太原某项目地基处理方案选型浅析

许 明

(太原市长风商务区管理中心，山西 太原 030006)

0 引言

太原市区内常见需特殊处理的场地为液化场地和湿陷场地，液化场地集中分布于汾河两岸一级阶地，湿陷性黄土场地集中分布于太原西山和东山山麓。在实际工作中，对液化场地的地基处理方式选型，一直是各个勘察、设计及建设单位所重视并感觉为难的工作，因为此项工作直接影响着整个工程的成本和进度。下面就以太原某项目为例，进行具体阐述。

1 项目概况

该项目位于平面为矩形，外轮廓尺寸较大，长80.7 m，宽60.0 m，地上9层，地下1层，建筑总高度45.6 m，主体结构类型为框架剪力墙结构，基础埋深5.2 m，预估基底压力为220 kPa。设计室外地面标高为789.0 m。

2 场地地质条件简要描述

表1 各土层情况表

3 地下水

场地地下水类型属孔隙潜水，主要由侧向径流补给和大气降水补给。丰水期稳定水位介于地表以下2.9 m～3.2 m，水位标高786.10 m～786.81 m。水位随季节性变化幅度为1.0 m。

4 场地液化情况

该建筑场地类别为Ⅲ类。主要液化层为第②层粉土，第③1层中砂及第④层中砂，该场地为轻微液化。具体钻孔液化指数见表2。

表2 地基土液化判别计算结果

5 地基处理选型

对于地基处理选型，我们一定是遵循先易后难的原则，难易主要取决于施工成本、施工进度、施工条件等三个方面。往往要通过多方面比对，才能从多个备选的方案中选取出最优的方案来。下面就根据该项目具体情况，对地基处理方案选型的思路进行分析。

5.1 天然地基

1)该场地为轻微液化场地，建筑抗震设防类别为丙类。根据GB 50011—2010建筑抗震设计规范(2016年版)第4.3.6条规定，相应抗液化措施为“基础和上部结构处理，亦可不采取措施”，天然地基的使用前提条件是满足的。

2)该项目基底标高为783.8 m，预估基底压力为220 kPa(建立在筏板基础上)，天然地基持力层为第②层粉土(地基的均匀性满足)，承载力特征值为95 kPa，按照GB 50007—2011建筑地基基础设计规范式5.2.4：

fa=fak+ηbγ(b-3)+ηdγm(d-0.5)。

对天然地基承载力进行深宽修正，修正后地基土承载力特征值为230 kPa，天然地基承载力要求可满足设计要求。

3)该项目属于体型简单的高层建筑，按GB 50007—2011建筑地基基础设计规范中地基变形允许值控制。基底附加压力为140 kPa，经沉降计算并结合当地实测经验，预估天然地基总沉降量约为300 mm，约超出规范要求的50%。就变形控制而言，天然地基并不适用。

5.2 复合地基

既然天然地基承载力基本满足，但变形不能够满足规范要求，从节约成本的方面考虑，我们可以继续考虑采用复合地基来达到减小建筑物变形的目的。

根据场地条件，可选的复合地基形式有振动沉管碎石桩、水泥土搅拌桩和CFG桩。

振动沉管碎石桩既可以通过挤密桩间土达到消除液化的效果，也可以提高地基承载力和减小沉降，但由于工艺原因，它施工产生的噪声与振动很大，不适合市区人口密集的地方使用。再者，该项目工期紧张，碎石桩处理后桩间土承载力恢复期较长，根据当地经验，28 d后的复合地基承载力检测值往往不能够达到设计所要求的数值。从建设单位角度出发，不希望这个检测周期太长，所以振动沉管碎石桩复合地基方案对此项目不是很适用。

水泥土搅拌桩可以提高地基承载力和减小沉降，但是不能处理液化，最主要的是JGJ 79—2012建筑地基处理技术规范第7.3.2条规定“在腐蚀性环境中以及无工程经验的地区适用时，必须通过现场和室内试验确定其实用性”，此条规定的原因是水泥在腐蚀性土层中有可能不凝固或发生后期崩解，安全隐患极大。该项目土对混凝土结构腐蚀等级为弱腐蚀性，所以安全起见，不建议采用该方法。

CFG桩是太原地区常见的地基处理方法，工艺成熟，结果可靠，无论是提高地基承载力还是减小沉降，效果都很明显，该场地比较适用。针对该工艺不能够消除场地液化，只要采取基础和上部结构处理即可(即采用筏板基础等)。

5.3 桩基础

如果考虑复合地基处理效果不明显，项目有特殊要求，需采用更高要求的抗液化措施时，可采用桩基础。桩基础对于提高地基承载力和减小沉降的效果是毋庸置疑的，但和复合地基相比较，其主要劣势为造价高，可作为复合地基的备选方案。常用的桩基础包括钢筋混凝土灌注桩和高强预应力混凝土管桩两种。

针对轻微液化场地，采用桩基础时需要重点注意的有两点：

1)如果采用灌注桩，该项目承台底面上下均位于液化土层中，根据JGJ 94—2008建筑桩基技术规范第5.3.12条规定，第②层粉土，第③1层中砂及第④层中砂土层液化影响折减系数取0。

2)如果采用高强预应力管桩(PHC)，由于静压管桩对桩周土有挤密作用，因此液化折减系数应根据桩基完工后桩间土的标贯击数确定。另需提前预防由于本场地砂层较厚，采用管桩可能有成桩困难情况，需要进行引孔。

6 CFG桩复合地基分析

该项目最终采用的是CFG桩复合地基处理方式，其设计参数为桩径400 mm，桩长22.0 m，桩间距1.50 m，正方形布置，桩端持力层为第⑥层中砂层(非液化土层)。采用素混凝土桩，桩身强度等级为C25。

根据勘察报告的土层参数，理论计算值为单桩竖向抗压承载力特征值Ra为700 kN，复合地基承载力特征值fa为350 kPa。设计要求单桩竖向抗压承载力特征值Ra为660 kN，复合地基承载力特征值fa为280 kPa。

该项目对CFG桩进行了试桩承载力检测，检测结果见表3，表4。

表3 CFG桩单桩静载试验结果

表4 CFG桩复合地基静载试验结果

根据单桩竖向抗压静载试验结果，我们可以得出以下两个结论：

1)从桩周(端)土阻力方面考虑，实际发挥阻力稍大于勘察报告提供的参考值，分析原因是桩端位于第⑥层中砂层，持力层较好，反作用于桩侧阻力发挥效果好。

2)从施工质量方面来看，基底开挖一次到位，导致基底土层第②层粉土严重扰动，桩间土承载力降低明显(复合静载试验沉降普遍偏大)。

对此CFG桩复合地基方案总体分析，是综合考虑项目成本、进度、施工难度等众多因素的最优方案。

7 结语

对于太原地区轻微液化场地丙类建筑的地基处理方案选型，在综合考虑项目成本、进度、施工难度及受市区土方施工管制严格等因素，根据经验，优先采取对基础和上部结构处理的措施，地基处理方式选取应尽量选用常规的、成熟的方法，尽量避免出现未知的、不可控的情况。