浅谈风化基岩高层建筑物地基处理方案的优化

余 磊

（新疆额尔齐斯河流域开发工程建设管理局 新疆 乌鲁木齐 830000）

地基与基础工程是建筑施工的主导工程之一，也是建筑施工技术最为复杂、难度最大、工期最长、占投资最多的分部工程，其施工质量的好坏，直接影响到建筑物的安危和寿命、施工成本和工程整体的顺利进行。衡量一个地基处理方案的优劣，不仅要看方案是否性能优越，安全可靠，还要看方案是否经济合理，经济指标往往是衡量方案的重要指标，尤其是在新疆的地质条件下，对于高层建筑的深基坑支护方案进行合理性的优选更是尤为必要。

1 工程概况

新疆额河大厦工程总建筑面积约5.1万m2，建筑形式包括：主楼、裙房及地下部分。主楼地上25层，裙房地上1层～3层，地下 3层，±0.00标高相当于841.40m，基础底标高－14.90m～15.70m；场地地面高程在840m～846m，基础埋深在自然地面以下14m～20m，结构类型属于框剪结构，基坑侧壁安全等级为一级。

2 环境条件概况

新疆额河大厦工程，位于乌鲁木齐市水磨沟区，天山北麓，准噶尔盆地南端，环山带水，沃野广袤。区域属中温带大陆性干旱气候，年平均降水量为194mm，最暖的七、八月平均气温为25.7℃，最冷的一个月平均气温为-15.2℃，春秋两季较短，冬夏两季较长，昼夜温差大。水磨沟区位于乌鲁木齐市东北部，区域面积121.7km2，辖8个街道办事处，总人口25.5万人。大厦工程场地东距安居南路15m，岩层稳定性良好，放坡处理；南侧约12m有多层建筑民宅，此处为支护的重点，重点考虑民房的安全稳定；西侧距在建高层住宅楼约10m，由于在建高层管道开挖有部分回填土层需做相对强度的支护；北侧为小区道路次入口（距离天然气管线约4m），在管线外移后作为人行和运输车辆的通道，考虑动荷载和重力压力进行支护。

本工程基坑周围有道路、建筑物和地下管线，场地内地形高差较大，岩层在基坑南侧为顺坡关系。

3 岩土工程条件

工程建设场地为基岩浅埋区，地貌属山前剥蚀缓坡地带，场地总体地势南高北低。地层从上到下分为杂填土、风化基岩，岩性参数见表1，分布情况如下：

（1）杂填土（表土）：在场地内较为普遍，杂色，层厚0.3m～3.2m，主要成分为粉土、砾石等，局部含较多砖块、混凝土块等建筑垃圾，松散～稍密状，稍湿。

（2）风化基岩：在场地普遍分布，为场地主要地层，岩层呈单斜构造，产状约300°∠75°，岩性为泥质砂岩、泥岩等软岩，局部夹有砂岩，黄褐色、灰色、灰黑色。根据风化强度将风化基岩分为：①-1强风化基岩：层顶深度为0.3m～3.2m（层顶高程837.50m～847.82m），层厚5.3m～10m。上部岩芯主要呈碎块状，结构大部分破坏，矿物成分显著变化，人工挖掘困难，干钻不易钻进，局部顶部0.2m～0.4m，呈全风化状；下部可见5cm～10cm短柱状岩芯。由相邻建筑开挖的基坑内观察，岩体结构呈层状，一般为中厚层，局部夹有5cm～15cm厚的软弱炭质泥岩（煤线），风化裂隙发育，岩体呈破碎～较破碎状，基本质量等级为Ⅴ类。剪切波速306m/s～467m/s。工程性质较好，可作为较好的地基基础持力层。②-2中风化基岩：在场地内普遍分布，层顶深度7.1m～11.2m（层顶高程831.60m～837.90m），可见层厚7.4m～24.4m，最大勘探探度35m范围内未揭穿，岩芯多呈10cm～35cm柱状，局部泥岩、炭质泥岩（煤线）遇水软化呈碎块状。钻探进尺较慢，干钻难以钻进，结构部分破坏，矿物成分显著变化。岩体层理、风化裂隙较发育，岩体较完整，基本质量等级为IV类。剪切波速596m/s～939m/s。工程性质好，可作为良好的地基基础持力层及下卧层。

