王同樂(lè)

（江蘇筑森建筑設(shè)計(jì)有限公司，江蘇 常州 213000）

0 引言

膨脹土在我國(guó)分布范圍較為廣闊，包括西南大部、華中區(qū)域、江淮等地均有不同程度的分布。由于膨脹土具有吸水逐漸膨脹，失水收縮甚至干裂的工程特性，大量事例證明，較多房屋因?yàn)榕蛎浲恋拿浛s導(dǎo)致了房屋沉降不均、墻體開(kāi)裂等問(wèn)題。在天然狀態(tài)下，膨脹土壓縮性低，強(qiáng)度較高，如何最大限度地利用該土層的天然地基承載力，找出切實(shí)可行的設(shè)計(jì)措施成為一個(gè)重要的研究課題。本文結(jié)合實(shí)際工程項(xiàng)目的荷載分布及建筑特點(diǎn)，采用了切實(shí)可行的設(shè)計(jì)措施，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

1 工程概況

案例住宅小區(qū)位于安徽省蕪湖市，灣沚大道以東，豐河路以南。項(xiàng)目總建筑面積約為46691.08m2，其中地上約為35000m2，地下約為11691.08m2，場(chǎng)地范圍內(nèi)擬建6棟住宅，其中2#樓為地上9層，5#樓為地上23層，6#樓為地上18層，其余均為地上11層建筑，建筑總高度分別為26.25、32.05、66.85m不等。該項(xiàng)目包含一層地下室，層高為5.050m，地基基礎(chǔ)埋深約為5.50m；地上建筑均為剪力墻結(jié)構(gòu)，單層地庫(kù)為框架結(jié)構(gòu)；一層室內(nèi)地坪標(biāo)高（±0.000m）相當(dāng)于黃海高程25.15m，場(chǎng)地整體地勢(shì)呈南高北低，南側(cè)室外道路標(biāo)高約為24.60m，場(chǎng)地北側(cè)道路標(biāo)高為19.5～22.8m。地下室剖面圖見(jiàn)圖1。

圖1 地下室典型剖面圖

2 場(chǎng)地環(huán)境與工程地質(zhì)條件

2.1 巖土構(gòu)成

①層雜填土（Q4ml）——灰色、灰褐色、棕紅色、黃褐色，結(jié)構(gòu)狀態(tài)松散，稍濕，主要包含黏性土及建筑垃圾，局部含碎石、塊石、混凝土塊，鉆進(jìn)較困難。為近期回填，堆填時(shí)間少于1a，欠固結(jié)，屬高壓縮性土。場(chǎng)地廣泛分布，揭露層厚0.20～6.00m，孔隙發(fā)育。

②層黏土（Q3al+pl）——棕紅、褐黃色，硬塑狀態(tài)，含鐵錳結(jié)核、鐵錳氧化物、高嶺土團(tuán)塊及少量姜石等，搖振無(wú)反應(yīng)，切面光滑，干強(qiáng)度高，韌性高。

③層黏性土夾砂（Q3al+pl）——灰白、黃褐色，可塑至硬塑狀態(tài)，以粉質(zhì)黏土為主，夾黏土。含鐵錳結(jié)核、鐵錳氧化物、高嶺土團(tuán)塊及少量姜石等，搖振反應(yīng)，切面粗糙，干強(qiáng)度中等，韌性中等。

④層卵石土（Q3al+pl）——雜色，中密至密實(shí)狀，飽和，卵石含量大于50%，礫石含量約占10%～40%，磨圓度較好，粒徑主要為5～90mm，少部分粒徑＞100mm，母巖成分以砂巖、石英巖、灰?guī)r為主。

2.2 巖土建筑性能設(shè)計(jì)參數(shù)

巖土建筑性能設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 巖土建筑性能設(shè)計(jì)參數(shù)

