丁小偉

(中煤西安設(shè)計(jì)工程有限責(zé)任公司，陜西 西安 710054)

隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，城市建設(shè)用地日益緊張，這種變化促使高層建筑得到廣泛應(yīng)用。高層建筑的基礎(chǔ)荷載大，對(duì)沉降要求較嚴(yán)，是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最主要的組成部分，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，地基基礎(chǔ)部分占全部土建造價(jià)的10%以上，同時(shí)，不同地基方案對(duì)工期的影響也較大。在西安北郊渭河階地某些區(qū)域，在基礎(chǔ)底面以下十幾米處，存在工程地質(zhì)性能良好的密實(shí)砂層，如何因地制宜、利用現(xiàn)有地質(zhì)條件，并考慮建設(shè)方的需求，在滿足結(jié)構(gòu)安全的前提下，合理選擇地基方案，對(duì)節(jié)約工程造價(jià)和縮短建設(shè)工期，具有十分重要的意義。

1 工程概況

本工程包括兩棟相同的高層住宅樓，單棟建筑面積2.2萬 m2，地上33層，地下2層，建筑檐口高度99.4 m，周圍是兩層地下車庫?！?.000相當(dāng)于絕對(duì)標(biāo)高的398.00 m，主樓采用剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為平板式筏板基礎(chǔ)，埋深為-12.0 m。地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)。標(biāo)準(zhǔn)組合下筏板底面平均壓力值為550 kPa?？拐鹪O(shè)防烈度為8度；基本地震加速度值為0.2g；地震分組為第一組。場(chǎng)地特征周期值為0.35 s，場(chǎng)地類別為Ⅱ類。標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)平面見圖1。

2 場(chǎng)地工程地質(zhì)概況

勘探點(diǎn)地面標(biāo)高介于395.98 m～396.84 m之間。地貌單元屬渭河二級(jí)階地，地下水穩(wěn)定水位埋深為17.20 m～18.30 m，屬潛水類型。地基土對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具有微腐蝕性；在干濕交替條件下，地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具有微腐蝕性，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具有弱腐蝕性。在抗震設(shè)防烈度8度條件下，場(chǎng)地內(nèi)20 m深度范圍內(nèi)地基土不具有液化現(xiàn)象，因此不考慮地基土的地震液化問題。Ⅱ級(jí)自重濕陷性黃土場(chǎng)地。場(chǎng)地內(nèi)未發(fā)現(xiàn)其他不良地質(zhì)作用及地質(zhì)災(zāi)害，場(chǎng)地穩(wěn)定，適宜建筑。場(chǎng)地土自上而下分述如下：

①-1雜填土：以建筑垃圾或生活垃圾為主。

①-2素填土：以原有建筑地基(灰土墊層)為主，結(jié)構(gòu)松散。

②黃土：褐黃色，可塑～堅(jiān)硬，具濕陷性、中等偏高壓縮性。

③黃土：褐黃色，可塑～堅(jiān)硬，具濕陷性。

④古土壤：棕紅色，可塑～堅(jiān)硬，局部具濕陷性。

⑤中細(xì)砂：灰黃色，飽和，密實(shí)。層厚3.00 m～8.10 m，地基承載力特征值為200 kPa。

⑤-1粉土：灰黃色，飽和，密實(shí)。揭露厚度0.20 m～3.00 m。地基承載力特征值為200 kPa。

⑥粉質(zhì)粘土：褐黃色，可塑為主，局部硬塑。層厚5.30 m～8.70 m，地基承載力特征值為200 kPa。

⑦粉質(zhì)粘土：褐黃色，硬塑為主，局部可塑。層厚2.20 m～9.50 m，地基承載力特征值為200 kPa。

啟發(fā)式提問2：現(xiàn)在我們無法直接算出丟番圖的年齡。那么，我們退回去重新思考：題目所給條件是否能算出丟番圖的年齡？

⑦-1中砂：灰黃色，飽和，密實(shí)。揭露厚度0.40 m～2.50 m。地基承載力特征值為220 kPa。

⑧中砂：灰黃色，飽和，密實(shí)。層厚4.90 m～9.50 m，地基承載力特征值為240 kPa。

⑧-1粉質(zhì)粘土：黃褐色，淺灰色，硬塑為主。揭露厚度0.70 m～2.00 m，地基承載力特征值為210 kPa。

⑨粉質(zhì)粘土：淺灰色，可塑～硬塑，硬塑為主。層厚6.40 m～14.40 m，地基承載力特征值為220 kPa。

⑩粉質(zhì)粘土：淺灰色，可塑～硬塑，硬塑為主。層厚10.10 m～12.00 m，地基承載力特征值為230 kPa。

典型地質(zhì)剖面圖見圖2，除⑤中細(xì)砂、⑧中砂的變形模量可取25 MPa,50 MPa外，其余各土層壓縮模量見表1。

3 地基基礎(chǔ)方案的比選

根據(jù)該場(chǎng)地的地質(zhì)特點(diǎn)，提出了三種地基方案，并對(duì)成本和工期進(jìn)行測(cè)算對(duì)比。綜合考慮經(jīng)濟(jì)性和施工便捷性后選擇如下：1號(hào)樓工期緊張選擇了工期短的方案一；2號(hào)樓工期寬裕，選擇了成本較低的方案二；方案三因工期長、成本高、現(xiàn)場(chǎng)污染不予選擇。三種地基方案的比較如表2所示。

