四川宏基原创建筑设计有限公司 618000
一、引语
众所周知，地基基础是民用建筑结构设计工作中最重要的一环。一方面，它的安全与否直接决定着建筑物的整体安全。地基基础一旦出现问题，其造成的经济损失及社会影响都可能非常巨大，处理起来相当麻烦，如果再出现了人员伤亡事故，那后果就不堪设想了。所以，地基基础的安全性在任何时候都是我们结构设计人员的首要考虑问题。另一方面，地基基础在建筑土建总造价中所占的比例也不小，约占20%左右。在当下商品经济社会中，不管从节约社会资源的角度，还是从替业主节约工程造价的角度考虑，地基基础的经济性都应该引起我们结构设计人员的高度重视。
本文针对德阳市某高层住宅地基基础方案设计选型过程进行具体分析，根据工程的地质情况及上部主体结构的特点，提出了振冲碎石桩复合地基、高压旋喷桩复合地基和PHC高强预应力混凝土管桩的设计方案，通过对三种地基基础方案进行经济技术比较，得到最优方案，实现了技术与经济的有机结合。
二、工程概况
工程场地位于德阳市佛山街西侧、南泉路北侧交汇处，整个项目为商品住宅小区，总建筑面积为120961.44 ㎡，地上共6栋高层建筑，地下1层，局部2层。本工程为其中的1#住宅楼，纯剪力墙结构，宽×长为19.6m×28.4m，地下1层，地上33层，层高除地下1层4.8m，地上2层3.9m外，其上各层均为3.0m，室内外高差0.1m，结构总高100m，主楼地下周围三面临土，一面连接地下车库，其第一跨为1层地下车库，层高为3.7m，第一跨以外为2层地下车库，层高3.6m，结构形式为框架结构。基础埋深为 6.7米，上部结构传至基础的作用效应在正常使用极限状态下作用的标准组合为500Kpa（按外挑1.8m的筏板计算）。场区抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震分组为第二组，地基基基础的设计等级为甲级。
三、场地地质概况
根据地质勘查报告，该场地位于成都平原东北沱江水系绵远河左岸一级阶地，场地覆盖层自上而下主要由杂填土、第四系全新统冲洪积粉质粘土、粉土、粉细砂、中砂、砾砂、圆砾及卵石、第四系更新统冰水堆积半胶结卵石、白垩系古店组泥质砂岩组成。将-1层的场地土挖去后，外露地基三分之二为稍密卵石层，剩下为圆砾层，其下还有一些粉质粘土的透镜体（这是德阳地区稍密卵石层的一个特点），属于不均匀地基，考虑深度修正圆砾层的地基承载力特征值fak=180 Kpa，经深度修正后不能满足设计要求，不能采用天然地基作为基础持力层，需要进行地基处理或采用桩基。
四、地基基础方案的提出
1、振冲碎石桩复合地基+大筏板
振冲碎石桩复合地基是利用振冲器端部高压水冲成孔，填以碎石骨料，借振冲器的水平及垂直振动作用将填料振实，形成碎石桩体与原地基构成复合地基以提高地基承载力，具有工期短、成本低、质量可控的特点，处理后的地基承载力特征值一般可以达到250~500Kpa，由于德阳地区的砂类土分布较广，而该复合地基尤其适用于处理此类排水通畅的土质，因此近十年来，在德阳地区得到了普遍的应用。本工程振冲碎石桩桩径采用900mm，采用三角形布桩，桩距1050mm，，桩长5m，桩端进入稍密卵石层，桩顶以上设250mm厚级配砂石褥垫层，其上为1800mm厚筏板，振冲碎石桩共计772根。
2、高压旋喷桩处理地基+大筏板
