內嚴禁種植大型樹木。該系列措施可以避免水分過分蒸發，使地基土含水量保持相對穩定。

（4）場地土開挖過程中，應嚴格按施工圖設計比例進行放坡，必要時需采取辦法將坡面進行覆蓋或硬化，避免水分的蒸發，基坑開挖的過程中，應設置完整的排水體系，當降雨時，應及時將基坑內積水排出。

（5）基坑回填。膨脹土場地基坑回填不宜采用原土，宜換土回填，采用非膨脹土，或摻入石灰改良土壤后回填。如果采用原土回填，計算地下室外墻時應考慮土的膨脹力的影響，避免地下室外墻出現開裂漏水。

4 基礎設計

根據各單體建筑的荷載分布及結構型式，確定了相應的基礎型式。該工程除5#樓以外均采用天然地基，以②層黏土為基礎持力層。②層黏土fak=240kPa，能夠滿足擬建18 層以下住宅樓建筑物的基礎持力層要求。其中一層純地庫基礎采用獨立基礎+防水板，高層住宅采用筏板基礎。

5#樓為地上23 層，1 層地下室，天然地基較難滿足承載力設計要求。該工程采用了CFG 樁復合地基，以第②層黏土層作為復合地基持力層（fak=240kPa）。CFG樁單樁抗壓豎向承載力特征值取Ra＝750kN，選第4 號卵石土層作為樁端持力層，有效樁長應不小于10m，且樁端進入持力層不應小于1.00m，樁直徑400；置換率0.049；樁中心距1600；復合地基承載力特征值取fspk=400kPa，深度修正后的復合地基承載力fspa=435kPa。CFG樁布置圖見圖2。

圖2 CFG樁布置圖

5 結束語

（1）本文總結了蕪湖市某住宅小區膨脹土地基基礎型式的確定過程，本基礎設計通過咨詢當地審圖部門及勘查部門的專家，并根據當地地方經驗，簡化了基礎型式，降低了工程建造成本。

（2）根據勘察報告本場地②層黏土具有弱膨脹潛勢。根據規范的相關要求及當地地方工程經驗，為減少膨脹土的脹縮對建筑的不利影響，工程基礎設計時利用了本建筑有基礎埋深較大的特點，同時采取增加基底壓力、對地基土防水保濕等其他的一些設計措施和方法，合理地利用了②層黏土地基承載力高的特點，使本基礎設計做到了安全、可靠、經濟。

（3）我國幅員遼闊，各地建筑場地和地基條件差別較大，各地的基礎設計及地基處理方法、經驗各有不同，設計人員一定要謙虛謹慎，因地制宜，主動咨詢當地審圖部門、勘查部門的專家，了解當地設計院的習慣做法，利用當地地方工程經驗，使設計達到精細化、合理化的目的。