某高层住宅小区地基处理方案设计综述

孟通荫 付 强

(山西省第五建筑工程公司，山西 太原 030013)

某高层住宅小区地基处理方案设计综述

孟通荫 付 强

(山西省第五建筑工程公司，山西 太原 030013)

以某高层住宅小区为工程背景，通过分析该住宅小区的工程地质条件，对该工程的地基处理方案进行了研究，并提出了CFG桩复合地基技术，指出该技术具有施工速度快、工期短、效益明显等特点，是北方地区应用最普遍的地基处理技术之一。

地基处理，工程条件，CFG桩，承载力

1 概述

1)地基处理技术概念。

随着城市的建设和发展，可利用的建筑场地越来越狭小，高层建筑，深基础工程越来越多。这就对地基基础的设计和施工提出了更高的要求。同一建筑物满足承载和结构要求的地基基础方案有多个，在地基与基础设计时，除了要综合考虑地基、基础和上部结构三者的相互关系外，还要通过经济、技术比较，选择一个最为安全可靠、经济合理、技术先进、施工简便的方案[1]。

2)基础部分在工程中的重要性及地基处理发展现状。

我国一般高层建筑中，基础工程造价约占总造价的1/4，工期约占总工期的15%～20%，若需人工处理或采用深基础方式，则造价和工期占得比例会更大[2]。另外，由于地基基础属于隐蔽工程，一旦处理不当，极易出现事故。随着高层建筑的兴起，深基础工程增多，这些都对地基基础设计和基础处理方案提出了更高的要求。

2 工程条件分析

2.1 工程概况

山西省大同市某高层住宅小区21号楼位于大同市御河西路西侧，大同凯德世家一期住宅小区北边，建筑东西长52 m，南北宽18 m，地上34层，地下3层，短肢剪力墙结构，筏板基础，檐口高度99.85 m，要求地基承载力不小于270 kPa。

2.2 工程地质条件

依照勘察单位提供的岩土工程勘察报告，除上部人工填土外均为第四系全新统冲、洪积层。各层土岩性特征如下：

①杂填土：杂色，含灰渣、砖块、碎石等建筑垃圾，结构松散不均匀。本层下部为薄层素填土，岩性为粉质粘土。平均厚度1.7 m。

②粉质粘土层：黄色，含云母，氧化铁，姜石，局部夹粘质粉土。可塑，湿～饱和，高压缩性。平均厚度1.9 m。

③砂质粉土层：黄色，含氧化铁，云母。可塑，饱和，夹粘质粉土、粉质粘土薄层。中高～中压缩性。平均厚度1.7 m。

④粉质粘土层：灰色～黄色，含云母，有机质。饱和，可塑，中高压缩性，夹粘质粉土薄层。平均厚度1.2 m。

⑤粉质粘土层：灰白色，饱和，含云母，氧化铁，钙质结核。饱和，硬塑，中压缩性。平均厚度1.8 m。

⑥粘质粉土层：黄色，含云母，氧化铁，夹砂质粉土、粉质粘土薄层。饱和，硬可塑。平均厚度4.7 m。

⑦粘质粉土层：黄色，含云母，氧化铁，夹粘质粉土。饱和，硬可塑。平均厚度3.2 m。

⑧粘质粘土层：黄色，含云母，氧化铁，夹粉质粘土薄层，饱和，硬可塑。平均厚度2.9 m。

⑨粉质粘土层：黄色，含云母，氧化铁，夹砂质粉土、粘质粉土薄层。饱和，硬可塑。平均厚度5.6 m。

各土层的物理力学性质指标见表1，承载力及压缩模量Es值见表2。

表1 各土层主要物理力学性质指标统计表

表2 各土层承载力特征值及压缩模量

2.3 水文地质条件

根据地质勘察报告，实测上层滞水埋深在1.10 m～1.21 m，水位标高在49.609 m～49.621 m之间。潜水埋深14.5 m，水位标高为36.304 m。砂类土和粉土薄层为主要含水层，主要由大气降水及区域径流补给。在干湿交替作用时，地下水对混凝土基础无腐蚀性。

2.4 地震效应

根据中华人民共和国国家标准GB 50191-2012构筑物抗震设计规范附录A《我国主要城镇抗震设防烈度、设计基本地震和设计地震分组》，拟建场地抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.20g，设计地震分组为第一组。

根据本次勘察钻孔剪切波速测试结果，在地面下15 m深度范围内土层的等效剪切波速Vse=203.2 m/s，卓越周期为0.32 s。建筑场地类别为Ⅲ类。场地土为中软场地土。

