方振雄

（廣州名陽建筑設(shè)計(jì)有限公司，廣東廣州 510000）

1 工程概況

工程場地位于廣州市花都區(qū)三東大道以南，茶園路以東，現(xiàn)場地地勢平坦，交通便利。工程總用地面積約為17952m2，總建筑面積約為82745.4m2（其中地上53239.4m2；地下29506m2）擬建建筑物分別為商業(yè)樓（地上3~4層，地下2層）、酒店樓（地上23層（H=99.55m），地下2層）?；娱_挖深度約為10.0m，基坑周長約為530.6m，占地面積約為14774.2m2。高層酒店樓采用框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。

2 地質(zhì)特點(diǎn)

工程場地的地質(zhì)情況自上而下：①素填土；②沖積粉質(zhì)粘土；③沖積淤泥質(zhì)土；④沖積粗砂；⑤沖積粉細(xì)砂；⑥沖積粉質(zhì)粘土；⑦殘積粉質(zhì)粘土；⑧中風(fēng)化巖層：巖體破碎，分布較局限，不穩(wěn)定，有溶蝕、溶洞很發(fā)育；⑨微風(fēng)化灰：為下伏基巖，工程力學(xué)性能優(yōu)良，具較高承載力。該場地在鉆探深度內(nèi)有21個(gè)鉆孔揭露有溶洞，共揭露30個(gè)溶洞，洞高為0.50～9.10m，平均3.05m，見溶率為38.9%，線洞率為7.54%，按規(guī)范判定場地巖溶發(fā)育程度為強(qiáng)發(fā)育，且各向異性，對樁基設(shè)計(jì)和施工有直接的不良影響。由于場地內(nèi)溶洞（溶蝕）發(fā)育不規(guī)則，防止地面塌陷，避免影響建筑物的地基基礎(chǔ)穩(wěn)定及安全，應(yīng)對場地內(nèi)的溶洞處理。

3 基礎(chǔ)方案的選擇

根據(jù)本工程的地質(zhì)特點(diǎn)，勘察報(bào)告建議基礎(chǔ)選型優(yōu)先選擇沖孔灌注樁基礎(chǔ)，進(jìn)行超前鉆判別溶洞和持力層深度，一樁一孔。沖孔樁的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在設(shè)計(jì)持力層可靠、清晰、承載力高；存在的風(fēng)險(xiǎn)，主要是樁機(jī)鉆透溶洞施工過程中的塌孔概率大，造價(jià)成本高，如塌孔可能引起的事故處理時(shí)間長，從而造成工期拖延；對于土層內(nèi)的小塌孔難以察覺容易留下隱患，出現(xiàn)斷樁難以判斷。

若選用CFG樁地基處理的復(fù)合地基，CFG樁的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在施工速度快、造價(jià)經(jīng)濟(jì)、無需對溶洞進(jìn)行特殊處理，施工過程可控、實(shí)施完成的質(zhì)量及驗(yàn)收都相對可靠。缺點(diǎn)是灰?guī)r巖面起伏大，凹凸不平，巖面坡度變化較大，CFG樁基施工過程中容易出現(xiàn)：“懸樁”、“半懸樁”等工程質(zhì)量問題，在荷載作用下，可能產(chǎn)生樁基失穩(wěn)。局部地段溶洞頂板厚度小，對樁基持力層穩(wěn)定性有影響。

鑒于巖溶地區(qū)選用CFG樁復(fù)合地基和沖孔樁兩種樁型都技術(shù)可行，甲方管理層表示更多從施工便利性、檢測的可靠性和造價(jià)成本的經(jīng)濟(jì)性考慮進(jìn)行選擇判斷。明確選擇CFG樁的復(fù)合地基筏板作為高層酒店樓基礎(chǔ)。施工過程中，根據(jù)實(shí)際情況，補(bǔ)充增加對溶洞頂板較薄處進(jìn)行有限處理，處理措施：①對溶洞頂板厚度較小區(qū)域進(jìn)行溶土洞處理；②降低單樁承載力；因而是相對經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行的樁型選擇方案。

4 復(fù)合地基設(shè)計(jì)

CFG樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)參數(shù)：樁徑、樁距、樁長、置換率、樁體強(qiáng)度及褥墊層厚度。根據(jù)勘察報(bào)告，筏板基礎(chǔ)底位于粉質(zhì)粘土層，天然地基承載力為fk為140kPa，由盈建科軟件計(jì)算的復(fù)合地基的承載力要求的標(biāo)準(zhǔn)值為600kPa，CFG樁復(fù)合地基的平面布置如圖1所示。

