湿陷性黄土地基处理设计体会

梁兴泉

(山西省建筑设计研究院，山西太原　030013)



湿陷性黄土地基处理设计体会

梁兴泉

(山西省建筑设计研究院，山西太原030013)

摘要:根据山西医科大学第二医院南院北区的地质条件，探讨了湿陷性黄土的地基处理方案，并计算了住院楼、医技楼、门诊楼等地基处理深度，以达到最佳的地基处理效果。

关键词:住院楼，地基处理，灰土挤密桩，承载力

1　工程概况

“山西医科大学第二医院南院北区”位于晋中市中都北路和文华东街交叉处东北角，分为住院楼、医技楼、门诊楼、下沉广场四个部分。住院楼、医技楼、门诊楼地下室均为2层。其中住院楼为高层，分三个部分，左右部分为地上15层，中间部分为地上17层，医技楼为地上5层、门诊楼为地上4层。住院楼采用灰土挤密桩和CFG桩联合的地基处理方式，医技楼、门诊楼采用强夯的处理方式，下沉广场采用打灰土挤密桩的处理方式。

2　住院楼处理方案的比较

2．1基底压力的试算

建立结构模型，进行结构整体计算分析，输入基础及其参数后，将上部荷载传下去。查看建筑的基底压力，再与勘察报告中的承载力数据进行核对。医技楼、门诊楼和下沉广场的基底压力满足天然地基承载力的要求，只需消除基底下一定深度范围内的部分湿陷性。住院楼两侧单元基底压力最大为310 kN/m2;中间单元基底压力最大为350 kN/m2;基底压力按最不利350 kN/m2考虑。

根据岩土工程勘察报告，住院楼按湿陷性黄土地区建筑物分类为甲类，天然地基承载力为190 kPa。承载力不满足要求，基底下需全部消除湿陷性，需要进行地基处理。

2．2设计中考虑到的两种方案

方案一:先打灰土桩既消除湿陷并提高承载力，插打CFG桩来控制沉降，灰土桩桩距900;CFG桩桩径400，桩长17 m，桩距900×3=2 700。

方案二:灰土桩消除湿陷，插打CFG桩提高承载力，灰土桩桩距900;CFG桩桩径400，桩长12 m，桩距900×2=1 800。

两种方案都可行，但各有利弊，从经济性和控制沉降的角度考虑，不考虑施工工期，方案一为最优方案，但两种桩不能同时打，这就存在工期长的问题。

2．3承载力的修正

裙房为4层带2层地下室，每层重量取18 kN/m2，基础按500高算，土容重按18 kN/m3考虑:18×(4+2)+0．5×20=108+ 10=118，折合成覆土高度(即折算土重)为118/18=6．5 m。根据GB 50025—2004湿陷性黄土地区建筑规范第5．6．5条，湿陷性土地基承载力修正公式为:

ηγ(d－1．5)=1．0×18×(6．5－1．5)=1．0×18×5=90 kPa(深度修正的承载力)。

根据GB 50007—2011建筑地基基础设计规范第5．2．4条的要求，地基承载力应考虑深度修正，所以基础底面单位面积压力为350 kN/m2≤270+90(考虑深度修正)=360 kN/m2，满足要求。

由此可见，只要灰土桩复合地基经检测数值达到270 kN/m2，就能满足设计要求。CFG桩只起到控制沉降的作用，不考虑所能提供的承载力。所以CFG桩可超过规范规定的3倍～5倍桩径的间距布置。

2．4灰土挤密桩承载力的试算

灰土桩到底能提供多少承载力，这就需要理论计算和实际检测两方面才能确定。灰土桩复合地基属于散体材料增强体复合地基，应按建筑地基处理技术规范公式7．1．5-1确定。

桩距900，桩径400，桩长6 m，正方形布置。de=1．13s=1．13× 900=1 017。m==4002/1 0172=0．154。

其中，n为桩土应力比，可参照采用《建筑地基处理技术规范》7．8．4-7柱锤冲扩桩复合地基的桩土应力比，通过试验确定或按地区经验确定，无经验值时，可取2～4;根据地勘报告、基础埋深和±0．000绝对高程可查出基底持力层为第4层fsk=190 kPa。

当n=2时，fspk=［1+0．154×(2－1)］×190=219 kPa;当n=3时，fspk=［1+0．154×(3－1)］×190=248．52 kPa;当n=4时，fspk=［1+0．154×(4－1)］×190=277．78 kPa。

2．5地基处理方案的最终决定

灰土挤密桩经理论计算是有可能达到270 kPa的。这就需要做试桩检测和工程桩检测来验证可行性。若检测结果全部能满足要求，就可以按方案一插打CFG桩，若有地方不满足要求，则需按方案二调整CFG桩的参数，进行插打CFG桩，从而回归到了方案二。为节省工期，灰土桩试桩可以和CFG桩试桩同时做。CFG桩试桩应做方案二中12 m桩长的单桩静载荷试验来测定单桩承载力，为可能采用的方案二提前做了准备。方案二，两种桩各自起的作用明确，可以交叉分段施工，大大缩短工期。和方案一相比，费用上经全过程造价咨询测算，略有增加。由于实际工期紧，方案二成为唯一满足质量和工期要求的可行方案。

3　地基处理深度的计算

3．1住院楼处理深度的计算

根据勘察报告所提供的数据，对报告中的T3，T4两个探井进行分析计算。根据《湿陷性黄土地区建筑规范》表3．0．1:住院楼建筑物湿陷性分类为甲类，场地为Ⅱ级(中等)～Ⅲ级(严重)自重湿陷性黄土场地，根据《湿陷性黄土地区建筑规范》第6．1．3条:应处理基础底面以下的全部湿陷性黄土层。

