组合地基处理技术在高填方建筑场地中的应用

杜清超，刘海源，李成芳

（重庆市建筑科学研究院，重庆 400016）

0 引言

近年来，重庆市城市用地日趋紧张，造成工程实践中高填方场地越来越多，且普遍具有以下特点：（1）回填土埋深大，平均填方深度大于20m；（2）回填材料较多，作为城市渣场使用，填筑方式为抛填，未经分层碾压；（3）回填粒径较大且不均匀，部分粒径可达1000～2000mm；（4）回填时间较短，回填时间历经约5～15年。

本文介绍一个经“强夯+高压旋喷桩+加筋土垫层”的复合地基处理后，在深厚高回填场地上采用浅基础修建小高层建筑的工程实例，即采用强夯、高压旋喷桩和加筋土垫层一同处理深厚高回填场地，而后采用浅基础修建房屋建筑，可以有效减少投资和工期。目前在该组合地基处理上修建小高层房屋数栋，且已使用两年以上，效果良好。

1 工程概况

某工程位于重庆市渝北区（图1），已实施建筑为11层花园洋房及地下1—2层附属地下车库，为小高层框架结构，塔楼基础形式为片筏基础，车库基础形式为独立柱基。结构层高为3m，建筑高度33m。

图1 组合地基处理后修建建筑外立面图

该建筑场地属抛填形成的高回填区，场地填料具有如下工程特性：填料成分复杂。多由强风化～中等风化砂泥岩碎块石及粉质粘土组成，夹杂有砖块、混凝土残渣、瓦片等建筑垃圾；填料粒径不均匀。粒径通常在100～700mm之间，部分大的块石粒径在2000mm左右，结构松散，架空作用明显；回填时间短，结构松散，属随意抛填而成；回填深度大，普遍在20～50m之间，为深厚高填方。

该项目建筑场地复杂，建筑沉降控制难度大，极易产生工后不均匀沉降而引起上部结构开裂变形。加之，上部结构层数多（11F），建筑荷载大，对变形敏感。重庆市在松散高回填场地上修建高层建筑的工程案例、工程经验尚不充分，这是地基处理设计的难点。

2 组合地基处理方案

图2 该项目某栋建筑物监测点位布置图

若采用浅基础，填土深度大、未经分层夯实处理，地基变形控制难度大，且上部结构为小高层建筑，荷载大、对变形的要求高，在如此复杂的深厚高回填场地上采用浅基础修建高层建筑，成功案例尚不多见，风险极大；若采用桩基础，受填土松散影响，成桩过程中必然要塌孔且桩端清渣困难，施工过程中成桩质量难以保证；另外，基桩设计要考虑负摩阻力影响，且桩长在数十米，基础的投资费用相当高，开发商不能接受。

针对该场地特点，经反复比选，确定了“强夯+旋喷+加筋垫层”的组合地基处理方案[1]。强夯设计参数[2]为：点夯夯击能为4000kN·m，夯点为间距6m的正方形布置，两遍点夯一遍满夯，满夯夯击能为1200kN·m，满夯搭接1/4锤印；高压旋喷桩设计参数为：旋喷桩成桩直径为800mm，正方形布桩，桩间距2.0m，处理深度为10m；加筋垫层设计参数为：采用砂夹石加筋土垫层（碎石70%，中砂30%），碎石最大粒径不大于50mm，压实系数不得低于97%，塔楼位置垫层厚度1m，内设二层土工格栅进行加筋，每层厚度0.5m。首先对建筑场地采用高能量夯击能进行强夯，在此基础上采用高压旋喷桩对填土进一步加固处理，最后在填土层上加设加筋土垫层。该方案的主要特点为：

（1）强夯的主要目的有三条：

①确保地表以下8m范围内的土层自重固结变形完成；

②确保地基主要受力层范围内土层，在上部结构荷载作用下的压缩变形较小，在规范允许范围内；

③确保地基主要受力层范围内土层能形成一刚度较大的“厚板”，当其下覆尚未得到有效处理的填土产生较为均匀的沉降变形时，厚板及其上部结构也能实现较为均匀的整体下沉而不出现较大的差异变形；当下覆土层产生局部不均匀沉降时，厚板能达到跨越功能而避免局部沉降带来的不利影响。

第二,回答了为什么建设生态文明。生态环境是一个国家和地区综合竞争力的重要组成部分,也是民众基本生存条件和生活质量的保障与体现。生态环境保护,事关民生,事关发展,事关民众的基本发展机会、能力和权益,惠及当代,亦造福子孙。建设生态文明,增加优质生态产品的供给,也是增强民众获得感和幸福感的关键。

（2）高压旋喷桩的主要目的为：

考虑到填料的级配不良、场地的均匀性差的特点，仅靠强夯尚不足以消除这种不利影响，因此，高压旋喷的主要作用在于：

①进一步改良土性，增强“厚板”的整体刚度，使其在混凝土胶结作用下板结硬化，形成一刚体；

②进一步降低地基土的不均匀性，确保上部结构荷载作用下的差异沉降能得到有效控制；

③进一步提高地基承载力。

（3）加筋垫层的主要目的为：

加筋垫层在建筑荷载下，筋带与级配砂石颗粒界面的摩擦作用，一方面限制了颗粒间的运移，从而改善了级配砂石垫层的整体性能。另一方面，筋带内部产生了较大的内应力，从而抵消了部分荷载，并将荷载均化传递分布到地基土中，起到较好的换填作用。因此，级配砂石垫层中的土工格栅与级配砂石间紧密贴合，垫层性状得到极大改善，加筋垫层的抗拉和抗剪性能得到提高，有效地阻止了垫层的断裂和剪切破坏，保障了垫层的完整性和整体刚度。加筋垫层由此成为一种刚性较好的“梁板式”构件。

3 组合地基处理效果

（1）处理后的场地地基的承载力及变形指标均能满足上部主体结构设计要求，地基处理完成后开展的复合地基承载力平板试验表明：地表以下加固范围内的填土，塔楼地基承载力特征值≥220kPa，压缩模量≥18MPa，各项指标均满足上部结构设计要求[3]（表1）。

表1 该项目某栋建筑物平板载荷试验成果表

表2 该项目某栋建筑物最后半年沉降位移汇总表

4 结语

“强夯+旋喷+加筋垫层”的组合地基处理技术是一种利用强夯、高压旋喷桩和级配砂石加筋土垫层共同形成的一层刚度较大的“厚板”来承受上部主体结构荷载，具有工期短、成本低、可靠性高等优点。同时适用性比较广泛，随着城市的不断扩展，重庆地区的高填方建筑场地越来越多，地基处理是一个绕不开的课题。工程实践表明，深厚高填方建筑场地上修建多层或小高层建筑时，采用桩基础是不经济的。对于深厚填土地基上修建小高层建筑，本案例中提出的“强夯+旋喷桩+加筋垫层”组合地基处理方案，属绿色环保设计施工技术，具有良好的推广应用价值。