董轉運 任澍華 （西安中安巖土工程有限責任公司）710054，西安

石小燕 康宏波 （陜西省現代建筑設計研究院） 710048，西安

   

    某高層住宅樓，擬建于西安市長安區少陵塬坡麓與皂河古河道的過渡地段，樓高地面上16層，地下1層，地上高度48米，采用剪力墻結構。平面布置呈“L”形，占地56米x22米，相應于荷載效應標準組合時的基底平均壓力320KPa，設計擬采用筏板基礎或墻下樁基礎。

 

    2005年2月地基勘察查明，建筑物位置正好跨在兩個不同的地貌單元上。北側為舊磚瓦窯址，屬人工開挖剝離上部黃土后的少陵塬坡麓，南側為皂河古河道區。兩個地段土層構成在地表下約22米以上不同，前者主要為黃土、古土壤的交互層，屬中更統（Q₃）的老黃土，后者主要為沖積形成的第四系全新統黃土狀土，在14.0～16.5米，夾有中、細砂層，約20米見卵石層，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，還給地基設計帶來選擇困難。如采用鉆孔灌注樁基礎，河道區可利用卵石層做樁端持力層，為端承型樁，而塬區則為摩擦型樁，柱長難以確定。如采用長摩擦樁，則河道區需擊穿砂層和卵石層，采用泥漿循環工藝；而塬區無需采用泥漿循環。工藝差異也會導致兩個區段樁承載力和變形的差異。

   

    最終經反復進行技術經濟綜合比較分析，確定采用CFG樁復合地基，選擇樁徑d=400mm，樁長9m，樁間距3.5d，進行復合地基試驗，分別布置在兩個區段完成。試驗發現。古河道區相同壓力下的地基沉降量明顯偏大。工程樁施工時，設計將河道區樁長增長2～3米，調整為11.5～12.5米，要求CFG樁端進入河道區的中細砂層內，塬區維持9.5米樁長不變。上部建筑施工中，對建筑物進行了歷時3年的精密水準監測，沉降監測數據反映，沉降均勻，建筑物使用狀況良好。

 

    <一>.地層構成及地下水條件

    前已述及，建筑物跨地貌布置，地基土屬兩個不同時代、不同成因、不同結構和不同性狀的土體單元，差異性明顯，具體見場地地貌分界示意圖和工程地質剖面示意圖（圖1）。

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

 

    河道區在地表下約21mm～22mm以上為黃土狀土，粉土夾細中砂層，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，土中含水率介于4%左右，明顯較塬區土濕度大。

 

    <二>.地基承載力及壓縮模量的差異及地基評價

    經現場采用原位測試和室內土質分析，綜合確定的兩個區段地基承載力特征值及壓縮模量建議見表1.

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

分區	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	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	值別	黃土狀土Ⅱ-2	粉土夾砂 Ⅱ-3	黃土狀土 Ⅱ-4	中細砂 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，北部塬坡坡麓區地基土主要由填土、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較高。場地南部皂河古河道地區地基土主要由填土、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。從整個場地來看，兩個地貌單元，由于地層構成不同，使該場地淺部地層水平向組成不均勻，而深層地基同為中更新統老黃土堆積物，構成均勻，分布穩定。

    地基處理大面積施工前，對塬區和古河道區進行了CFG樁復合地基試驗及單樁豎向承載力試驗，試驗點平面位置見圖2，兩個區段復合地基和單樁抗壓靜載試驗結果對比見表2、3，試驗曲線見圖3、4。

圖2  CFG樁試驗點平面位置示意圖

表2       不同區段單樁靜載試驗對比圖表

   Q---荷載     S---累計沉降量     △S---每級荷載沉降量     S’---卸荷回彈量

 

表3          不同區段復合地基靜載試驗對比圖表

P---荷載     S---累計沉降量     △S---每級荷載沉降量     S’---卸荷回彈量  

 

 

      

   圖3  不同地段單樁載荷試驗曲線                                 圖4 不同地段復合地基載荷試驗曲線  

    從復合地基靜載試驗結果可見，塬區和古河道區在相同荷級下沉降量差異較大。在終止荷載800KPa壓力下，塬區沉降為5.7mm，而河道區達22.5mm，在設計使用荷載400KPa壓力下，塬區沉降為2.5mm，河道區達10.1mm，后者均為前者的4倍。完全卸荷后，塬區剩余沉降為2.9mm，河道區剩余沉降達16.0mm，后者沉降量為前者的5倍多。說明塬區復合地基在試驗壓力區段尚處在彈性變形階段，而在河道區復合地基已有一定的塑性變形發展。

   

    從單樁豎向抗壓試驗結果可發現，在終止荷載800KN時，塬區單樁沉降量為4.6mm左右，河道區沉降達6.9mm，卸載后，塬區剩余沉降3.0mm，河道區剩余沉降5.2mm，后者沉降量為前者的1.5～1.7倍。

   

    雖然試驗檢測提供兩個區段復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，若按試驗條件進行工程樁施工，地基差異沉降是不可免的。

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

 

    <一>.沉降監測結果

    工程建設中，采用精密水準進行了系統的沉降監測工作。從2006年10月始至2009年2月終止，歷時28個月，從主體封頂后歷時25個月，終止時平均沉降速率已連續4個月≤0.01mm/d，依沉降觀測數據整理完成的基準點設置圖5、沉降歷時曲線圖6、等沉降曲線圖7及沉降速率歷時變化曲線圖8如下：

 

       圖5   基準點設置圖                           圖6     沉降歷時曲線