李翀，馮維琦，吳澤

（機(jī)械工業(yè)第三設(shè)計(jì)研究院，重慶 400039）

1 工程概況

重慶主城地區(qū)地質(zhì)情況以泥巖，夾雜砂巖的巖石地基為主。隨著城市化的進(jìn)程，部分高填方區(qū)基坑的施工存在一些困難。主要表現(xiàn)在場(chǎng)地范圍10m以上的新近填土，進(jìn)行基礎(chǔ)開(kāi)挖施工時(shí)，因未經(jīng)夯實(shí)處理，易出現(xiàn)基坑塌方或鉆孔護(hù)壁塌落，樁孔成型困難等情況，影響項(xiàng)目進(jìn)展。為此，本文在地勘報(bào)告的基礎(chǔ)上，介紹在方案設(shè)計(jì)階段，適合該場(chǎng)地的多種基礎(chǔ)形式，通過(guò)綜合分析比選，提出了合理的基礎(chǔ)方案，為下一步的施工圖設(shè)計(jì)及施工，提出了依據(jù)。

重慶旭華房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)有限公司擬在重慶市渝北區(qū)空港新城44號(hào)地塊修建澤科·港城國(guó)際工程（二期），其中5棟高層住宅，32～34F；33棟低層住宅，3F；均有1層地下室。 總建筑面積18.12萬(wàn)m2。

2 地形地貌及地質(zhì)狀況

根據(jù)甲方提供的《澤科·港城國(guó)際工程（一期）工程地質(zhì)勘察報(bào)告（一次性勘察）》（2009年9月版），場(chǎng)地情況如下：

場(chǎng)地屬構(gòu)造剝蝕侵蝕丘陵地貌。在場(chǎng)平前，場(chǎng)地北西高，南東低，高程介于310～345m之間，高差約35m，場(chǎng)地內(nèi)溝灣與丘包相間，地形較平緩，坡角一般＜5°。

場(chǎng)地內(nèi)地坪已基本按設(shè)計(jì)高程整平，地形較平坦，北高南低，地面高程介于315～335m之間，高差約20m，場(chǎng)地東側(cè)及南東側(cè)用地邊線處形成填方邊坡，邊坡最高約15m，坡腳處為自然溪溝，溪溝寬約數(shù)米至十?dāng)?shù)米不等，由北向南從場(chǎng)地東側(cè)用地紅線邊界流過(guò)。

場(chǎng)地東側(cè)有一無(wú)名溪溝，常年有水，沿用地紅線東邊界由北向南流過(guò)場(chǎng)地，勘察期間水位約308.70m，水面最寬處達(dá)十?dāng)?shù)米，接受大氣降水補(bǔ)給。

擬建工程按設(shè)計(jì)標(biāo)高整平后，整平標(biāo)高以下覆蓋層主要為素填土，局部下臥薄層粉質(zhì)粘土，基巖為砂巖、泥巖。素填土為隨意堆填，松散，變異性較大，力學(xué)性能差，未經(jīng)處理的填土不能作基礎(chǔ)持力層。粉質(zhì)粘土厚度較薄且分布不連續(xù)，不能作基礎(chǔ)持力層。基巖強(qiáng)風(fēng)化層厚度較薄，巖質(zhì)較軟，巖層較破碎，不宜作基礎(chǔ)持力層。根據(jù)場(chǎng)地及擬建物實(shí)際情況，選用中等風(fēng)化基巖作基礎(chǔ)持力層。巖石地基承載力如下：

（1）巖石地基承載力特征值

中等風(fēng)化泥巖：

中等風(fēng)化砂巖：fak=25.7MPa×1.0×0.33=8.481kPa≈8400kPa。

（2）單樁豎向承載力特征值Ra=Rsa+Rpa[1]，式中：

Ra-單樁豎向承載力特征值；

Rsa-樁側(cè)土總摩阻力特征值；

Rpa-樁端承載力特征值。

3 基礎(chǔ)選型

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況，填土超過(guò)15m的場(chǎng)地范圍考慮了兩種可行的基礎(chǔ)方案：機(jī)械鉆孔樁，強(qiáng)夯+筏板基礎(chǔ)。

以下對(duì)兩種方案進(jìn)行介紹。

3.1 機(jī)械鉆孔樁

鉆孔灌注樁是使用電動(dòng)鉆孔機(jī)械鉆孔，待成孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后進(jìn)行清孔、放入鋼筋籠，然后在孔內(nèi)灌注混凝土而成樁。其工作特點(diǎn)如下：

