董轉(zhuǎn)運(yùn) 任澍華 （西安中安巖土工程有限責(zé)任公司）710054，西安

石小燕 康宏波 （陜西省現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)研究院） 710048，西安

   

    某高層住宅樓，擬建于西安市長(zhǎng)安區(qū)少陵塬坡麓與皂河古河道的過(guò)渡地段，樓高地面上16層，地下1層，地上高度48米，采用剪力墻結(jié)構(gòu)。平面布置呈“L”形，占地56米x22米，相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)的基底平均壓力320KPa，設(shè)計(jì)擬采用筏板基礎(chǔ)或墻下樁基礎(chǔ)。

 

    2005年2月地基勘察查明，建筑物位置正好跨在兩個(gè)不同的地貌單元上。北側(cè)為舊磚瓦窯址，屬人工開(kāi)挖剝離上部黃土后的少陵塬坡麓，南側(cè)為皂河古河道區(qū)。兩個(gè)地段土層構(gòu)成在地表下約22米以上不同，前者主要為黃土、古土壤的交互層，屬中更統(tǒng)（Q₃）的老黃土，后者主要為沖積形成的第四系全新統(tǒng)黃土狀土，在14.0～16.5米，夾有中、細(xì)砂層，約20米見(jiàn)卵石層，厚約1米多，地面下22米以下均為Q₂的古土壤和黃土層。由于上部直接持力層的差異和不均勻性，不僅天然地基難以利用，還給地基設(shè)計(jì)帶來(lái)選擇困難。如采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，河道區(qū)可利用卵石層做樁端持力層，為端承型樁，而塬區(qū)則為摩擦型樁，柱長(zhǎng)難以確定。如采用長(zhǎng)摩擦樁，則河道區(qū)需擊穿砂層和卵石層，采用泥漿循環(huán)工藝；而塬區(qū)無(wú)需采用泥漿循環(huán)。工藝差異也會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)區(qū)段樁承載力和變形的差異。

   

    最終經(jīng)反復(fù)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較分析，確定采用CFG樁復(fù)合地基，選擇樁徑d=400mm，樁長(zhǎng)9m，樁間距3.5d，進(jìn)行復(fù)合地基試驗(yàn)，分別布置在兩個(gè)區(qū)段完成。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)。古河道區(qū)相同壓力下的地基沉降量明顯偏大。工程樁施工時(shí)，設(shè)計(jì)將河道區(qū)樁長(zhǎng)增長(zhǎng)2～3米，調(diào)整為11.5～12.5米，要求CFG樁端進(jìn)入河道區(qū)的中細(xì)砂層內(nèi)，塬區(qū)維持9.5米樁長(zhǎng)不變。上部建筑施工中，對(duì)建筑物進(jìn)行了歷時(shí)3年的精密水準(zhǔn)監(jiān)測(cè)，沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)反映，沉降均勻，建筑物使用狀況良好。

 

    <一>.地層構(gòu)成及地下水條件

    前已述及，建筑物跨地貌布置，地基土屬兩個(gè)不同時(shí)代、不同成因、不同結(jié)構(gòu)和不同性狀的土體單元，差異性明顯，具體見(jiàn)場(chǎng)地地貌分界示意圖和工程地質(zhì)剖面示意圖（圖1）。

    場(chǎng)地地下水水位埋深在地面下18m以下。塬區(qū)開(kāi)挖方地段，歷史上曾為磚瓦窯區(qū)，大量取土后，上部具濕陷性的上更新統(tǒng)黃土已被挖出，地面下除表層填土外，為中更新統(tǒng)的黃土、古土壤互層組合結(jié)構(gòu)，不具濕陷性，屬中壓縮性土層，地基土性狀較好。

 

    河道區(qū)在地表下約21mm～22mm以上為黃土狀土，粉土夾細(xì)中砂層，以沖積形成的黃土狀土為主，不具濕陷性，底部為一層厚約0.60m～2.20m的卵石層，呈中密狀態(tài)，土中含水率介于4%左右，明顯較塬區(qū)土濕度大。

 

    <二>.地基承載力及壓縮模量的差異及地基評(píng)價(jià)

    經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)采用原位測(cè)試和室內(nèi)土質(zhì)分析，綜合確定的兩個(gè)區(qū)段地基承載力特征值及壓縮模量建議見(jiàn)表1.

                                          表1    地基土承載力特征值f_ak建議表      

分區(qū)	值別	黃土 Ⅰ-2	古土壤 Ⅰ-3	黃土 Ⅰ-4	古土壤 Ⅰ-5	黃土 Ⅰ-6	古土壤 Ⅰ-8	黃土 Ⅰ-9
塬區(qū)	fak（KPa）	160	180	170	180	170	200	220
	Es（MPa）	8.0	9.0	8.0	10.0	9.0	12.0	12.0

分區(qū)	值別	黃土狀土Ⅱ-2	粉土夾砂 Ⅱ-3	黃土狀土 Ⅱ-4	中細(xì)砂 Ⅱ-5	黃土狀土 Ⅱ-6	卵石 Ⅱ-7
河道	fak（KPa）	140	150	160	250	170	350
	Es（MPa）	6.0	8.0	10.0		8.0

 

 

 

 

 

   

