淺議濕陷性黃土地區(qū)地基處理及基礎(chǔ)方案比選

淺議濕陷性黃土地區(qū)地基處理及基礎(chǔ)方案比選摘要：通過在濕陷性黃土場地處理地基的應(yīng)用實例，探討濕陷性黃土場地采用不同地基處理方式的適用性及經(jīng)濟性。關(guān)鍵詞：地基處理；濕陷性黃土；擠密樁；灌注樁1、 前言根據(jù)當(dāng)前我國濕陷性黃土地基的應(yīng)用情況來看，此類型地基面臨的工程問題主要是在浸水作用或者上部荷載作用下，直接出現(xiàn)不均勻沉降變形現(xiàn)象。這樣一來，地基承載力直接受到影響，導(dǎo)致低級遭到破壞。目前處理該地基的主要手段有兩種。首先，利用強夯法、換土墊層法、擠密樁法直接對濕陷性黃土地基進行處理，消除其濕陷性。其次，采用靜壓柱、灌裝柱等手段，促使建筑物基礎(chǔ)能夠直接穿過濕陷性黃土地基區(qū)域。本文主要內(nèi)容以某項建筑工程項目為例，探討了有關(guān)濕陷性黃土地基的處理方式，分析了不同處理手段的經(jīng)濟性及適用性。2、 工程應(yīng)用2.1、工程實例本工程位于陜西省西安市長安區(qū)?？倶菍訛?7層，由地上16層與地下一層構(gòu)成，層高6.1m，主樓建筑物高度為80.5m。根據(jù)該項目建設(shè)情況來看，采用框架一一剪力墻結(jié)構(gòu)形式。對于項目裙房建設(shè)而言，其地下一層的層高與主樓保持一致，但是地上2層總高11m。主要建設(shè)手段采用混凝土框架結(jié)構(gòu)。地下車庫上方覆土1.5m，層高4.6m，整體采用混凝土框架結(jié)構(gòu)進行建設(shè)。有關(guān)主樓、裙房、地下車庫平面圖如下所示。A1

地下車尾圖1主樓、裙房、地下車庫平面圖2?2、工程地質(zhì)特征地勘工作作為項目施工活動前的必要環(huán)節(jié)，對于整個項目后期建設(shè)質(zhì)量有著十分重要的影響。在該項目當(dāng)中，地勘結(jié)果顯示該區(qū)域地貌以黃土塬為主，擬建區(qū)域地層從上到下分別為第四系全新統(tǒng)填土、更新統(tǒng)風(fēng)積黃土、古土壤，中更新統(tǒng)風(fēng)積黃土、古土壤，不同構(gòu)成成分的特征有所不同，具體情況如下所示。構(gòu)成成分特征雜填土以建筑垃圾為主，整體呈現(xiàn)雜色現(xiàn)象，此類型土壤稍濕，土質(zhì)不均。其層厚、埋深及層底標高分別為0.10?8.80m、0.10?8.80m、511.05?418.05m。素填土含有少量瓦片，主要以黏性土為主。其層厚、埋深及層底標高分5為0.50?5.50m、0.10?5.50m、08.05?519.72m。更新統(tǒng)風(fēng)積黃土含有蝸牛殼碎片，其土質(zhì)均勻可塑性高，整體呈現(xiàn)褐黃色。其層厚、埋深及層底標高分別為0.50?5.50m、0.10?5.50m、508.05?519.72m。更新統(tǒng)風(fēng)積古土壤該土層結(jié)構(gòu)主要以團粒結(jié)構(gòu)為主，整體處于稍濕狀態(tài)，可塑性較高。在該土層肉眼可見針狀孔、蟲孔、大孔。其層厚、埋深及層底標f分別為1.60?5.60m、51.70?51.80m、457.27?458.14m。中更新統(tǒng)風(fēng)積黃土含有少量姜結(jié)石，整個土層土質(zhì)均勻可塑性高，整體呈現(xiàn)褐黃色。其層厚、埋深及層底標高分別為9.20?10.30m、57.30?57.50m、452.32m。中更新統(tǒng)風(fēng)積古土壤含有少量姜結(jié)石，其主體為團粒結(jié)構(gòu)，整體呈現(xiàn)紅褐色。