阮建立

1 工程概況

某市郊區(qū)擬建一住宅小區(qū)，其中包括多棟多層和多棟小高層住宅，均為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。預(yù)計(jì)多層住宅的最大柱底力為2 500 kN，小高層住宅的最大柱底力為4 000 kN。

根據(jù)本工程的巖土工程勘察報(bào)告，建筑場(chǎng)地地表形態(tài)以丘崗、谷地為主，場(chǎng)地起伏較大，現(xiàn)場(chǎng)地面標(biāo)高27.41 m～60.10 m，設(shè)計(jì)整平標(biāo)高34.00 m～48.50 m。地下水埋藏較深，對(duì)基槽開(kāi)挖無(wú)影響。未發(fā)現(xiàn)明顯的不良地質(zhì)作用。場(chǎng)區(qū)抗震設(shè)防烈度為6度，建筑場(chǎng)地類別為Ⅱ類，是可進(jìn)行建設(shè)的一般場(chǎng)地。各地層性狀及特征如下:第①層耕土強(qiáng)度低，工程性質(zhì)差，不宜作為擬建建筑物的基礎(chǔ)持力層;第②層灰褐色粉質(zhì)黏土有一定強(qiáng)度，局部分布，厚度薄，不宜作為擬建建筑物的基礎(chǔ)持力層;第③層黃褐色粉質(zhì)黏土，強(qiáng)度較高，分布普遍，中等壓縮性，可考慮作擬建建筑物的基礎(chǔ)持力層;第④層棕紅色粉質(zhì)黏土，強(qiáng)度高，厚度大，全場(chǎng)分布，可作擬建建筑物的基礎(chǔ)持力層和良好下臥層;第⑤層桔黃色粉質(zhì)黏土，強(qiáng)度較高，厚度大，全場(chǎng)分布，可作擬建建筑物基礎(chǔ)的良好下臥層;第⑥層強(qiáng)風(fēng)化礫巖，強(qiáng)度較高，厚度大，可作擬建建筑物基礎(chǔ)的良好下臥層。

2 問(wèn)題的提出

2.1 挖方區(qū)

對(duì)于挖方區(qū)，多層建筑均可采用天然地基淺基礎(chǔ)方案。而對(duì)于挖方區(qū)小高層，為做到安全適用和經(jīng)濟(jì)合理，在會(huì)同勘察人員現(xiàn)場(chǎng)踏勘和調(diào)研后，建議甲方進(jìn)行淺層平板載荷試驗(yàn)，試驗(yàn)后地基承載力特征值fak達(dá)到400 kPa，故也可較經(jīng)濟(jì)地采用淺基礎(chǔ)方案，且該特征值也可用于挖方區(qū)多層住宅的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，以節(jié)省造價(jià)。

2.2 填方區(qū)

對(duì)于填方區(qū)，在基礎(chǔ)的選型上就有了較多的可能性，這是本文探討的重點(diǎn)之一。

下面以某棟多層(局部帶一層裙房)的建筑為例來(lái)進(jìn)行分析。如圖1所示為該建筑所處位置的一個(gè)代表性工程地質(zhì)剖面圖，該建筑設(shè)計(jì)整平標(biāo)高為34.00 m，一層室內(nèi)地面標(biāo)高為 34.30 m，而自然地面標(biāo)高為27.43 m～29.87 m，平均坡度為4.68%，即整平后填土厚度為4.13 m～6.57 m。顯然不能像挖方區(qū)一樣直接采用天然地基淺基礎(chǔ)方案。

2.3 部分挖方部分填方區(qū)

對(duì)于部分挖方部分填方區(qū)，基礎(chǔ)的選型上有較多的問(wèn)題和爭(zhēng)議，這是本文探討的另外一個(gè)重點(diǎn)。

下面以某棟多層的建筑為例來(lái)進(jìn)行分析。如圖2所示為該建筑所處位置的一個(gè)代表性工程地質(zhì)剖面圖，該建筑設(shè)計(jì)整平標(biāo)高為41.00 m，一層室內(nèi)地面標(biāo)高為41.60 m，而自然地面標(biāo)高為35.32 m～42.50 m，平均坡度為 30.10%和 8.49%，即整平后填土厚度為0 m～5.68 m。顯然這種情況較挖方區(qū)和填方區(qū)都為復(fù)雜。

3 基礎(chǔ)的選型

3.1 填方區(qū)的基礎(chǔ)選型

對(duì)于前述填方區(qū)，由于填土并未分層壓實(shí)，不宜直接作為建筑物基礎(chǔ)持力層，且填土厚度為4.13 m～6.57 m，加上第②層土的厚度，若采用換填墊層法進(jìn)行處理，則施工土方量大、棄土多，再加上本小區(qū)填方區(qū)范圍較大，將會(huì)導(dǎo)致處理工程費(fèi)用增高、工期拖長(zhǎng)、對(duì)環(huán)境的影響增大，故已不經(jīng)濟(jì)和不合理。

由于持力層的深度較大，選擇樁基礎(chǔ)比較適合，且本地在人工挖孔灌注樁、混凝土預(yù)制樁、高強(qiáng)度混凝土預(yù)應(yīng)力管樁的設(shè)計(jì)和施工上也有較成熟的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量可以得到保證，從而減少甚至避免因缺乏經(jīng)驗(yàn)等因素造成的基礎(chǔ)施工工期的耽擱。

