地基处理在高层建筑中的应用探讨

李 宁

(阳泉市建筑设计院,山西 阳泉 045000)

0 引言

随着社会的发展，小高层和高层的剪力墙住宅在我们的日常生活中越来越多的出现，由于高层建筑自重大，抗震性能要求高，而一般的天然地基不经处理都很难达到设计要求，因此，产生了多种地基处理的方法。每个工程项目应根据自身实际情况，选择相对应的、最适合的地基处理方法。本文介绍工程的主楼基础采用原状土+钢筋混凝土桩(刚性桩复合地基的一种)形成复合地基。此类复合地基处理方法由桩和褥垫层、桩间土共同受力支撑基础，承担上部荷载，通过桩和土的协同作用，不但能够很大程度上提高工程地基的承载能力，而且还能有效减小地基的变形概率。工程的造价通常占到普通桩基的1/2～1/3左右，所以具有很良好的社会效益与经济效益。

1 工程概况

万隆国际一期工程，场地位于某市市区南大东街南侧，德业居小区东侧。本工程主体结构由7个独立结构单元组成，地下有2层，商业部分地上4层，局部5层，主楼部分(1号、2号楼)地上31层。其中地下1层、2层为车库、设备用房及储藏，2号主楼地下2层设有人防。主楼地上部分功能为住宅。建筑面积为9.8万m2，结构总高度1号楼Hg=96.40 m，2号楼Hg=96.80 m，商业部分Hg=21.55 m。单元之间采用抗震缝分隔。主楼基础采用原状土+钢筋混凝土桩(桩径450 mm)形成复合地基、商业部分基础形式采用钢筋混凝土嵌岩桩+联系梁+防水板。主楼为A级高度现浇钢筋混凝土剪力墙结构体系。商业部分为现浇框架结构体系。主楼剪力墙的底部加强区为-5.100～9.950，结构计算的嵌固端是地下1层的顶板。

2 场地工程地质概况

根据岩土工程地质勘查报告，场地由人工回填形成的杂填土、建筑垃圾、素填土、粉土、粉质粘土、泥岩、煤岩、石灰岩、砂质泥岩等成分组成。其中杂填土揭露厚度为2.6 m～8.2 m，粗砾砂为1.9 m～8.4 m，粉土为7.4 m，粉质粘土为6 m，粗砾砂为5.8 m，卵石为2.6 m，泥岩为15.7 m。

3 基础方案的选择

在该工程的设计过程中，我们认真分析了工程地质勘查报告，解读建筑总平面用地红线图，对基坑周边环境进行了调查，包括基坑周边建筑物、构筑物、地下管线、地下设施及周边交通工程等相关资料进行综合分析，对以下三种基础方案择优选择。

1)由于主楼为地上31层，建筑的自身重量较大，如果选用桩筏基础施工，桩持力层应该是泥岩层，且设计桩深平均长度约为30 m，且场地地下水位较高，成孔施工困难，基础费用大。从施工条件、施工难度和施工费用等方面的因素考虑，此类方法显然不合适。

2)假如采用梁板式筏基施工，地基持力层应该选粗砾砂层，清除上部杂填土，再采用地基填换，并且换填厚度必须大，基坑的开挖深度足够深，下部还需验算软弱下卧层，深基坑的挖土方量巨大，运输土及堆放土方都要增加额外费用，并且还要占用施工场地，深基坑还必须进行深基坑的支护设计，支护费用较高，工期势必延长。工程实际不具备诸多要求的条件，故放弃此方法。

3)若使用复合地基法，即采用原状土+钢筋混凝土桩。按照桩径450 mm，桩距1.6 m，三角形布桩，基底面积范围外布桩2排，1号楼主楼下638根桩，2号主楼下661根，桩长10 m左右。由于桩和土联合作用，大幅度提高了该地基的有效承载力，且地基的变形相对减小，处理完单桩承载力特征值不小于1 300 kN,处理完复合地基承载力特征值不小于620 kPa。地基承载力及变形均达到设计要求，具有良好的经济效益和社会效益，故最后优选复合地基方案。