（1）施工時(shí)基本無(wú)噪音、無(wú)振動(dòng)、無(wú)地面隆起或側(cè)移，因此對(duì)環(huán)境和周邊建筑物危害??；

（2）大直徑鉆孔灌注樁直徑大、入土深。

（3）對(duì)于樁穿透的土層可以在孔中作原位測(cè)試，以檢測(cè)土層的性質(zhì)。

（4）擴(kuò)底鉆孔灌注樁能更好地發(fā)揮樁端承載力。

（5）經(jīng)常設(shè)計(jì)成一柱一樁，無(wú)需樁頂承臺(tái)，簡(jiǎn)化了基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式。

（6）鉆孔灌注樁通常布樁間距大，群樁效應(yīng)小。

（7）某些利用“擠擴(kuò)支盤”鉆孔灌注樁可以有效減少樁徑和樁長(zhǎng)，提高樁的承載力，減少沉降量。

（8）可以穿越各種土層，更可以嵌入基巖，這是別的樁型很難做到的。

（9）施工設(shè)備簡(jiǎn)單輕便，能在較低的凈空條件下設(shè)樁。

（10）鉆孔灌注樁在施工中，影響成樁質(zhì)量的因素較多，質(zhì)量不夠穩(wěn)定，有時(shí)候會(huì)發(fā)生縮徑、樁身局部夾泥等現(xiàn)象，樁側(cè)阻力和樁端阻力的發(fā)揮會(huì)隨著工藝而變化，且又在較大程度上受施工操作影響。

（11）機(jī)械鉆孔樁有機(jī)械旋挖樁、機(jī)械正反循環(huán)鉆孔樁等多種成孔機(jī)械。

3.2 強(qiáng)夯+筏板基礎(chǔ)

圖1 機(jī)械鉆孔樁

圖2 強(qiáng)夯

圖3 筏板鋼筋

強(qiáng)夯是利用重錘的自由落下給地基以沖擊和振動(dòng)，從而提高地基的強(qiáng)度，降低其壓縮性，適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土、粘性土、素填土及雜填土等地基。強(qiáng)夯對(duì)于上部結(jié)構(gòu)層數(shù)較低、荷載較小、填土厚度較為均勻且基巖面起伏平緩的大面積淺層填土地基處理具有較好的適用性、經(jīng)濟(jì)性、施工易操作性，其設(shè)備簡(jiǎn)單，施工方便，節(jié)約三材。

筏板基礎(chǔ)，由底板、梁等整體組成。地基承載力較弱，常采用混凝土底板，承受建筑物荷載，形成筏基，其整體性好，能很好地抵抗地基不均勻沉降。筏板基礎(chǔ)分為平板式筏基和梁板式筏基，平板式筏基支持局部加厚筏板類型；梁板式筏基支持肋梁上平及下平兩種形式。一般說(shuō)來(lái)地基承載力不均勻或者地基軟弱的時(shí)候用筏板基礎(chǔ)。而且筏板型基礎(chǔ)埋深比較淺，甚至可以做不埋深式基礎(chǔ)。

4 施工措施及技術(shù)要求

4.1 機(jī)械鉆孔樁

機(jī)械鉆孔樁需埋設(shè)護(hù)筒，以導(dǎo)正鉆具、控制樁位、防止孔口坍塌。

遇有大石塊、廢鐵等障礙物時(shí)，應(yīng)先挖除或采取其他措施處理。

遇到新近填土易坍塌時(shí)，應(yīng)用泥漿進(jìn)行護(hù)壁，成孔前需準(zhǔn)備大于鉆孔容積1.2～1.5倍的泥漿。

雜質(zhì)填土層，遇有大量磚、瓦、亂石，可采用耙式鉆頭。遇有混凝土塊、條石等障礙物，可采用筒式鉆頭，鉆進(jìn)過(guò)程中適當(dāng)加水[2]。

4.2 強(qiáng)夯+筏板基礎(chǔ)

（1）強(qiáng)夯置換后作淺基礎(chǔ)的技術(shù)要求

強(qiáng)夯的加固深度一般在6～7m左右，且在鋪填料前，應(yīng)清除或處理場(chǎng)地內(nèi)填土層底面以下的耕土和軟弱土層。

強(qiáng)夯處理后的填土地基受周邊環(huán)境、降雨等自然條件的影響較大，同時(shí)管網(wǎng)及防水施工也對(duì)填土地基有一定的擾動(dòng)影響，應(yīng)對(duì)場(chǎng)地管網(wǎng)情況有充分了解，做好應(yīng)對(duì)措施。