2.3 特殊性巖土

根據(jù)土工試驗(yàn)檢測(cè)報(bào)告，擬建場(chǎng)地②層黏土的自由膨脹率（δef）一般在43.6%～59.7%之間，屬膨脹土，具有弱膨脹潛勢(shì)[1-3]。依據(jù)本地區(qū)氣象資料分析計(jì)算，膨脹土濕度系數(shù)ψw在0.8～0.9 之間，大氣影響深度約3.5m，大氣急劇層深度約1.5m。根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)膨脹土脹縮等級(jí)為Ⅰ級(jí)，膨脹地基土地勢(shì)起伏較小為平坦場(chǎng)地。設(shè)計(jì)、施工時(shí)應(yīng)按《膨脹土地區(qū)建筑技術(shù)規(guī)范》（GB 50112—2013）相關(guān)要求執(zhí)行。

3 膨脹土地基天然地基設(shè)計(jì)、施工注意事項(xiàng)

（1）本場(chǎng)地②層黏土具有弱膨脹潛勢(shì)，大氣影響深度約為3.5m，大氣急劇層深度約為1.5m。根據(jù)規(guī)范的相關(guān)要求，為減少膨脹土的脹縮對(duì)建筑的不利影響[4-5]，該工程設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)增加基礎(chǔ)埋深，埋深應(yīng)大于大氣急劇層深度1.5m，宜大于大氣影響深度約3.5m[6-7]。

該工程地下均設(shè)一層地下室，見(jiàn)圖1 地下室典型剖面圖，層高為5.050m，基礎(chǔ)埋深約為5.50m，大于大氣影響深度3.5m，遠(yuǎn)大于大氣急劇層深度1.5m。加大基礎(chǔ)埋深的方法可減弱甚至消除大氣對(duì)膨脹土層的影響，實(shí)踐證明，此方法是行之有效的。

（2）膨脹土受到的壓力越大，土的膨脹量就越小，當(dāng)基底壓力大于土的膨脹力時(shí)，土就不膨脹，并出現(xiàn)壓縮。通過(guò)咨詢當(dāng)?shù)貙張D部門及勘查部門的專家，并根據(jù)當(dāng)?shù)氐胤浇?jīng)驗(yàn)，房屋建筑為3 層以上時(shí)，就基本可以阻止該土層的膨脹，從而可以避免因?yàn)橥僚蛎泬嚎s而產(chǎn)生的地基不均勻沉降及由此產(chǎn)生的房屋開(kāi)裂的問(wèn)題。

該工程純地庫(kù)區(qū)域地下室底板厚度為0.37m，頂板厚度≥0.25m，地下室頂板覆土厚度1.5m，上覆荷載較大，P=0.62×25+1.5×18+0.10×20=44.5kPa，利用膨脹土受壓越大膨脹量越小的性質(zhì)，該工程基礎(chǔ)型式采用獨(dú)立基礎(chǔ)+防水板的做法，增加基底壓力，阻止土的膨脹。

另外，地上1#～7#樓為9～23 層的高層住宅建筑，基礎(chǔ)型式采用筏板基礎(chǔ)，基底壓力較大，足夠阻止②層黏土的膨脹。所以該工程采用②層黏土作為地基基礎(chǔ)持力層，按天然地基設(shè)計(jì)是安全可靠的，能夠使設(shè)計(jì)做到安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、適用。

（3）防水保濕。膨脹土具有吸水逐漸膨脹，失水收縮甚至干裂的工程特性，所以要防止土層含水量發(fā)生變化，使地基土的含水量能夠保持相對(duì)穩(wěn)定，從而達(dá)到防止房屋建筑沉降不均及墻體開(kāi)裂的目標(biāo)[8-10]。

該工程采取了一些可靠的措施：在建筑物周圍做好地表排水及防水措施，設(shè)置了寬度≥1.2m 的散水坡，并在建筑物周邊一定范圍內(nèi)布置了小型綠植，用來(lái)覆蓋地表，避免曝曬；距離擬建建筑物5.0m范圍內(nèi)嚴(yán)禁種植大型樹(shù)木。該系列措施可以避免水分過(guò)分蒸發(fā)，使地基土含水量保持相對(duì)穩(wěn)定。

