许昌新区复合地基方案探析

边重九

(河南省地矿局第二地质勘查院，河南许昌 461000)

0 引言

许昌新区是许昌政府重点发展区域，规划标准高，以11层～30层高层建筑为主，设计上部荷载大，地基土承载力特征值低，不能满足天然地基要求，需对地基土进行处理。通过理论计算，对常用的地基处理方法优化比选，作为复合地基方案选择的依据。

1 许昌新区地层分布

许昌新区0 m～60 m钻探揭露深度范围内，地基土均为第四系沉积土层，由上至下分述如下:①粉土:灰黄色，湿，中密;层厚2．10 m～2．70 m，承载力特征值为 130 kPa。②粉土:黄灰色，湿，中密;层厚3．20 m～4．60 m，承载力特征值为140 kPa。③粉土:灰黄色，湿，密实;层厚3．50 m ～5．60 m，承载力特征值为 140 kPa。④粘土:棕黄色，硬塑;层厚2．30 m～4．70 m，承载力特征值为150 kPa。⑤粉土:灰黄色，湿，密实;层厚5．60m ～8．00m，承载力特征值为170 kPa。⑥粘土:棕黄色，硬塑;层厚3．80 m ～5．10 m，承载力特征值为190 kPa。⑦粘土:褐黄色，硬塑;层厚5．10 m～6．00 m，承载力特征值为210 kPa。⑧粘土:棕黄色，硬塑;层厚5．70 m～6．90 m，承载力特征值为 190 kPa。⑨粘土:褐黄色，硬塑;层厚 8．90 m ～10．30 m，承载力特征值为220 kPa。⑩粘土(Qal+pl3):棕黄色，硬塑;层厚 8．80 m ～10．10 m，承载力特征值为280 kPa。

2 复合地基方案分析

地基处理主要是提高地基土的承载力，改善变形性能或渗透性能，用竖向增强体置换部分土体，形成由地基土和竖向增强体共同承担荷载的复合地基。目前处理方法有振冲碎石桩、沉管砂石桩、水泥土搅拌桩、旋喷桩、灰土挤密桩、土挤密桩、夯实水泥土桩、水泥粉煤灰碎石桩、柱锤冲扩桩等方法。在许昌有成熟经验的桩型为旋喷桩、水泥粉煤灰碎石桩，尤其是水泥粉煤灰碎石桩以处理后复合地基承载力特征值高，成桩后可以后插筋提高抗水平荷载能力，而得以广泛使用。

为了更好地推广水泥粉煤灰碎石桩复合地基处理方法，以规范设计，合理利用，节约能源为原则，在许昌新区选取20个11层～30层高层住宅小区为参考样本，通过理论计算和现场载荷试验相对对比，为以后设计水泥粉煤灰碎石桩复合地基提供合理参考依据，避免了各个项目先试桩，后工程桩、不打试桩，盲目加大桩径和加大桩长、成桩后复合地基承载力特征达不到要求，再重新处理等现象造成的成本和时间上的浪费。

水泥粉煤灰碎石桩复合地基，按新区规划要求，设地下车库两层，基础底板埋深为10．0 m左右，按正方形布桩，选取不同的桩径、不同的桩距计算复合地基承载力特征值，依据JGJ 79-2012建筑地基处理技术规范，水泥粉煤灰碎石桩复合地基承载力按下式计算:

其中，fspk为复合地基承载力特征值，kPa;m为面积置换率;Ap为桩的截面面积，m2;fsk为天然地基承载力特征值，kPa;β为桩间土承载力折减系数;Ra为单桩承载力特征值，kN;λ为单桩承载力发挥系数。

Ra可通过下式估算:

其中，Up为桩的周长，m;Li为第i层土的厚度，m;αp为桩端端阻力发挥系数;qsi为第i层土的侧摩阻力特征值，kPa;qp为桩的端阻力特征值，kPa。

按JGJ 79-2012建筑地基处理技术规范要求，20个参考小区样本复合地基初步设计计算结果见表1。

当混凝土达到28 d龄期后，按照GB 50007-2011建筑地基基础设计规范附录C浅层平板载荷试验要点和JGJ 79-2012建筑地基处理技术规范附录B复合地基静载荷试验要点与进行静载荷试验结果对比见表1。

表1 复合地基承载力特征值对照表

通过对水泥粉煤灰碎石桩复合地基理论计算和现场复合地基静载荷试验数据对比可知，12 m～14 m的桩长能提供的复合地基承载力特征值350 kPa～450 kPa，16 m～20 m的桩长能提供的复合地基承载力特征值450 kPa～750 kPa，且复合地基沉降量均能满足规范要求。

在新区规划范围内20层以下的高层住宅小区进行地基处理时应首选桩长为12 m～14 m的水泥粉煤灰碎石桩复合地基，20层～30层的高层住宅小区进行地基处理时应首选桩长为14 m～20 m的水泥粉煤灰碎石桩复合地基，避免盲目加大桩长，不能有效地增加复合地基承载力特征值，且造成严重的材料浪费。

3 结语

在许昌新区政府要求满足安全与节约的前提下，为设计提供依据，选择适宜本地区的地基处理方法，更好地发挥水泥粉煤灰碎石桩复合地基在地基处理中的应用，通过理论计算复合地基承载力特征值和静载荷试验复合地基承载力特征值结果对比，提出按楼层荷载大小优化设计方案，控制设计桩长，达到了新区要求的规范设计，合理利用，节约能源的目的。

［1］GB 50007-2011，建筑地基基础设计规范［S］．

［2］JGJ 79-2012，建筑地基处理技术规范［S］．

［3］GB 50021-2001，岩土工程勘察规范(2009版)［S］．

［4］夏景和．谈地基处理方案的合理确定［J］．山西建筑，2012，38(26):68-69．