強(qiáng)夯處理范圍應(yīng)大于建筑物基礎(chǔ)范圍。每邊超出基礎(chǔ)外緣的寬度宜為設(shè)計(jì)處理深度的1/2至2/3，并不宜小于3m。

施工周期長(zhǎng)，對(duì)施工單位技術(shù)水平及現(xiàn)場(chǎng)管理質(zhì)量要求較高。

強(qiáng)夯處理后的地基必須進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)進(jìn)行檢測(cè)，確定其地基承載力及變形模量，且應(yīng)在強(qiáng)夯施工后間隔1～2周后方能對(duì)地基處理效果進(jìn)行檢驗(yàn)。

（2）筏板基礎(chǔ)的技術(shù)要求

筏板基礎(chǔ)施工，混凝土澆筑完畢，應(yīng)灑水養(yǎng)護(hù)的時(shí)間不少于7d。

5 工程經(jīng)驗(yàn)

對(duì)于已采用此兩種基礎(chǔ)形式的已建工程，已有工程實(shí)例供參考。

（1）龍湖·江與城7-5，6-7地塊[機(jī)械成孔灌注樁]

7-5地塊為4層低層住宅，6-7地塊為9層花園洋房，15m以上深度的樁采用機(jī)械成孔鉆孔樁。7-5地塊填土?xí)r間較長(zhǎng)，開(kāi)挖過(guò)程無(wú)坍塌現(xiàn)象；6-7地塊填土?xí)r間較短，每百根樁約有3～5根出現(xiàn)局部樁孔坍塌現(xiàn)象。實(shí)際施工時(shí)，因無(wú)相應(yīng)施工準(zhǔn)備措施，局部樁坍塌無(wú)法成孔，后采用混凝土護(hù)壁等措施處理后成孔，塌孔后的單樁成孔周期約5～7d。

（2）重慶北部再生資源回收利用基地[機(jī)械成孔灌注樁]

多層廠房，新近填土約10～15m深。施工中部分樁有成孔坍塌現(xiàn)象，場(chǎng)地周邊空曠無(wú)構(gòu)筑物，采用強(qiáng)夯填土后機(jī)械開(kāi)挖的施工措施。強(qiáng)夯費(fèi)用約12元/m2，增加的強(qiáng)夯費(fèi)用與泥漿護(hù)壁、重新開(kāi)挖等費(fèi)用相當(dāng)。工期上，強(qiáng)夯20多根樁的時(shí)間為3d。強(qiáng)夯實(shí)施后，效果顯著，一次成孔率大為提高，節(jié)省了工期。

（3）重慶南川名潤(rùn)廣場(chǎng)[機(jī)械成孔灌注樁]

屬于靠近貴州地區(qū)的典型喀斯特地貌，有密集小型溶洞。機(jī)械鉆孔灌注樁開(kāi)挖過(guò)程中，約60%樁有空洞、巖壁坍塌現(xiàn)象。對(duì)于小孔洞，采用灌注混凝土的措施；對(duì)于巖壁坍塌，采用鋼套管的施工措施。成本較高，工期較長(zhǎng)，但是解決了復(fù)雜地質(zhì)情況下的樁基施工，施工質(zhì)量得到保證。

（4）貴州赫章移動(dòng)通訊樓[筏板基礎(chǔ)]

貴州地區(qū)典型的喀斯特地貌，軟土地區(qū)，承載力僅80kPa，厚達(dá)50m以上。上部結(jié)構(gòu)為4層框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用地基換填+筏板的形式。因建筑方案局部筏板較小，荷載偏置，結(jié)構(gòu)整體有少許不均勻沉降（規(guī)范允許范圍內(nèi)），整體沉降最大值小于100mm。筏板基礎(chǔ)剛度大，上部結(jié)構(gòu)完整，滿足使用功能要求。

6 工程情況

該工程部分地質(zhì)情況屬于典型的重慶地區(qū)的高填方區(qū)。其特點(diǎn)為：填土松散、空隙大、級(jí)配差、采用鉆孔樁存在塌孔嚴(yán)重、沉渣過(guò)厚、大的塊面無(wú)法鉆進(jìn)。

采用機(jī)械鉆孔樁，遇到塌孔等情況時(shí)，應(yīng)采用泥漿護(hù)壁的措施。當(dāng)泥漿無(wú)法護(hù)壁時(shí)，可采用粘土回填塌孔范圍，或采用低標(biāo)號(hào)混凝土回灌的方式阻塞塌孔，再次重新鉆孔[3]。