T3孔口至基底深度为828．43－814．83=13．6 m;基底下湿陷性土层厚度为19－13．6=5．4 m，按6 m考虑，T4孔口至基底深度为827．21－814．83=12．38 m;基底下湿陷性土层厚度为18－12．38=5．62 m，按6 m考虑;所以住院楼的地基处理深度(即所打的灰土挤密桩的有效桩长)为基底下6 m。

3．2医技楼、门诊楼处理深度的计算

对报告中的BT1，BT2，BT3三个探井进行分析计算。医技楼、医疗综合楼、门诊楼、地下广场均未超过24 m。且地下2层为车库区，没有像锅炉房、水泵房、水池之类有大量水的房间。根据《湿陷性黄土地区建筑规范》表3．0．1:以上各建筑物湿陷性分类均为丙类。根据《湿陷性黄土地区建筑规范》第6．1．5条:应处理基础底面以下的部分湿陷性黄土层且下部未处理黄土层的剩余湿陷量不应大于200 mm。

BT1孔口至基底深度为825．89－814．83=11．06 m(湿陷等级为Ⅱ级自重中等)，基底下湿陷性土层厚度为16－11．06=4．94 m，按5 m考虑。

按丙类处理深度为2．5 m。剩余未处理的剩余湿陷量为24．5+ 29=53．5 mm＜200 mm。

BT2孔口至基底深度为825．25－814．83=10．42 m(湿陷等级为Ⅱ级自重中等)，基底下湿陷性土层厚度为16－10．42=5．58 m，按6 m考虑。按丙类处理深度为2．5 m。剩余未处理的剩余湿陷量为35．6 mm＜200 mm。

BT3孔口至基底深度为823．09－814．83=8．26 m(湿陷等级为Ⅰ级非自重轻微)，基底下湿陷性土层厚度为18－8．26= 9．74 m，按10 m考虑。

按丙类处理深度为1．0 m。剩余未处理湿陷性黄土层的湿陷起始压力值大于100 kPa。按丙类处理深度为2．5 m。剩余未处理的剩余湿陷量为38．3+77．1+31．5+17．1+19．8=183．8 mm＜200 mm。

按丙类强夯处理基底下3 m的湿陷性土。强夯处理时应在基底以上留1 m的土。因考虑到强夯噪声大，尤其是夯锤落下去产生的震动对周边的影响较大，单击夯击能选用了《湿陷性黄土地区建筑规范》表6．3．6中的最低能级1 500 kN·m。在处理深度范围内，土的湿陷系数均应小于0．015。施工单位必须根据这些要求选一块场地进行试夯，看结果能否满足设计要求，如果达不到要求，就需提高夯击能。强夯法处理的地基，还应设置300 mm～600 mm厚的三七灰土垫层，压实系数不小于0．97。

3．3下沉广场处理深度的计算

对报告中的T5，BT3两个探井进行分析计算。下沉广场部分为地下1层。基底绝对标高为819．630。

T5孔口至基底深度为824．93－819．63=5．3 m(湿陷等级为Ⅱ级自重中等)。基底下湿陷性土层厚度为18－5．3=12．7 m，按13 m考虑。按丙类处理深度为8 m。剩余未处理的剩余湿陷量为38．3+77．1+31．5+17．1+19．8=183．8 mm＜200 mm。

BT3孔口至基底深度为823．09－819．63=3．46 m(湿陷等级为Ⅰ级非自重轻微)，基底下湿陷性土层厚度为18－3．46=14．54 m，按丙类处理深度为5．0 m。剩余未处理湿陷性黄土层的湿陷起始压力值大于100 kPa。

根据T5湿陷情况:下沉广场部分，采用灰土桩(桩长8 m，桩间距900)处理的方案。

4　结语

通过这一实际工程，能够了解和掌握强夯、灰土挤密桩、灰土挤密桩联合CFG桩的结合处理方法。设计中，应多看规范，多与实际相结合，熟悉常用的地基处理方法。每种处理方法都有各自的优缺点和适用的范围。而且要考虑环境、施工、经济、时间、安全性等各方面的影响，根据现有的地质资料，准确提出一种最佳、考虑最全面的地基处理方法。

参考文献:

［1］GB 50025—2004，湿陷性黄土地区建筑规范［S］．

［2］DBJ 04/T312—2015，湿陷性黄土场地勘察及地基处理技术规范［S］．

［3］JGJ 79—2012，建筑地基处理技术规范［S］．

［4］GB 50007—2011，建筑地基基础设计规范［S］．

［5］11G101-1～3，13G101-11，04SG330，06G901-1，混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图［S］．

［6］ 建设部工程质量安全监督与行业发展司，中国建筑标准设计研究所．2003全国民用建筑工程设计技术措施结构［Z］．

中图分类号:TU475．3

文献标识码:A

文章编号:1009-6825(2016)17-0062-03

收稿日期:2016-04-02

作者简介:梁兴泉(1981-)，男，工程师

On design for collapsible loess foundation treatment

Liang Xingquan
(Shanxi Architectural Design Institute，Taiyuan 030013，China)

Abstract:According to the geological conditions at north area of south branch in No．2 Hospital of Shanxi Medical University，the paper explores the foundation treatment schemes for the collapsible loess，and calculates the foundation treatment depth of the impatient building，medical technology building，and outpatient building，so as to obtain the optimal foundation treatment effect．

Key words:impatient building，foundation treatment，lime-soil compaction pile，loading capacity