表1 各壓力段壓縮模量平均值

MPa

表2 三種地基方案的比較

4 分析兩種方案的工藝特點(diǎn)，按需選擇

1)靜壓管樁適用于上部無砂層場(chǎng)地，在渭河階地砂土互層，沉樁困難。本工程在基礎(chǔ)底面約11 m以內(nèi)為黃土，沉樁無障礙；11 m以下為第⑤層中細(xì)砂，厚3.6 m～4.8 m，用做管樁的樁端持力層。1號(hào)樓先滿打素土擠密樁處理濕陷性，再選擇600 t靜壓機(jī)，以終壓力(Qu≤Pu≤樁體極限承載力)控制為主，終壓連續(xù)復(fù)壓次數(shù)為2次～3次，以樁長控制為輔，保證管樁樁端壓入砂層。每臺(tái)靜壓機(jī)每天可壓約500 m長管樁，工期較短。

2)CFG樁復(fù)合地基能大幅度提高地基承載力、造價(jià)低、施工快、無噪聲、工地文明無環(huán)境污染。2號(hào)樓先滿打素土擠密樁處理濕陷性，再采用長螺旋鉆中心壓灌工藝施工CFG樁，樁端進(jìn)入第⑤層中細(xì)砂層1 m。施工中要求壓灌混凝土?xí)r控制提拔鉆桿速度，一次提鉆高度小于25 cm，保持混凝土埋鉆高度大于1.0 m，嚴(yán)禁先提鉆后壓灌，不能在土中停泵待料，臨樁頂段要保持正常泵壓灌注，混凝土進(jìn)場(chǎng)后應(yīng)立即灌注(2 h內(nèi))，嚴(yán)禁長時(shí)間擱置，樁垂直度偏差小于1%，充盈系數(shù)1.0～1.2，一臺(tái)機(jī)械每天成樁20根～30根。本方案成本較低，但工期稍長。

5 原位靜載試驗(yàn)結(jié)論

按照相關(guān)規(guī)范的規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)，1號(hào)樓取6根靜載試驗(yàn)樁，在終止荷載2 600 kN時(shí)沉降量介于20.86 mm～25.56 mm之間；2號(hào)樓8點(diǎn)CFG單樁復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)，在最終荷載1 100 kPa時(shí)沉降量介于16.25 mm～18.75 mm之間；兩者在加載過程中，P—S曲線呈平緩變形，未見明顯比例界限，也未出現(xiàn)極限荷載，各試驗(yàn)點(diǎn)均未達(dá)到破壞狀態(tài)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，1號(hào)樓單樁豎向極限承載力不小于2 600 kN，2號(hào)樓CFG樁復(fù)合地基承載力特征值不小于550 kPa，均滿足設(shè)計(jì)要求。

6 沉降觀測(cè)

從主體施工開始至主體封頂后兩年期間，每棟樓各進(jìn)行了39次沉降觀測(cè)，結(jié)果表明兩棟建筑沉降均勻，差異沉降量小，最后100 d的最大沉降速率小于JGJ 8—2016建筑變形測(cè)量規(guī)范第7.1.5條規(guī)定的0.01 mm/d～0.04 mm/d，已達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，驗(yàn)證了兩種地基方案的成功。但2號(hào)樓累計(jì)沉降量大于1號(hào)樓，說明CFG樁復(fù)合地基的變形計(jì)算理論還需進(jìn)一步研究。1號(hào)樓和2號(hào)樓沉降觀測(cè)值匯總分別見表3，表4。

表3 1號(hào)樓沉降觀測(cè)值匯總

表4 2號(hào)樓沉降觀測(cè)值匯總

7 結(jié)語

在西安北郊渭河階地，地表下20 m左右有較厚的密實(shí)砂層，為采用短樁(PHC管樁或CFG樁)提供了良好的樁端持力層。本工程證明在類似地質(zhì)條件下，高層建筑采用PHC短管樁，或CFG短樁復(fù)合地基是安全、快捷、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的，兩種方案為建設(shè)方提供了靈活的選擇思路，工期緊張時(shí)可以選擇施工快的短管樁方案，工期寬裕時(shí)可選擇成本更低的CFG短樁復(fù)合地基，同時(shí)也為本地區(qū)地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)選積累了經(jīng)驗(yàn)。