    顯而易見(jiàn)，北部塬坡坡麓區(qū)地基土主要由填土、黃土、古土壤組成，黃土、古土壤相間分布，深部的古土壤及黃土地基承載力相對(duì)較高。場(chǎng)地南部皂河古河道地區(qū)地基土主要由填土、黃土狀土、砂層、卵石層及下伏的黃土、古土壤組成，淺部的黃土狀土及砂層，堆積時(shí)代新，水平向分布不均勻，深部的卵石層、古土壤及黃土分布均勻，承載力較高。從整個(gè)場(chǎng)地來(lái)看，兩個(gè)地貌單元，由于地層構(gòu)成不同，使該場(chǎng)地淺部地層水平向組成不均勻，而深層地基同為中更新統(tǒng)老黃土堆積物，構(gòu)成均勻，分布穩(wěn)定。

    地基處理大面積施工前，對(duì)塬區(qū)和古河道區(qū)進(jìn)行了CFG樁復(fù)合地基試驗(yàn)及單樁豎向承載力試驗(yàn)，試驗(yàn)點(diǎn)平面位置見(jiàn)圖2，兩個(gè)區(qū)段復(fù)合地基和單樁抗壓靜載試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比見(jiàn)表2、3，試驗(yàn)曲線見(jiàn)圖3、4。

圖2  CFG樁試驗(yàn)點(diǎn)平面位置示意圖

表2       不同區(qū)段單樁靜載試驗(yàn)對(duì)比圖表

   Q---荷載     S---累計(jì)沉降量     △S---每級(jí)荷載沉降量     S’---卸荷回彈量

 

表3          不同區(qū)段復(fù)合地基靜載試驗(yàn)對(duì)比圖表

P---荷載     S---累計(jì)沉降量     △S---每級(jí)荷載沉降量     S’---卸荷回彈量  

 

 

      

   圖3  不同地段單樁載荷試驗(yàn)曲線                                 圖4 不同地段復(fù)合地基載荷試驗(yàn)曲線  

    從復(fù)合地基靜載試驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn)，塬區(qū)和古河道區(qū)在相同荷級(jí)下沉降量差異較大。在終止荷載800KPa壓力下，塬區(qū)沉降為5.7mm，而河道區(qū)達(dá)22.5mm，在設(shè)計(jì)使用荷載400KPa壓力下，塬區(qū)沉降為2.5mm，河道區(qū)達(dá)10.1mm，后者均為前者的4倍。完全卸荷后，塬區(qū)剩余沉降為2.9mm，河道區(qū)剩余沉降達(dá)16.0mm，后者沉降量為前者的5倍多。說(shuō)明塬區(qū)復(fù)合地基在試驗(yàn)壓力區(qū)段尚處在彈性變形階段，而在河道區(qū)復(fù)合地基已有一定的塑性變形發(fā)展。

   

    從單樁豎向抗壓試驗(yàn)結(jié)果可發(fā)現(xiàn)，在終止荷載800KN時(shí)，塬區(qū)單樁沉降量為4.6mm左右，河道區(qū)沉降達(dá)6.9mm，卸載后，塬區(qū)剩余沉降3.0mm，河道區(qū)剩余沉降5.2mm，后者沉降量為前者的1.5～1.7倍。

   

    雖然試驗(yàn)檢測(cè)提供兩個(gè)區(qū)段復(fù)合地基承載力特征值均可按400kPa采用，但高層建筑以地基變形控制為主，若按試驗(yàn)條件進(jìn)行工程樁施工，地基差異沉降是不可免的。

    從上述比較分析，在相同樁長(zhǎng)、樁徑和布樁條件下，河道區(qū)單樁復(fù)合地基沉降量明顯較塬區(qū)要大，而單樁沉降量結(jié)果比較，差異較復(fù)合地基要小，可以判斷，由于樁的分擔(dān)面積比較小，復(fù)合地基主要反映了不同區(qū)段樁間土承載力和變形性狀的差異，而要控制沉降差異對(duì)大面積復(fù)合地基的影響，需要調(diào)整樁的設(shè)計(jì)參數(shù)。河道區(qū)布樁間距3.5d，已接近布樁的最小限值，從綜合分析比較，宜以提高河道區(qū)單樁豎向承載力為主要途徑，提高樁在復(fù)合地基承載力中的分擔(dān)比例。最終確定，對(duì)河道區(qū)進(jìn)行CFG工程樁施工時(shí)，將原設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)9.5m調(diào)整為11.5～12.5m，要求樁端進(jìn)入河道區(qū)中細(xì)砂層，以利用砂層較好的樁端阻力，提高單樁豎向承載力，并以此調(diào)整不同的區(qū)段復(fù)合地基變形的差異變形量。

 

    <一>.沉降監(jiān)測(cè)結(jié)果

    工程建設(shè)中，采用精密水準(zhǔn)進(jìn)行了系統(tǒng)的沉降監(jiān)測(cè)工作。從2006年10月始至2009年2月終止，歷時(shí)28個(gè)月，從主體封頂后歷時(shí)25個(gè)月，終止時(shí)平均沉降速率已連續(xù)4個(gè)月≤0.01mm/d，依沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)整理完成的基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置圖5、沉降歷時(shí)曲線圖6、等沉降曲線圖7及沉降速率歷時(shí)變化曲線圖8如下：

 

       圖5   基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置圖                           圖6     沉降歷時(shí)曲線