4 基坑支护方案

基坑围护方案的选取在考虑工程造价、工期、施工操作可行性和方便性的同时，特别需要严格控制基坑与地下室施工过程中产生的变形，降低对周边道路、管线、建筑物的影响，确保整个工程顺利实施。

表1 岩土参数指标表

图1 方案二地基支护布置示意图

4.1 基坑支护设计方案

本工程基坑支护采用排桩+放坡护面的支护体系，在对场地西南地势高地段挖土放坡、卸荷处理后，北侧、南侧、西侧基坑支护采用排桩结合锚桩，东侧采用放坡护面处理。

（1）方案一：中北侧、南侧、西侧采用大量支护排桩和锚桩，东侧采用放坡护面，上部坡面土钉护坡处理，下部坡面设喷锚护面，西南侧采用放坡土钉和喷浆护面处理。支护结构中支护桩、锚桩及冠梁、拉梁混凝土强度为C30，支护桩桩身混凝土强度为C40；主筋均采用 HRB400，箍筋采用HPB300；基坑壁采用喷锚护面处理，岩锚采用Φ22HRB400钢筋（土层中采用φ48钢管），横竖向间距2m，并与拉结钢筋焊接，底层铺200mm×200mm冷拔丝网片。喷射面板厚度50mm～80mm，强度等级M10。本方案的总投资约600万元。

（2）方案二：东侧采用放坡护面处理，西北角采取锚杆加排桩结合处理，其他地段均可采取锚杆放坡支护处理。西北侧设计支护排桩10根，间距2m，桩身长9m，入土深3m；南侧采用排桩加三道锚索处理，设计桩长12m，间距4m，桩长深12m，入土深 4m；东侧放坡段长度约70m，采用退台放坡处理，上、下部坡面土钉护坡加锚索处理，面设喷锚护面。支护结构中支护桩及冠梁混凝土强度为C40。基坑壁采用喷锚护面处理，岩锚采用Φ28HRB400钢筋，并与拉结钢筋焊接，底层铺Φ6@200钢筋网片。喷射面板厚度80mm，强度等级为M10。考虑到施工期可能出现基岩裂隙水，可局部布置排水孔，间距5m，孔径8cm，深孔1m。本方案的总投资约300万元。详见图1。

4.2 基坑支护方案优选

基坑支护方案的比选一般需考虑基坑方案的科学性、基坑支护系统的可靠性和稳定性、基坑施工的复杂性、基坑支护方案的经济性等方面，本工程的两个方案均具有可靠稳定性。

方案一采用保守稳定性的设计理念，优点是从基坑的东、南、西、北面全部采用大量的排桩、土钉护坡和挂网喷护，保证了基坑稳定性和可靠性；缺点是没有很好地与地质勘测结果相结合，增加了施工工序的复杂性和施工工期，进而增加了工程的投资成本。

方案二采用的设计理念具有一定的创新性，从实际情况出发，很好地与地质勘测结果相结合，充分考虑了本工程的地质条件，基坑南侧、北侧考虑到压力荷载和动力荷载的影响因素较大，采用方案一的基坑支护形式，以保证整个建筑的安全稳定性；其他岩层稳定、荷载压力相对较小的区域，在保证安全系数达到设计规范标准的情况下，适当的加大排桩、土钉护坡的间距，以减少施工工序的复杂性，缩减施工工期，进而降低了工程的投资成本。

综上所述，基坑支护方案二从技术可行性、安全可靠性方面考虑是可行的，从节约投资成本、加快施工进度的角度考虑，是优选的，因此，本工程的基坑支护方案采用方案二。

5 结语

在工程实践中，合理分析地基基础对建筑物的影响程度，决定了工程的安全性和经济性。大部分工程项目存在多种地基处理的方案，并且均可满足安全可靠性及建筑规范的要求，由于地基基础支护方案的设计是整个建筑工程的重中之重，设计单位一般会采用安全保守的设计理念，确保地基的稳定性；但从方案的经济合理性考虑，在多种方案设计中，优选出安全稳定性高，投资造价低的设计方案是非常有必要的，其更符合建筑业可持续发展的需求。陕西水利

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