北京某小区地基处理方案

【作者】：班小弟，张问科，万卫【作者机构】：中铁六局【摘要】：：本文针对房渣土的工程性质及建筑场地的所处环境、水文地质状况，结合相关类似的工程经验和目前地基处理的现状，对北京某住宅小区场地房渣土地基进行地基处理方案的优选。最终确定采用重锤冲孔夯扩灰渣土挤密桩。该方案具有适用性较强，施工简单且清洁文明，能消纳大量的建筑垃圾，变废为宝。是一种非常经济、绿色的地基处理方案。【Abstract】：ThispapertargetedattheHousingsedimentnatureoftheworksandconstructionsitesandtheirenvironment,hydro-geologicalconditions,combinedwithrelevantexperienceinsimilarprojectsandthecurrentstatusofgroundtreatment,thevenueforaresidentialquarterofBeijinghousingsedimentfoundationforfoundationtreatmentprogrampreferred.Ultimatelydeterminetheuseofheavyhammerpunchingram-expandedashsoilcompactionpiles.Theprogramhasstrongapplicability,theconstructionissimpleandcleanandcivilized,caneliminatealotofconstructionwasteissatisfied,turningwasteintotreasure.Isaveryeconomical,greengroundtreatmentprograms.Keywords:Atrialsedimentfoundation;heavyhammer,theimpactofpore-forming;CompactedExpandedashsoilcompactionpile【曾发表在】：防灾科技学院学报0前言每一种地基处理方法都有一定的局限性，地基处理方案的优选则需要大量的调研，收集资料了解目前该地区常采用的地基处理方法；认真分析建筑场地的工程地质与水文地质条件，针对该场地的具体条件，以及建筑物对地基承载力的要求，提出多种地基处理方案；从方案的技术可行性、对环境的影响、施工工期、以及工程造价等多个方面对这些方案进行比较；最终确定最优方案；对优选方案提出具体设计、施工及质量检测的建议。1工程与地质概况1.1工程概况拟建中的北京某住宅小区位于北京市朝阳区立水桥以北，该小区一期工程由多栋5～6层住宅组成，为框剪结构住宅，不设地下室，基础埋深及基础型式待定。由于该建筑物地基表土层由3.30～5.10米厚人工堆积层（主要为房渣土）组成，必须经过地基处理后方可作为建筑物地基持力层，要求处理后的复合地基承载力标准值≥160KPa，建筑物整体沉降量不大于80mm。1.2地质概况（1）地形地貌拟建场区地形基本平坦,地面标高31.77～32.66m。场区原为采砂坑，目前已填平。地下水埋深1.60～2.10m。（2）地层土质分布见表1：表1场地地层分布类型层号土层名称厚度或标高(m)强度压缩模量(MPa)波速υs承载力标准值(KPa)人工堆积层①房渣土(含砖块、碎石)3.3～5.10中152①1粘质粉土、粉质粘土（含砖渣）0.0～3.4较软5.2新近沉积层②圆砾（含砂约30％）0.0～2.1较硬266250②1中、细砂较硬266180②2细、粉砂中较软160②3细、粉砂较硬第四纪沉积层③粉质粘土、粘质粉土标高27.51～26.28以下中较软9.1243160④1粘质粉土、粉质粘土中较硬15.0247180③2砂质粉土、粘质粉土较硬25.4243220③3重粉质粘土、粘土较硬6.6247/243140⑤粉质粘土、重粉质粘土标高22.62～21.0以下较硬16.8308/247220④1粘质粉土、砂质粉土较硬中19.6274/247250④2重粉质粘土、粘土较硬18.8/13.0274/247④3细砂较硬308由表一可知：人工堆积层不能直接作为建筑地基持力层，必须进行地基处理后才能作为持力层，而且处理深度应穿过人工堆积层，处理到新近沉积层内。2房渣土的工程性质房渣土是一种含有大量建筑垃圾如碎石、碎砖、瓦砾和混凝土块的杂填土。其主要工程性质为：密实程度不均匀，成份复杂，有较大的空隙，且充填程度不一，排列无规律。密实程度直接牵涉到地基承载力指标与沉降量的大小。由于房渣土的不均匀会导致地基的不均匀沉降，所以需要对其进行地基处理。3地基处理技术难度（1）房渣土处理深度达6米。（2）房渣土成份复杂、颗粒粒径较大（有大块的混凝土块）、钻孔难度较大、地下水水位较高。（3）场地处在城市中，离居民区较近。4地基处理方案选择（1）强夯方案根据目前国内外强夯技术，最大处理深度能达到10m左右。但是高能量强夯造成的振动对周边居民及其环境会带来严重影响。（2）振冲挤密桩复合地基方案[1]由于振冲施工用水量巨大，施工时会排出大量污泥，污水会造成严重的城市环境污染，而且施工造价高、周期长，满足不了工程总体的要求。（3）CFG桩方案CFG桩法能使地基的承载力大大提高，提高幅度达3至9倍，适用于高层和超高层建筑物。但是该方法工程造价较高。（4）长短桩复合地基方案[2]该方法是根据地基附加应力随深度增加而减小的原理，用长短不一的桩和桩间土组成复合地基，共同承担上部荷载。该方法能有效提高每根桩的使用效率，节约建筑材料，降低工程造价。