（4）場(chǎng)地土開(kāi)挖過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格按施工圖設(shè)計(jì)比例進(jìn)行放坡，必要時(shí)需采取辦法將坡面進(jìn)行覆蓋或硬化，避免水分的蒸發(fā)，基坑開(kāi)挖的過(guò)程中，應(yīng)設(shè)置完整的排水體系，當(dāng)降雨時(shí)，應(yīng)及時(shí)將基坑內(nèi)積水排出。

（5）基坑回填。膨脹土場(chǎng)地基坑回填不宜采用原土，宜換土回填，采用非膨脹土，或摻入石灰改良土壤后回填。如果采用原土回填，計(jì)算地下室外墻時(shí)應(yīng)考慮土的膨脹力的影響，避免地下室外墻出現(xiàn)開(kāi)裂漏水。

4 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

根據(jù)各單體建筑的荷載分布及結(jié)構(gòu)型式，確定了相應(yīng)的基礎(chǔ)型式。該工程除5#樓以外均采用天然地基，以②層黏土為基礎(chǔ)持力層。②層黏土fak=240kPa，能夠滿足擬建18 層以下住宅樓建筑物的基礎(chǔ)持力層要求。其中一層純地庫(kù)基礎(chǔ)采用獨(dú)立基礎(chǔ)+防水板，高層住宅采用筏板基礎(chǔ)。

5#樓為地上23 層，1 層地下室，天然地基較難滿足承載力設(shè)計(jì)要求。該工程采用了CFG 樁復(fù)合地基，以第②層黏土層作為復(fù)合地基持力層（fak=240kPa）。CFG樁單樁抗壓豎向承載力特征值取Ra＝750kN，選第4 號(hào)卵石土層作為樁端持力層，有效樁長(zhǎng)應(yīng)不小于10m，且樁端進(jìn)入持力層不應(yīng)小于1.00m，樁直徑400；置換率0.049；樁中心距1600；復(fù)合地基承載力特征值取fspk=400kPa，深度修正后的復(fù)合地基承載力fspa=435kPa。CFG樁布置圖見(jiàn)圖2。

圖2 CFG樁布置圖

5 結(jié)束語(yǔ)

（1）本文總結(jié)了蕪湖市某住宅小區(qū)膨脹土地基基礎(chǔ)型式的確定過(guò)程，本基礎(chǔ)設(shè)計(jì)通過(guò)咨詢當(dāng)?shù)貙張D部門及勘查部門的專家，并根據(jù)當(dāng)?shù)氐胤浇?jīng)驗(yàn)，簡(jiǎn)化了基礎(chǔ)型式，降低了工程建造成本。

（2）根據(jù)勘察報(bào)告本場(chǎng)地②層黏土具有弱膨脹潛勢(shì)。根據(jù)規(guī)范的相關(guān)要求及當(dāng)?shù)氐胤焦こ探?jīng)驗(yàn)，為減少膨脹土的脹縮對(duì)建筑的不利影響，工程基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)利用了本建筑有基礎(chǔ)埋深較大的特點(diǎn)，同時(shí)采取增加基底壓力、對(duì)地基土防水保濕等其他的一些設(shè)計(jì)措施和方法，合理地利用了②層黏土地基承載力高的特點(diǎn)，使本基礎(chǔ)設(shè)計(jì)做到了安全、可靠、經(jīng)濟(jì)。

（3）我國(guó)幅員遼闊，各地建筑場(chǎng)地和地基條件差別較大，各地的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及地基處理方法、經(jīng)驗(yàn)各有不同，設(shè)計(jì)人員一定要謙虛謹(jǐn)慎，因地制宜，主動(dòng)咨詢當(dāng)?shù)貙張D部門、勘查部門的專家，了解當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)院的習(xí)慣做法，利用當(dāng)?shù)氐胤焦こ探?jīng)驗(yàn)，使設(shè)計(jì)達(dá)到精細(xì)化、合理化的目的。