但選擇樁基礎(chǔ)就面臨著另外一個(gè)問(wèn)題，根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》，對(duì)于填土建筑場(chǎng)地，宜先填土并保證填土的密實(shí)性，但本工程中的實(shí)際情況是樁周圍的素填土未分層壓實(shí)，因自重固結(jié)而產(chǎn)生的沉降可能大于基樁的沉降，故應(yīng)考慮樁側(cè)負(fù)摩阻力對(duì)基樁的影響。并且從原JGJ 94-94建筑樁基技術(shù)規(guī)范中的第5.2.14條到現(xiàn)行JGJ 94-2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范中的5.4.2條，現(xiàn)行規(guī)范對(duì)樁側(cè)負(fù)摩阻力的規(guī)定作為強(qiáng)制性條文的情況可以看出，現(xiàn)行規(guī)范對(duì)樁側(cè)負(fù)摩阻力的足夠重視。

樁周負(fù)摩阻力對(duì)基樁承載力和沉降的影響，取決于樁周負(fù)摩阻力強(qiáng)度、樁的豎向承載類型?，F(xiàn)行樁基規(guī)范規(guī)定:1)對(duì)于摩擦型基樁，由于受負(fù)摩阻力沉降增大，中性點(diǎn)隨之上移，即負(fù)摩阻力、中性點(diǎn)與樁頂荷載處于動(dòng)態(tài)平衡。作為一種簡(jiǎn)化，取假想中性點(diǎn)以上摩阻力為零，并可按 Nk≤Ra驗(yàn)算基樁承載力;2)對(duì)于端承型樁，由于樁受負(fù)摩阻力后不發(fā)生沉降或沉降量很小，樁土無(wú)相對(duì)位移或相對(duì)位移很小，中性點(diǎn)無(wú)變化，故負(fù)摩阻力構(gòu)成的下拉荷載應(yīng)作為附加荷載考慮，并可按 Nk+Qng≤Ra驗(yàn)算基樁承載力。

3.2 部分挖方部分填方區(qū)的基礎(chǔ)選型

對(duì)于部分挖方部分填方區(qū)，基礎(chǔ)的選型上有較多的變數(shù)。

方案一:采用擴(kuò)展基礎(chǔ)方案的，對(duì)挖方區(qū)基礎(chǔ)進(jìn)入持力層的深度要求較容易滿足，對(duì)填方區(qū)可采用開(kāi)挖至滿足進(jìn)入持力層深度要求后，對(duì)超深的區(qū)域采用毛石混凝土回填至一定標(biāo)高后，在其上做擴(kuò)展基礎(chǔ)。該方案的特點(diǎn)是基礎(chǔ)形式簡(jiǎn)單直接，但當(dāng)填土厚度大或填土區(qū)域面積大時(shí)，施工土方量大，可能導(dǎo)致造價(jià)高、工期長(zhǎng)。就前述圖2的情況來(lái)說(shuō)，選該方案不太適合。

方案二:挖方區(qū)和填土厚度較小的填方區(qū)采用擴(kuò)展基礎(chǔ)，而填土厚度較大的填方區(qū)采用墩基礎(chǔ)。該方案在較多的情況下有較好的適用性，但其缺點(diǎn)是與樁相比，用相同土層作為基礎(chǔ)持力層時(shí)，承載力沒(méi)有樁理想。

方案三:采用樁基礎(chǔ)。該方案在填方區(qū)的基礎(chǔ)選型中已敘述。

4 技術(shù)處理和承載力檢測(cè)

對(duì)于圖1所示工程實(shí)例，先選用的是本地設(shè)計(jì)和施工工藝方面都比較成熟的人工挖孔灌注樁，選用這種樁型的另一個(gè)原因是，挖孔可以直觀地揭示每個(gè)樁位各種土層的厚度，尤其是可能產(chǎn)生負(fù)面影響的未壓實(shí)填土的厚度，這樣可以有明確針對(duì)性地進(jìn)行處理，如采用涂層法、夾層法或套管法。但后來(lái)考慮到人工挖孔過(guò)程中，較厚的填土可能給成孔造成一定的難度，以及可能給施工人員和樁的質(zhì)量帶來(lái)較大的安全隱患，并且該工程部分僅為一層的裙房，采用挖孔樁會(huì)導(dǎo)致承載力有較大的富余，造成浪費(fèi)，所以放棄了該方案。然后經(jīng)過(guò)比選，選擇了靜壓混凝土預(yù)制樁，并擬采用涂層法減小填土的負(fù)摩阻力，但由于建筑場(chǎng)地地表形態(tài)以丘崗、谷地為主，各土層厚度不均且變化較大，經(jīng)過(guò)試壓了幾根樁后，發(fā)現(xiàn)樁長(zhǎng)難以準(zhǔn)確估算，故涂層的范圍難以確定，但填土厚度可以較準(zhǔn)確地確定，所以最終選用了該樁型，但放棄了涂層法減小負(fù)摩阻力的做法，而采用了樁基規(guī)范中對(duì)于摩擦型基樁中性點(diǎn)以上摩阻力為零的方法進(jìn)行該工程的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。

對(duì)于圖2所示工程實(shí)例，因僅一側(cè)局部為挖方區(qū)，采用前述方案一和方案二均不經(jīng)濟(jì)，經(jīng)過(guò)工程概預(yù)算后，最終也采用了靜壓混凝土預(yù)制樁。

本工程抽取了5根樁進(jìn)行單樁豎向靜荷載試驗(yàn)，樁頂總沉降在8.30 mm～12.10 mm之間，所測(cè)試5根樁的單樁豎向抗壓極限承載力均滿足設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)語(yǔ)

場(chǎng)地起伏較大，填挖方結(jié)合的建筑場(chǎng)上基礎(chǔ)的選型與處理方案經(jīng)比選后可獲得較好的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)效益。填土負(fù)摩阻力的處理方法也應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際情況有區(qū)別的選擇。

[1] GB 50007-2002，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] JGJ 94-2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

[3] JGJ 79-2002，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[4] 陳 軍.基礎(chǔ)形式的合理選取[J].山西建筑，2008，34(6):132-133.