4 施工工艺与质量检测结果

1)施工工艺。

由于所建工程地处城市市区，考虑施工噪声和对环境的影响，故采用长螺旋钻机成孔。这种施工设备的噪声低，没有废浆的排污，且设备调用灵活，成桩的速度也较快。施工期间，不仅严格执行国家和行业现行有关规范，而且还要符合以下要求：在进行施工前，要按照设计的要求在专门的试验室进行配合比专项试验，施工过程中要按配合比的要求配制混合料。浇灌混凝土时桩顶面标高高出设计标高500 mm，在进行试桩前，桩顶的处理要到设计的标高。在浇筑基桩的过程中，按照要求，都抽样加工了混合料试块，每台施工机械天天都要加工一组(3块)试块，进行标准的全面养护，严格测定试块的立方体抗压强度。如果在冬天进行施工，混合料的入孔温度一定要不小于5 ℃，桩头以及桩间土必须及时采取必要的保温措施。进行截桩和清土过程中，严禁造成在桩顶标高下方的桩身断裂，也不能扰动桩间土。施工垂直度的误差要不大于1%，进行满堂布桩基础，各桩位的基本偏差必须不大于0.4倍的桩径。褥垫层的处理采用的是250 mm厚的碎石，其最大的粒径不大于30 mm，碎石量不得小于30%。含泥量不得大于5%。砂粒径5 mm以下的中粗砂，进行人工或机械拌合，按夯填度为0.88～0.9虚铺，然后采用静力压实至设计标高。

施工中对钢筋混凝土桩复合地基单桩桩长的控制：土层厚度大于8 m时，桩端入岩深度不小于1.5 m；土层厚度小于6 m时，桩端入岩深度不小于2.5 m。

2)复合地基的检测。

a.桩身完整性检验。

施工结束后，根据基桩检测规范设计要求，建设方委托了具有资质的检测单位进行了随机抽验，进行检测的基桩数量为总基桩数的30%。本工程的1号楼共浇筑638根桩，共检验了195根，其中检测Ⅰ类桩161根，检测Ⅱ类桩34根，；工程的2号楼共施工661根基桩，随机抽检了200根，其中检测Ⅰ类桩165根，检测Ⅱ类桩35根。检测的结果显示，两栋楼所检测的基桩全部合格，完全满足设计要求和规范要求。

b.复合地基增强体桩身强度。

桩身强度按地基处理规范JGJ 79—2012式7.1.6-2计算得：

4×650/0.158 9×(1+(18×8.0)/620)=20 150 kPa=20.15 MPa。

Fcu=25 MPa>20.15 MPa，满足要求。

c.单桩静载荷试验。

根据《建筑基桩检测技术规范》的相关要求，分别随机抽取1号楼、2号楼的7根基桩，采取了单桩竖向抗压静载试验，最终的试验结果全部满足设计要求。

d.复合地基静载荷试验。

根据规范《建筑地基处理技术规范》附录B复合地基静载荷试验要点，试验点数量1号楼4个、2号楼4个，试验结果显示承载力均满足设计要求。

通过以上分析检验结果，强有力的证明该施工场地的地基变形情况、复合地基的承载力特征值和单桩承载力的特征值全部能满足设计的要求。

从本工程的基础施工至全部工程结束后，均对该建筑物实时进行了沉降观测，数据显示，1号楼的最大沉降量为25 mm， 2号楼最大沉降量为22 mm。沉降量及沉降差均符合设计规定要求。

5 结语

复合地基处理法，施工质量相对容易把控，施工难度小、流程简单，建造成本也较低，而地基处理的效果良好，主体建筑的沉降量相对较小，具有环境效益、社会效应和经济效应非常明显等优点。随着社会的发展和技术的进步，这种复合地基的处理方法已经愈发得到建筑施工行业的认可和肯定，将来一定会有更好的发展后劲。