圖1 剛性樁復(fù)合地基平面布置

根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ 79—2012），第7.1.5條，復(fù)合地基承載力特征值應(yīng)通過復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)或采用增強(qiáng)體靜載荷試驗(yàn)結(jié)果和其周邊土的承載力特征值結(jié)合經(jīng)驗(yàn)確定，初步設(shè)計(jì)時(shí)，可按式（1）估算：

單樁豎向承載力特征值可按式（2）估算：

CFG樁單樁承載力及復(fù)合地基承載力特征值計(jì)算過程如表1、表2所示。

表1 單樁豎向承載力特征值計(jì)算

表2 復(fù)合地基承載力計(jì)算

同時(shí)，為了協(xié)調(diào)樁土的不均勻沉降，充分發(fā)揮樁間土的作用，樁頂和筏板基礎(chǔ)之間設(shè)置200mm厚的褥墊層，褥墊材料采用中砂、粗砂、級(jí)配砂石和碎石等，最大粒徑不宜大于30mm。施工時(shí)須先清除土層至樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高，先虛鋪厚度250mm，后用平板震動(dòng)器壓實(shí)至設(shè)計(jì)厚度200mm，基礎(chǔ)外圍周邊褥墊層要有原現(xiàn)狀土的約束[3]。

5 復(fù)合地基變形計(jì)算

根據(jù)《地基處理》規(guī)范第3.0.5條，按地基變形設(shè)計(jì)或應(yīng)作變形驗(yàn)算且需進(jìn)行地基處理的建筑物或構(gòu)筑物，應(yīng)對處理后的地基進(jìn)行變形驗(yàn)算；故本工程應(yīng)進(jìn)行沉降變形計(jì)算。

由于褥墊層的壓縮量很小可忽略，故復(fù)合地基的沉降變形主要由兩部分組成，即樁長范圍內(nèi)的土層壓縮量和樁端下的土層壓縮量；但本工程樁端下為灰?guī)r層且灰?guī)r為較硬巖，故樁端下的壓縮量也可忽略，因此，本工程的復(fù)合地基的變形沉降主要來源于樁間土的壓縮變形。CFG樁復(fù)合地基多用于20層左右的高層建筑，上部結(jié)構(gòu)的剛度相對于筏板基礎(chǔ)的剛度要大得多，故筏板主要受局部彎曲作用。如果計(jì)算模型不考慮上部結(jié)構(gòu)剛度，則筏板不僅承受局部彎曲作用，還要承受整體的彎曲作用，這與實(shí)際情況不符。按箱筏基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范，對筏板基礎(chǔ)一般也是僅考慮局部彎曲作用。

采用盈建科軟件計(jì)算復(fù)合地基的沉降變形，軟件設(shè)置采用Mindlin法計(jì)算沉降變形，筏板采用彈性地基梁計(jì)算，同時(shí)考慮上部結(jié)構(gòu)剛度，板上剪力墻按深梁方案計(jì)算，復(fù)合地基地基土分擔(dān)的荷載比例約0.2。根據(jù)本工程勘察報(bào)告，在盈建科軟件的基礎(chǔ)模塊中的輸入各土層地質(zhì)參數(shù)進(jìn)行沉降變形試算，得沉降變形如圖2所示。

由計(jì)算結(jié)果可知，最大沉降量為26mm，發(fā)生在筏板中間，即框架剪力墻的剛度中心處滿足規(guī)范要求。

圖2 CFG樁復(fù)合地基沉降變形

6 結(jié)語

本文以工程實(shí)例闡述了如何選擇合理恰當(dāng)?shù)牡鼗幚矸桨?，己成為關(guān)系到整個(gè)工程質(zhì)量，投資和進(jìn)度的重點(diǎn)問題。介紹了巖溶地區(qū)的復(fù)合地基設(shè)計(jì)過程及要點(diǎn)，通過不斷試算，調(diào)整CFG樁的樁徑、樁間距以及布樁形式來調(diào)整地基承載力滿足基礎(chǔ)以上建筑結(jié)構(gòu)的承載力要求。CFG樁復(fù)合地基還需控制基礎(chǔ)的沉降變形，不均勻沉降容易使基礎(chǔ)局部彎曲而引發(fā)破壞或傾斜。CFG樁施工技術(shù)的現(xiàn)已不斷完善成熟，對CFG樁復(fù)合地基的設(shè)計(jì)進(jìn)行探討能夠使其得到更有效的應(yīng)用。