高压旋喷桩处理地基是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻入土层后，以高压把水泥浆液从喷嘴中喷射出来，形成喷射流冲击破坏土层，达到与原位软土的充分混合，发生等离子交换和团粒化反应，形成稳定的、具有一定强度的桩体，与周围土体一起组成半柔半刚性复合地基，使地基承载力得以明显提高，具有施工方便、工艺简单、工期短等特点，并能有效抑制地基沉降，处理后的地基承载力特征值一般可以达到400~600Kpa。本工程旋喷桩桩径采用900mm，采用正方形布桩，桩距1000mm，，桩长5m，桩端进入稍密卵石层，，桩顶以上设250mm厚级配砂石褥垫层，其上为1800mm厚筏板，旋喷桩共计658根。
3、预应力高强度管桩+承台
预应力高强度管桩以标准化生产、桩身质量好、施工速度快、工地干净文明、造价低等优点，近年来在德阳地区得到了广泛应用。由于管桩的单桩承载力比等直径的灌注桩大得多，加上本工程桩端持力层半胶结卵石层工程性能好，承载力高，距基底仅有12米，使得管桩在进入砂层不多的情况下就可以达到较大的承载力，根据德阳地区经验，本工程采用墙下承台+预应力高强度管桩的基础形式，选用10G409中的PHC 500 AB 125—12，桩长12m。桩端进入半胶结卵石层0.5m，单桩承载力特征值可以达到2000KN，管桩共计181根，上部承台厚度取1500~1800mm。
五、地基处理方案的经济、技术分析
地基处理方案的费用按总建筑面积与处理单位面积造价的乘积计算，单位面积造价越低，费用越低。现结合本工程对以上三种地基处理方案进行经济技术分析，详见表1：
比较造价，从上表可以直观地看出，单从桩的造价来说，振冲桩最低、旋喷桩次之，管桩最高。但是考虑桩上基础型式，则变成了管桩方案造价最低、振冲方案次之，旋喷方案最高。主要原因是管桩单桩承载力相当高，以至于可以采用墙下独立承台而非整体筏板基础的型式，从而基础总费用成了最低。振冲方案费用和管桩方案费用差不多，可以作为备选方案。而旋喷方案贵得太多，再加上本工程地基含有呈透镜体状的粘土会对旋喷成桩的质量造成隐患，因此，本工程排除此方案。
比较技术，管桩方案和振冲方案在本地都有很成熟的经验，但是本工程筏板要求的地基承载力为500KPa，对振冲处理地基来说已经到达的极限，对施工设备和工艺包括地基检测都有更严的要求。另外，由于本工程地下室为1层，而相邻地下室为2层，因此若选用振冲方案，则应考虑地基的侧限的影响，从而在施工顺序、相邻地下室负2层挡土墙配筋方面都应有一定的措施。反观管桩方案，桩长12m，不用接桩，桩端持力层为半胶结卵石层，工程性能非常可靠，不用考虑桩上部桩周侧摩阻力也能满足承载力要求，特别适用与本工程相邻地下室超深的情况。
从技术经济综合考虑，最后决定选用管桩方案，同时要求施工单位制定合理的打桩顺序和复打方案，避免挤桩造成桩上浮的情况发生。
六、结语
5.1管桩方案对德阳地区30层左右的高层有一定的优势，这是建立在桩长小于12m的前提下的，如果桩长超过12m，随着桩越长，其优势会逐渐降低，甚至消失；
5.2振冲方案对德阳地区18~25层左右的高层有一定的优势，但超过25层，若要使用此方案则应进行相关论证；
5.3旋喷方案在德阳地区的经济性不占优势，特别是在处理含有粘土透镜体的地基时，应慎用；
5.4地基基础方案比较应具体问题具体分析，不同的工程可能有不同的最优方案；
5.5地基基础无论经济性还是安全性，在结构设计中都有相当的比重，设计人员应高度重视并在设计实践中通过对各种方案的比较，找出对该工程最优的方案，不仅对工程负责，也有利于提高个人的设计能力。
论文作者:刘自伦
论文发表刊物:《基层建设》2015年28期供稿
论文发表时间:2016/4/7
标签：地基论文; 方案论文; 德阳论文; 工程论文; 卵石论文; 管桩论文; 承载力论文; 《基层建设》2015年28期供稿论文;