湿陷性黄土场地地基基础选型经济性分析

安智瑞

（北京维拓时代建筑设计股份有限公司太原分公司，山西太原 030006）

0 前言

湿陷性黄土广泛分布于山西、陕西、甘肃大部分地区。湿陷性黄土在天然湿度下，压缩性较低，强度较高，但遇水浸湿时土体强度显著降低，在附加压力或在附加压力与土的自重压力下引起的湿陷变形，是一种下沉量大、下沉速度快的失稳性变形，对建筑物危害性大。

对于建造在湿陷性黄土场地上的高层建筑，可用的地基处理措施为采用强夯法、挤密法全部或部分消除湿陷量，或采用桩基础穿透全部湿陷性黄土层。

强夯法在市区因震动大使用受限制，灰土挤密桩结合CFG桩的二元桩复合地基已在湿陷性场地高层建筑地基湿陷性处理中得到广泛应用，桩基础因造价较高并未在湿陷场地大量应用，随着大中城市环保要求越来越严，抑制扬尘污染，土方工程进度受限严重，已不能满足当前工程项目正常周转的要求，少污染、工期短、质量容易控制的桩基础就成为部分项目湿陷性地基基础的更优选项。

通过实际工程案例，分析湿陷性场地桩基础与灰土挤密桩加CFG桩复合地基的实用性和经济性，探讨灌注桩基础在湿陷性场地应用，对湿陷性场地项目地基基础方案选型进行指导，同时可针对不同项目特点，为业主提供适合的地基基础方案。

1 工程概况

项目位于太原市东山地区，地块一总建筑面积约12万m2，包含4栋高层住宅、1座幼儿园、地下车库及相关配套建筑。其中9#楼单体为住宅楼，主楼下无人防工程。主楼地上31层，地下3层，地上建筑面积28494.8m2，建筑平面长度66.75m，宽度17.9m，标准层建筑面积902.96m2，建筑高度92.70m。建筑标准层为连廊式户型，两个单元，设伸缩缝。

设计使用年限50年，结构安全等级二级，抗震设防类别为丙类，设防烈度Ⅷ度（0.20g），第二组。主体结构采用剪力墙结构，抗震等级一级。

湿陷性场地的建筑类别为甲类。本项目采用灌注桩基础，相邻地块项目同类高层采用二元桩复合地基（经检测观测，承载力和沉降均满足要求），根据实际应用两种地基基础方案均合理可行，现通过同一栋楼导荷计算对比分析两种地基基础方案。

2 地质概况

拟建场地位于太原盆地，拟建场地为梯田，呈东高西低，地形高差整体较大，勘探点绝对高程介于907.16～917.62m，高差10.46m左右。拟建场地地貌类型属中、低山区。场地类别为Ⅲ类，拟建场地为自重湿陷场地，湿陷等级为Ⅱ级（中等），勘察深度范围无地下水，地基土对混凝土结构具弱腐蚀性，对混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀性。

场地土层主要有耕土、杂填土、湿陷性粉土、湿陷性粉质黏土、粉土、粉质黏土，湿陷土层埋深约20.5m。

3 两种地基基础方案对比

3.1 灌注桩基础设计

正负零标高910.00，基底标高为899.10，基础持力层位于第2层湿陷性粉土层，基底下湿陷土层厚度约10m。基底土层不能满足承载力要求，方案一采用冲击成孔灌注桩及后压浆技术（桩底、桩侧后注浆），设计考虑湿陷土层负摩阻力。

工程桩桩身直径700mm，桩长45m，桩端进入第9层粉土，局部进入第10层粉土，单桩竖向承载力特征值3400kN，试桩三组，总桩数175根。混凝土强度等级工程桩及锚桩为C35，试桩为C50，抗渗等级P8；钢筋采用HRB400。

灌注桩布桩方式为剪力墙下布桩，剪力墙下设钢筋混凝土承台梁，典型承台梁截面1m×1m，承台间防水板厚度250mm，混凝土强度等级C40。

3.2 复合地基基础基础设计

正负零标高910.00，基底标高为899.10，基础持力层位于第2层湿陷性粉土层，基底下湿陷土层厚度约10m。方案二采用灰土挤密桩+素混凝土桩（CFG桩）复合地基。首先施工灰土挤密桩及其上灰土垫层，处理湿陷地基；待检测完全消除地基湿陷后，再施工素混凝土桩，铺填碎石垫层形成二元桩复合地基，达到处理湿陷与提高承载力的双重目的。

灰土挤密桩采用3：7灰土桩身直径400mm，有效桩长10m（进入第三层粉土0.5m），正三角形布桩，桩距1.1m，桩外边缘距基础边约5m，工程桩数2217，500mm厚3：7灰土褥垫层；素混凝土桩混凝土强度等级C15，桩身直径400mm，桩长17m，桩端进入第4层粉土1.25m，正三角形布桩，桩距1.1m，桩均在基础范围内，工程桩数1116。褥垫层为200mm厚碎石。

基础筏板厚1200mm，混凝土强度等级C35。

3.3 方案对比

3.3.1 两种地基基础型式的工程量、造价统计对比

统计计价规则和面积基数：①钢筋混凝土灌注桩单价为人材机费综合单价；②灰土挤密桩单价为含外购土方、褥垫层的综合单价；③素混凝土桩单价为含褥垫层的综合单价；④按地上建筑面积28494.8m2计算平米造价。

方案一（墙下灌注桩基础），钢筋混凝土灌注桩共7875m，造价约630万元；承台梁及防水板混凝土量约638.65m3，钢筋量约69t，造价约54万元；总计造价约684万元，平米造价约240元/m2。方案二（复合地基、筏板基础），素混凝土桩共18972m，造价约190万元；灰土挤密桩22170m，造价约148万元；筏板混凝土量约1345m3，钢筋量约93t，造价约92万元；总计造价约430万元，平米造价约150元/m2。

经比较，复合地基地基基础方案较灌注桩基础节省约90元/m2，节约37.5%，单纯技术角度复合地基基础经济效益更佳。

3.3.2 两种地基基础型式的工期对比

二元桩。灰土桩：一周可施工6000m，全部桩完成大约10×2217×7/6000=26d；CFG桩：单台桩机每天完成10根桩，两台桩基同时施工，约56d。

施工完成灰土桩后，方可施工CFG桩，考虑两天工期衔接，且桩基完成后褥垫层施工2d，合计86d。

灌注桩。单台桩机每天完成2根灌注桩，两台桩基同时施工，约44d。

经比较，两个单元的28494.8m2单体住宅楼，灌注桩较二元桩可节省约40d工期，近乎节省一半工期。考虑项目间接成本，则灌注桩有较大优势。

4 结论及建议

综上，从本项目经验来看，湿陷性黄土地区的地基基础方案，灌注桩基础和二元桩地基处理方案造价和工期两方面各有优势，结合现阶段及今后更加严格的环保要求，土方工程严重受影响，为项目快速推进，系统性考虑，选择灌注桩基础方案可能更优。对于进度要求较缓的项目，则复合地基基础方案更优。实际工程项目，还应结合不同地域的材料、人工差价和施工组织方式综合考虑地基基础方案。