羊马河煤矿不均匀填土场地宿舍的设计

刘彦东

（中煤西安设计工程有限责任公司，西安710054）

1 引言

子长县羊马河矿业有限公司羊马河煤矿为资源整合矿井，主要包括原羊马河井田和石家沟煤矿整合区2 部分，位于陕西省延安市子长县，矿井生产能力1.20Mt/a，在工业场地内新建主斜井、副斜井、回风斜井及相应的生产系统及行政公共居住设施。单身宿舍楼长84.86m，宽20m，共5 层，总高16.2m，总建筑面积为8 484.2m2，抗震设防烈度为6 度，结构型式为钢筋混凝土框架结构。

2 场地地质条件

羊马河工业场地位于黄土高原，场地地貌属黄土梁、黄土沟谷，根据中煤西安设计工程有限责任公司2018 年9 月提供的《子长县羊马河矿业有限公司羊马河矿井工业场地岩土工程勘察报告（详勘）》，本工程场地土层从上至下依次为：

各土层的剖面及与宿舍的关系图见图1，可见宿舍中部天然地貌为黄土梁，基本上无填土，填土沿中部向两边延伸逐渐加厚，最厚处达22.5m，填土极不均匀。

图1 土层与建筑物关系图

3 基础设计

本工程的回填土因工业场地平场施工形成，采用压实填土，每层虚铺厚度为50cm，碾压完厚度为40cm，采用羊足碾和22t 振动压路机碾压，碾压遍数为6 遍，勘察期间平场施工仍在继续。该层土土质不均匀，工程特性差，为近期回填土，后期还有固结沉降，不能用作宿舍基础的直接持力层。

3.1 基础形式的比选

一般回填土常用的地基处理方法有：换填置换法、强夯法、挤密桩复合地基等【1～3】。换填置换法处理较浅的回填场地较为合适，但对于高回填场地不能完全置换，不宜采用。强夯法是处理回填土地基最常用的一种办法，但强夯法适用在回填过程中进行，对于高回填场地需要分层强夯，而且强夯法要对整个场区的建构筑物进行整体考虑，宜一次强夯完成。挤密桩复合地基不仅提高了地基土的承载力，还加固了填土本身，是一种较好的处理填土场地的地基处理方法【4】，但桩长受工艺限制不宜过长，且由于黄土地区生态比较脆弱，当地对取土有严格限制。

本工程填土厚度极不均匀，变化较大，5 层宿舍的荷载较大，场地填土下有承载力较高的红黏土层，综合考虑，采用直径为800mm 的钢筋混凝土灌注桩，能够保证承载力及变形的要求。

3.2 灌注桩承载力

根据宿舍自然地貌的等高线，以及填土厚度的不同将桩基的长度分成4 个范围进行设计（见图2）。

对于桩穿越较厚的欠固结土时应考虑负摩阻的影响【5】，本工程桩端进入红黏土层，桩端承载力较高，沉降较小，中性点按端承型桩考虑，取到③层黄土层底处，桩间距较大，不考虑群桩效应，以范围二的桩基为例进行计算，灌注桩底填土层厚取8.0m，黄土层厚度取1.5m，素填土的正摩阻力标准值取15kPa。根据JGJ 94—2008《建筑桩基技术规范》【6】验算桩的承载力（以下公式中量的符号含义参见JGJ 94—2008）：

图2 灌注桩平面布置图

控制桩端进入红黏土层9m 计算桩基承载力特征值：

3.3 试桩承载力

试桩承载力的确定，试桩需要考虑填土的正摩阻力：

4 灌注桩施工

高回填区由于土层结构复杂，稳定性差，存在塌孔等危险，本工程采用机械旋挖钻孔灌注桩，在施工过程中应重点控制沉渣、塌孔等问题【7】。

4.1 沉渣的控制

对于高回填场地的灌注桩要控制孔底沉渣的厚度有一定的难度，可采取的措施有待钻孔钻探到位后，用钻机复测钻探，用双底清渣钻斗提升至孔底0.2～0.3m 处，使之空转将残存在孔底的渣土吸出。

4.2 塌孔的控制

施工顺序采用跳挖方式，孔口周围不得堆载。在成孔时应及时投入黏性土，通过钻机加压反转将黏土挤入孔壁，形成相对稳定的护壁。

5 上部结构设计

本工程结构型式采用钢筋混凝土框架结构，由于场地的填土极不均匀，为防止建筑物由于地基的不均匀沉降引起房屋开裂破坏，设置2 道贯穿上部结构和基础的沉降缝，位置见图1，设缝的间距为21.5m、41.64m、21.5m，沉降缝兼顾伸缩缝和抗震缝，缝宽取110mm，使得宿舍中间区块基本上位于原状土层，两侧区块位于较厚的填土上，各区块的地基土相对较均匀，有利于上部结构的安全、稳定。

在本工程的设计中首层设架空层，避免由于填土的固结沉降而引起地面下陷，基础覆土要求满足基础埋深后距首层结构顶留一定的距离，便于水、暖等管道的安装和检修。

6 结语

黄土高原沟壑纵横，地貌以黄土梁、黄土沟谷为主，在进行大面积的建筑群及工矿企业的建设中势必会引起高填土及填土极不均匀的场地出现。羊马河煤矿的宿舍场地中间为山峁，形成中间填土少，两侧填土逐渐加厚至22.5m，具有代表性和典型性，本文结合工程实际情况，对该工程的基础设计、灌注桩施工和上部结构的设计进行了论述，为类似工程的设计提供参考。