其層厚、埋深及層底標高分別為5.10m、62.50m、452.32m?？碧狡陂g，地下水屬平水期，地下水位埋深為15.20m?23.70m，相應(yīng)標高為493.98m?499.31m,地下水屬潛水類型.2.3、 工程概況本工程項目嚴格按照我國有關(guān)部門出臺的《濕陷性黃土地區(qū)建筑標準》規(guī)定開展施工活動，擬建研發(fā)大樓屬于甲類建筑物，其地下室屬于丙類建筑物。根據(jù)前期地勘結(jié)果顯示，研發(fā)大樓所在區(qū)域的濕陷性土壤類型為非自重濕陷性黃土場地，地下車庫區(qū)域為自重濕陷性黃土場地。2.4、 地下車庫基礎(chǔ)方案選取地下室柱網(wǎng)8m*8m，地下車庫面積約為7812m2（111.6*70），單柱（中柱）最大軸力標準值（恒+活）為2600KN。2.4.1、地基處理+筏板基礎(chǔ)采用地基處理+筏板基礎(chǔ)對地下車庫地基進行處理時，施工單位需要注意，結(jié)合實況選擇科學(xué)合理的閥板厚度。在該工程當(dāng)中，其厚度為400mm，針對柱下區(qū)域閥板厚度為800mm。柱帽尺寸2.2*2.2m，正負0.000相當(dāng)于絕對標高516.60m,基礎(chǔ)底絕對標高為510.1m。建筑物名稱濕陷類型濕陷等級《濕陷性黃土地區(qū)建筑標準》要求地下車庫自重I級（輕微）對于丙類建筑而言，其濕陷性黃土地區(qū)起始壓要高于100kPa,深度要高于1.0m。表1濕陷處理要求方案一：采取換填墊層法這一手段，將有關(guān)濕陷性黃土區(qū)域全部處理，其處理深度要達到2.0m以上。隨后使用配合比為2：8灰土墊層開展換填工作。施工單位在此過程中需要注意的是，有關(guān)該項目區(qū)域的灰土墊層壓實系數(shù)要高于0.95。如果濕陷性黃土區(qū)域的平面范圍超出地下室外墻2m。沒有經(jīng)過處理的濕陷性黃土層，其起始壓力值要大于100Kpa。在本工程案例當(dāng)中，有關(guān)地基區(qū)域承載力特征值為180Kpa，濕陷起始壓力值為130kPa，通過驗算的得知，本次工程換填土方量為16358.4m3。方案二：由于車庫荷載較小，擠密樁主要用途是處理黃土的濕陷性，基于此，處理手段選擇素土擠密樁，對濕陷性黃土區(qū)域進行整片處理。在此過程中需要嚴格把控擠密樁樁徑及布置形式，以便能夠滿足地基處理需求。在本工程案例當(dāng)中，擠密樁樁徑選擇400mm，將其按照等邊三角形的方式進行布置，各樁體間距離為0.9m，樁體長度為2.5m，整體樁身壓實系數(shù)不能低于0.7，經(jīng)過處理之后的黃土復(fù)合地基承載特征值為180Kpa；基礎(chǔ)底下鋪設(shè)200厚2：8灰土褥墊層。平面處理范圍每邊超出地下室外墻基礎(chǔ)外緣2m;根據(jù)地基土物理力學(xué)指標統(tǒng)計表②黃土含水率22.6%，③古土壤含水率22.3%，④黃土含水率23.5%，均小于24%，有利于成孔，能減少樁孔縮頸。按上述方式，擠密樁總根數(shù)14714,合計4622.5m3。灰土墊層方量約為1635.84m3；2.5、樁承臺+筏板基礎(chǔ)《濕陷性黃土地區(qū)建筑標準》（GB50025-2018）的5.7.6：在自重濕陷性黃土場地開展地基處理工作中，需要注意有關(guān)單樁豎向承載力的計算，不能將中性點深度、黃土層正側(cè)阻力考慮在內(nèi)，需要直接將樁側(cè)的負摩阻力扣除。有關(guān)中性點深度，要取地基處理區(qū)域的自重濕陷性黃土層底面深度，預(yù)制樁樁側(cè)平均負摩阻力特征值取15Kpa。