西景泵站厂区建筑地基处理方法

王瑞平

（山西省水利水电勘测设计研究院 山西太原 030024）

1 工程概况

运城市北赵引黄灌区二期工程位于闻喜、临猗、盐湖、万荣四县（区）境内，主要解决以上四县（区）的峨嵋台地旱地灌溉问题。本次新建的泵站中，西景泵站位于万荣县境内。西景泵站厂区内拟建主、副厂房、生活服务用房、门房、消防水池、技术供水池、污水池各一座。

厂区设计地震烈度为7度，基本地震加速度设计值0.15 g，设计地震分组为第三组。

2 地基土工程地质特性

根据勘探资料，本次勘察所揭露的地基土层为第四系上更新统坡积、风积物，岩性为低液限黏土。现将地层自下而上岩性列于表1。

勘探资料显示，厂区内主、副厂房位置各探井湿陷量值如表2。

表1 厂区地层自下而上的岩性

3 厂区内各建筑地基处理方法

3.1 泵站主副厂房

西景泵站主厂房下部为钢筋混凝土封闭圈结构，底板埋深6.94 m，上部为钢筋混凝土框架结构；副厂房为钢筋混凝土框架结构，为柱下独立基础，基底埋深1.6 m。平面尺寸8 m×33.67 m，主、副厂房之间设50 mm宽沉降缝。

由理正结构工具箱计算得主厂房基底压力值178.8 kPa。

表2 各探井湿陷量值

由《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2004）第3.1.1，西景泵站主副厂房地基基础设计等级属乙类建筑。由第6.1.1，乙类建筑应消除地基的部分湿陷量。由6.1.4.3，主厂房下部为钢筋混凝土泵坑，基础宽度大；基底湿陷性黄土层厚度大，处理全部湿陷性黄土层深度的2/3有困难，所以在建筑物范围内应采用整片处理。土质为自重湿陷性黄土，处理厚度大于或等于6 m，且下部未处理湿陷性黄土层的剩余湿陷量不宜大于150 mm。

由第6.1.2条，当为整片处理时，处理范围为每边不小于处理土层厚度的1/2，且不小于2 m。

本工程地基处理拟采用灰土挤密桩法整片处理。灰土桩径400 mm，桩距1 m。设计时，由于主、副厂房基底有高差（副厂房基底高于主厂房5.24 m），灰土桩均打到主厂房基底高程（629.06 m）处，桩底高程为620.0 m，范围为每边外出基础不小于4.5 m。去掉500 mm桩头后，有效桩长8.56 m，梅花型布桩。然后分别做灰土垫层至主、副厂房基底高程。灰土分层虚铺，分层厚度300 mm。

桩位布置图见图1，桩身剖面图见图2.

图1 桩位布置图

图2 桩身剖面图

由《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）第7.1.5，复合地基承载力特征值应通过试验确定和其周边土的承载力特征值结合经验确定。初步设计时，可按下列公式估算：

式中：m——面积置换率，m=d2/de2；

d——桩身平均直径，m；

de——一根桩分担的处理地基面积的等效圆直径；de2＝1.05 s；

s——桩间距；

n——复合地基桩土应力比，一般是指桩顶的平均应力与桩间土表面的平均应力的比值；

fsk——处理后桩间土承载力特征值，kPa；

fspk——复合地基承载力特征值，kPa。

对本工程，复合地基承载力特征值计算过程如下：

式中：由表 1，fsk＝130 KPa；d2＝0.42＝0.16 m2；de2＝1.05 s＝1.05×1＝1.05 m；

m＝0.16/1.05＝0.152；

桩顶平均应力按经验值取200 KPa，桩间土平均应力由表1，取130 KPa，

∴ n＝200/130＝1.54

代入，得 fspk＝[1＋0.152（1.54－1）]×130＝140.5 KPa再由《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011），式（5.2.4）

式中：d——基础埋置深度，m；

b——基础底面宽度，m，当基底宽度小于3 m时取3 m；当基底宽度大于6 m时取6 m；

γm——基础底面以下土的加权平均重度，kN/m3；

ηb、ηd——基础宽度和埋置深度的地基承载力修正系数；人工处理后地基ηb取0，ηd取1.0；

γ——基础底面以下土的重度，kN/m3；

fa——修正后地基承载力特征值，kPa；

fak——地基承载力特征值，kPa。

代入数值计算，得修正后地基承载力特征值：

fa=140.5+1.0×20×（6.94-0.5）=269.3 kPa＞178.8 kPa，满足要求。

由《湿陷性黄土地区建筑规范》第2.1.14，剩余湿陷量为地基土湿陷量的计算值，减去基底下拟处理土层的湿陷量。

验算剩余湿陷量：808.79-688=120.79<150 mm

630.43 -536=94.43＜150 mm

707.51 -602.3=105.21＜150 mm

664.91 -527.83=137.08＜150 mm

可见剩余湿陷量计算满足要求。

3.2 生活服务用房

生活服务用房为单层砖混结构，平面尺寸6.2 m×26.9 m，层高3.3 m，基础埋深1.5 m。

由《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2004）第3.1.1，西景泵站生活服务用房地基基础设计等级属丙类建筑。由《湿陷性黄土地区建筑规范》第6.1.5.3，对多层建筑，当地基湿陷等级为Ⅲ级或Ⅳ级时，地基宜采用整片处理，处理厚度分别不应小于3 m或4 m；且处理后下部未处理湿陷性黄土层的剩余湿陷量，不应大于200 mm。

此处对单层建筑，地基处理方法拟采用整片换灰土垫层法，处理深度适当放宽。换土厚度2.5 m。

剩余湿陷量计算：

664.91 -468=196.91<200 mm，满足要求。

3.3 水池

由《湿陷性黄土地区建筑规范》第F.0.4条，水池类构筑物的地基处理，应采用整片土（或灰土）垫层。在自重湿陷性黄土场地，对特别重要的水池，宜消除地基的全部湿陷量，对一般水池，应设1.00～2.50 m厚的土（或灰土）垫层。土（或灰土）垫层的压实系数不得小于0.97。

西景泵站设有消防水池（容积150 m3）、技术供水池（容积 20 m3）、污水池（容积 50 m3），地基处理方法为整片换灰土垫层法，换土厚度2.0 m。

3.4 灰土材料要求

灰土桩体和垫层的体积配合比为3∶7。石灰选用新鲜的消石灰，其最大粒径不得大于5 mm。土料宜选用粉质黏土，不宜使用块状黏土，且不得含有松软杂质，土料应过筛且最大粒径不得大于15 mm。压实系数不小于0.97。基坑回填灰土体积配合比一般为2∶8，压实系数不小于0.93。

4 结论

西景泵站厂区各建筑分别进行灰土挤密桩或整片换灰土垫层法处理湿陷后，经试算，其承载力和剩余湿陷量满足规范要求。