對(duì)于空曠地區(qū)，也可采用機(jī)械夯實(shí)填土的方式，解決表層土塌孔的問(wèn)題。另外，對(duì)于高填土的區(qū)域，宜采用機(jī)械旋挖樁，不宜采用機(jī)械正反循環(huán)鉆孔樁。

采用筏板基礎(chǔ)時(shí)，也需要對(duì)填土進(jìn)行地質(zhì)情況處理。一般的地基處理有效加固深度僅在6m左右，下臥層存在自重固結(jié)沉降的問(wèn)題、有效加固深度范圍內(nèi)附加應(yīng)力引起的變形問(wèn)題、填土級(jí)配不良引起的均勻沉降問(wèn)題等。易出現(xiàn)整體傾斜的情況。因此，對(duì)地基處理的要求較高。

考慮以上情況，我們對(duì)該場(chǎng)地的基礎(chǔ)選型如下：

（1）高層住宅區(qū)域

10#，11#，12#，14#樓中風(fēng)化基巖埋藏較淺，可以采用嵌巖基礎(chǔ)或人工挖孔樁。13#樓區(qū)域有超過(guò)15m的填土，應(yīng)采用機(jī)械旋挖樁。

（2）部分填土較深的低層住宅區(qū)域

這部分低層住宅主要位于場(chǎng)地的東部臨湖區(qū)域（圖4）。其中，有4棟共20戶處于15m以上填土區(qū)；有3棟的8戶處于15m以上填土區(qū)。

（3）部分填土較淺的低層住宅區(qū)域

除上述以外的低層住宅填土厚度小于15m，可以采用淺基礎(chǔ)或者人工挖孔樁。

7 結(jié)論及建議

根據(jù)以上基礎(chǔ)形式分析比較，結(jié)合已建工程經(jīng)驗(yàn)，我們的建議如下：

（1）高層住宅荷載大，持力層應(yīng)選擇中風(fēng)化基巖，13#樓采用機(jī)械成孔灌注樁，10#，11#，12#，14#樓采用嵌巖基礎(chǔ)或人工挖孔樁。

（2）低層住宅荷載較小，大部分可以采用淺基礎(chǔ)和人工挖孔樁。根據(jù)規(guī)范要求，“統(tǒng)一結(jié)構(gòu)單元范圍內(nèi)，基礎(chǔ)的持力層應(yīng)相同”。僅4棟樓完全處于15m以上填土區(qū)，可考慮筏板基礎(chǔ)或機(jī)械鉆孔灌注樁。

（3）采用機(jī)械成孔灌注樁時(shí)，施工單位應(yīng)制定詳細(xì)的施工設(shè)計(jì)方案。對(duì)于易坍塌的填土區(qū)域，宜采用泥漿護(hù)壁鉆孔樁，其余采用旋挖成孔灌注樁。

（4）對(duì)于填土坍塌的情況，尚應(yīng)采取相應(yīng)施工措施。現(xiàn)有可行的措施包括泥漿護(hù)壁、強(qiáng)夯填土后開(kāi)挖等措施。

（5）局部較深的基坑可能位于常年水位以下，需采取水下灌注施工工藝。

隨著施工工藝及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人工費(fèi)用在施工成本的比例不斷增加，重慶地區(qū)原有大量采用人工挖孔樁的施工工藝成本不斷上升，特別是遇到高填土區(qū)、地下水豐富等不良地質(zhì)條件影響時(shí)，人工挖孔受到較大的局限。機(jī)械成孔灌注能夠在這些復(fù)雜地質(zhì)條件下，快速施工，節(jié)省工期和施工成本，減少安全隱患，將成為一種替代人工挖孔的基礎(chǔ)施工工藝?；A(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)結(jié)合場(chǎng)地情況和甲方需求，方案階段合理選擇施工工藝，為基礎(chǔ)施工圖的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

圖4 基礎(chǔ)選型范圍圖

[1]重慶市建設(shè)委員會(huì).DBJ50-047-2006建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].2006.

[2]全國(guó)地質(zhì)礦產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)探礦分技委.DZ/T 0155-95鉆孔灌注樁施工規(guī)程 [S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1995.

[3]吳偉立.旋挖鉆在泥漿護(hù)壁成孔灌注樁施工中注意事項(xiàng)[J].山西建筑，2012(1)：66.