采用直徑為500mm的PHC管樁，選取古土壤為其樁端持力層，整體樁身長度為24m，單樁自身的裝基承載力為1000KN，在中柱下方有3樁承臺，邊柱為2樁承臺；按上述方式，管樁總根數(shù)446根，總長數(shù)10704m。表2基礎(chǔ)方案經(jīng)濟性比較地基處理方式疽程量（m3）總長（m）單價（元/m3）單價（元/m）合計（元）換填墊層法16358.40023271680素土擠密擠密樁4622.520210169501344118的換填墊層法，經(jīng)濟性最差；采用樁基時，由于負摩阻力的影響，單樁承載力特征值有所折減，在濕陷土層較厚時不是最經(jīng)濟；從施工工期來講，樁基檢測需要休止期；對于素土擠密樁，一般要有500厚的預(yù)留土層，基坑需要二次開挖，樁孔內(nèi)平均壓實系數(shù)檢測等，選取方案時可綜合比較；本項目選用素土擠密樁+200厚灰土褥墊層。2.6、主樓基礎(chǔ)方案選取2.6.1、主樓柱網(wǎng)為8.4*10，單柱（中柱）最大軸力標準值17000KN，剪力墻（單片）下最大軸力標準值12000KN。有關(guān)濕陷性處理要求為研發(fā)大樓主樓，由于是輕微的非自重濕陷土層，因此在處理過程中，需要將濕陷性黃土地區(qū)的基礎(chǔ)底面以下附加壓力，及該區(qū)域的上覆土飽和自重壓力相加，高于該區(qū)域濕陷性起始壓力，將其直接處理到地基壓縮層深度。由于研發(fā)大樓本身主樓荷載力較大，在采用樁筏基礎(chǔ)處理過程中，其樁體類型選擇直徑700mm的灌注樁，樁長39m，整個樁體直接穿透濕陷性黃土層，進入層黃土層，單樁承載力為2600KN，柱下以8/9樁承臺為主，筒體剪力墻采用滿堂樁布置。

k0?血*圖2樁進入持力層剖面2.5.2、裙房柱網(wǎng)為7.8*8.1,8.1*8.1單柱最大軸力標準值1400KN；裙房投影面積約為3000m2。主樓與裙房間設(shè)置抗震縫分成獨立的結(jié)構(gòu)單體，此時裙房按濕陷性黃土場地上的丙類建筑。建筑物名稱濕陷類型濕陷等級《濕陷性黃土地區(qū)建筑標準》要求主樓裙房非自重三 I級（輕微）丙類建筑不應(yīng)小于1.0m，且未處理濕陷性黃土層的濕陷起始壓力值不應(yīng)小于100kPa。表4濕陷處理要求由地下車庫的方案比較可知：裙房的基礎(chǔ)方案僅按素土擠密樁與樁基礎(chǔ)比較。素土擠密樁處理方案同地下車庫；針對于樁基方案而言，施工單位需要嚴格遵守有關(guān)《濕陷性黃土地區(qū)建筑標準》，在該工程區(qū)域的非自重濕陷性黃土區(qū)域，合理開展計算工作。在此過程中需要注意，單樁豎向承載力的計算，需要對黃土層的樁長部分進行考慮，選擇飽和狀態(tài)下的樁體正側(cè)阻力。使用500直徑的PHC管樁，樁端持力層選擇⑥層古土壤，樁長28m，單樁承載力特征值為1600KN，邊柱及中柱下基本為1樁承臺；表5基礎(chǔ)方案經(jīng)濟性比較地基處理方式程量（m3）總長（m）單價（元/m3）單價（元/m）合計（元）素土擠密樁擠密樁1896002379200520660褥墊層64202141460管樁基礎(chǔ)92060307200由上表：在非自重濕陷性黃土場地（I級），采用樁基時，由于不計入負摩阻力的影響，單樁承載力特征值有所提高，提高樁長能加大單樁承載力特征值，做到一柱一樁，承臺截面減小，樁基的經(jīng)濟性更好；

對于承臺，素土擠密樁下的柱帽尺寸2.2*2.2*0.8m，柱帽受拉區(qū)配筋率為0.2%，而采用樁基礎(chǔ)，基礎(chǔ)形式基本為一柱一樁，承臺為1*1*1m，配筋率為0.2%。表6承臺經(jīng)濟性比較混凝土體積（m3）鋼筋量（kg）承臺個數(shù)混凝土總體積（m2）鋼筋總重（kg）素土擠密