3 拟选地基处理方法简介

水泥粉煤灰碎石桩(Cement-Flyash-Gravel pile，CFG)是由碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水拌和，用各种成桩机械制成的可变强度桩[3]。加入粉煤灰材料目的是增加混合料的和易性并使其具有低标号水泥的作用，增加石屑是为了改善碎石的级配，当用砂代替桩体中的粉煤灰和石屑时即成为素混凝土桩，通过调整水泥掺量及配比，其强度等级在C5～C25之间变化，是介于刚性桩和柔性桩之间的一种桩型。CFG桩和桩间土一起通过其顶部的褥垫层共同起协调作用，从而在技术、进度和造价诸方面均有很大的优势。

CFG桩复合地基技术的起源可追溯到碎石桩的产生[4]。1835年，法国Bayonne地区建造兵工厂车间时曾用过碎石桩；1936年，德国S.Stererman提出用振动水冲法(Vibroflotation)挤密砂土地基；20世纪50年代末振冲法开始用于加固粘性土地基；我国70年代中期引进振冲法加固技术[5]。之后，振冲法被广泛用于加固大坝、道路、桥涵、大型厂房及工业与民用建筑地基。振冲法加固地基虽然施工机具简单，操作方便，质量易于控制，可适用于不同土类。但施工中排污水、污泥量大。在人口稠密的地区和没有排污场地时使用受到一定限制。为了克服振冲法施工排污的缺点，各国都对碎石桩进行改进。80年代末，中国建筑科学研究院地基所也从制桩工艺和桩体材料方面对碎石桩进行改进，向碎石中添加适量的水泥和粉煤灰，形成粉煤灰碎石桩复合地基技术。

CFG桩复合地基实验是建设部“七五”计划课题，于1988年由中国建筑科学研究院立题进行研究，并应用于工程实践。其实验研究成果于1992年通过部级鉴定[6]。到目前为止，CFG桩复合地基已收录于多项规范规程中，如JGJ 79-91建筑地基基础设计规范，JGJ 94-94建筑桩基技术规范等。

经过二十多年的科研、实践，该技术已在全国范围推广应用，特别是近年来，该技术已在北方地区的高层建筑地基处理中广泛应用，据山西地区的2012年不完全统计，每年大约300栋高层建筑地基处理采用了CFG桩加固技术[7]。由于CFG桩桩体材料可以掺入工业废料粉煤灰、不配筋以及充分发挥桩间土的承载力，工程造价一般为桩基的1/3～1/4，经济效益和社会效益非常明显，另外还由于其具有施工速度快、工期短、质量容易控制等特点[8]，目前已成为北方地区应用最普遍的地基处理技术之一。

[1] 阮班席.水泥粉煤灰碎石桩复合地基的工程应用研究[J].湖北工业大学学报，2003，23(5)：89-91.

[2] 周汉荣，赵明华.土力学地基与基础[M].北京：中国建筑工业出版社，1997：171-176.

[3] 牛志荣.地基处理技术及工程应用[M].北京：中国建材工业出版社，2004：154-156.

[4] 龚晓南.复合地基理论及工程应用[M].北京：中国建筑工业出版社，2002：76-79.

[5] 张新民.振冲碎石桩施工简介[J].西部探矿工程，2002(15)：25-26.

[6] 阎明礼.地基处理技术[M].北京：中国环境出版社，1996：101-103.

[7] 景云峰.碎石桩和CFG桩加固地基的比较[J].建筑科技，2002(23)：65-68.

[8] 唐维国，李东阳.CFG桩复合地基实用设计方法及程序编制[J].岩土工程界，2001(16)：144-146.

Outline on foundation treatment scheme design of the high-rise residential building

MENG Tong-yin FU Qiang

(Shanxi 5th Building Engineering Corporation, Taiyuan 030013, China)

Taking the high-rise residential community as the engineering background, through analyzing the residential community engineering geology conditions, the paper studies its foundation treatment scheme, puts forward CFG pile composite foundation technology, and points out its merits including quick construction speed, short construction duration and obvious benefits and so on. Thus, it is one of the most popular foundation treatment technologies in the northern region.

foundation treatment, engineering conditions, CFG pile, bearing capacity

1009-6825(2014)31-0092-03

2014-08-24

孟通荫(1977- )，男，工程师； 付 强(1981- )，男，工程师

TU472

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