但是该方法在理论计算上还不够成熟，实际应用有一定的风险。（5）冲孔夯扩挤密灰渣土桩复合地基方案[3]冲孔夯扩挤密桩复合地基是指由夯扩桩体和桩间挤密土构成的复合地基来共同承担建筑物的上部荷载。具有置换、二次挤密、垫层、加筋等作用和自身特有的作用机理。采用一定直径的柱锤提升一定的高度无导向自动脱钩下落在地基土中冲击成孔。然后在孔内分层投入建筑渣土料、分层夯实及夯扩挤密。使桩体材料侧向挤压地基土，甚至挤入至地基土中，这在一定程度上改善了桩间土的物理力学性质。当加固范围内不同深度地层的软硬有变化时，可使得同一根桩不同深度具有不同的桩径，形成桩身在竖向上呈不等径串珠状。使得桩体与桩间土镶嵌挤密在一起，这样除更能充分发挥和利用桩间土的承载力外，桩与桩间土的相互协同作用效果更好。施工中的振动和噪声较小、不排污、不排土、一般不受地下水的影响。能消纳大量的建筑垃圾，变废为宝。这样使得施工现场文明整洁，工程造价也大大降低，而且能够彻底解决地基承载力以及不均匀沉降问题。所以本场地最适用该方案来处理。5地基处理方案设计与计算5.1地基处理方案设计参数根据地质条件、有关规范和类似工程的实践经验，对本工程复合地基设计如下：长细锤重为35KN、直径为377mm、成桩直径为600mm，平均有效桩长6m（具体施工桩长根据人工堆积土层的厚度和基础埋深分区而定）；桩间距1200mm，等边三角形布置，基础外布置2排保护桩；桩体材料：碎砖、灰土、水泥、碎石、卵石粒径为30～80mm，含泥量≤5％；桩顶铺设200mm厚砂石垫层，并碾压密实，要求碾压后的厚度与虚铺厚度之比≤0.85。5.2复合地基承载力的验算根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）7.2.8-3=〔m（n-1）+1〕式中：m——桩土面积置换率，n——桩土承载应力比，——复合地基的承载力特征值，——桩间土的承载力特征值。根据相关经验取：n=4,=110KPa,m==0.2则=176KPa160KPa满足设计要求。5.3地基加固处理后沉降量计算（1）复合地基模量的验算=〔m（n-1）+1〕式中：——复合地基土的模量，——复合地基中桩间土的模量，其它同上。根据相关经验取=7Mpa。则=4.4Mpa。（2）地基加固处理后沉降量计算沉降计算按《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）公式按条形基础底面宽为二米进行计算：则有=160Kpa，=7Mpa，=4.5m,=15Mpa,=1.5m,=0.66。则=42.2mm80mm满足设计要求。6重锤冲孔夯扩挤密灰渣土桩施工1地基处理施工工序流程[2]测量定位放线→基槽开挖→试桩→桩位点测量定位放线→冲击成孔试验→冲击夯扩挤密桩施工→加固效果检测。2试桩[3]在大面积施工前，对影响施工效果的关键参数必须进行验证。确定成孔难易程度、成孔深度、成孔直径及成孔时间；确定冲击成孔、填料夯桩后的孔底影响深度；确定填料量以及每次填料后的合理夯击击数；确定夯扩成桩后，夯扩挤密影响范围。3大面积施工时关键问题及其对策[1-3]1)成孔问题由于填土大部分是建筑渣土，土层中含有较多的大块混凝土，所以为了保证地基处理深度，就必须保证成孔深度，因此选用直接冲击挤孔方案，基本上能够将直径约0.5m以下的大块击碎，但当粒径较大且硬质大块较集中时冲孔就比较困难。为此采取相应的措施，即当大块埋深小于5m时，采取开挖回填再成孔，反之采取补孔加桩的方法。2)塌孔问题在受到强力反复振动下孔口填土会不断坍塌到孔内，严重影响到成孔的速度，应对表层土采取小能量满夯措施，保证孔壁土体基本稳定。7质量检测（1）施工过程中应随时检查施工记录及现场施工情况，并对照预定的施工工艺标准，对每根桩进行质量评定。对质量有怀疑的工程桩，应用重型动力触探进行自检。（2）按照《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）15.4相关规定进行质量检测。（3）基槽开挖后，应检查桩位、桩径、桩数、桩顶密实度及槽底土质情况。如发现漏桩、桩位偏差过大、桩头及槽底土质松软等质量问题，应采取补救措施。8结论：1工程费用极大地降低与其他地基处理方法相比，夯扩灰渣土桩使用的主材为建筑垃圾，可以就地取材，除运输费、机械费、少量人工费及少量其他材料费外，桩体本身的费用非常低廉，可为业主节约大量资金。2技术可行、施工简便施工工艺简单，施工质量易控制，无需场地降水、基坑开挖等程序，减少了工程量，缩短了工期。从设计上看，并无什么特别难处，尤其是为提高原土承载力而设计的夯扩灰渣土桩，很容易达到楼房设计所要求的地基承载力。从施工上看，除使用一种夯扩桩机之外，别无什么机械设备，使用起来也十分简单，施工时对施工条件及周边环境的要求也很低。3有利于环境保护由于夯扩灰渣土桩需要消耗大量的建筑垃圾（主要是拆旧房的碎转、瓦块），在一定程度上减少了城市的建筑垃圾处理，对城市环境保护起到了一定的作用。参考文献[1]刘焕存,高凤莲,许珩.大面积深厚杂填土地基处理技术[J].岩土工程技术,2006,20(6):307-310.[2]龚晓南.复合地基设计和施工指南[M].北京：人民交通出版社2003，144-147[3]谢剑峰，周先荣．深厚分层夯填杂填土地基强夯法处理技术的应用与加固效果评价[J]．岩土工程界，2004，8(3)：55-59．[4]《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）北京：中国建筑工业出版社2002，68-71