中交二公院建筑工程院 湖北 武汉 430000
摘要：由于高速公路线路长，房建工程站点分散，单体规模小而多，其建设选址及建设场地标高受主体路基路线的约束，所以房建建设场区往往不可避免地存在着大量的填、挖方问题，其中又以填方区居多，那么填方区的基础设计及施工将会成为影响房建工程质量、造价及工期的关键环节。
关键词：高速公路；房建；填房；基础设计
1、前言
高速公路沿线附属房屋建筑工程一般包括服务区、停车区、收费站、管理养护站、隧道变电所等。其中办公楼、综合楼、宿舍楼一般为2~4层建筑，机械维修间、配电房、水泵房、门房等辅助用房一般为单层建筑，其结构形式一般采用框架结构。由于高速公路线路长，房建工程站点分散，单体规模小而多，其建设选址及建设场地标高受主体路基路线的约束，所以房建建设场区往往不可避免地存在着大量的填、挖方问题，其中又以填方区居多，那么填方区的基础设计及施工将会成为影响房建工程质量、造价及工期的关键环节。现笔者将结合自己设计并已实施完成投入使用的项目实例谈谈对高速公路填方区房建设计的分析及体会。
2、填方区房建基础的设计分析
三门峡至淅川高速公路房建工程某服务区综合楼，建筑层数为2层，建筑高度10.05米，建筑面积2400m2。建筑抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度为0.05g，设计地震分组为第三组，建筑场地类别为Ⅱ类，结构形式为框架结构，框架抗震等级为四级。其地质情况见下表：
地质概况表：
根据地质概况表可知：原地表土层为2-1粉质黏土层，其地基承载力特征值fak=230kPa，可作为建筑物基础持力层。但根据正负零标高尚需完成约7米厚的人工填土方。若以2-1层粉质粘土为持力层，将基础设计为柱下独立基础或条形基础，则基础埋深将达7米左右，基础埋深太大，于整体结构不利，且施工组织难度较大（若先施工基础再完成7米填土方，则填土方不利于机械化作业，压实难度大；若先施工填土方，再反开挖施工基础，则开挖深度太大，且造成二次挖填方费用，增加造价）。
显然，该综合楼基础不适合采用以天然地基为持力层的浅基础形式。该建筑结构典型柱底轴力N=1050kN，结合地质勘察报告，该结构基础形式可考虑以下三种方案：
方案一：先施工场区填土方（填土方施工未进行专项设计，仅笼统要求压实），基础设计为钻孔灌注桩，桩径Ф800，以3-1层强风化砾岩或3-2层中风化砾岩为桩端持力层，桩长约17米，单桩承载力特征值Ra=1500kN，总共布桩约88根。该方案由于填土方质量不可控，新填土方会因为土体自重固结产生沉降变形而导致地坪下陷开裂。故建筑首层地坪宜设计为钢筋混凝土楼板式地坪，其钢筋可按楼板构造要求锚入基础梁，增加楼板面积约1680m2，且基础设计应考虑首层增加的荷载。
方案二：先施工场区填土方（填土方施工未进行专项设计，仅笼统要求压实），基础设计考虑先进行地基处理，经检测合格后，以经地基处理后的土层为基础底部持力层采用浅基础（柱下独立基础或条形基础）。由于该拟建物周围有村落民宅，不能采用强夯对填土层进行地基处理，故考虑采用水泥土搅拌桩对填土层进行加固处理的复合地基。水泥土搅拌桩桩径Ф500，桩长约13米，单桩竖向承载力特征值Ra≥120kN，复合地基承载力特征值fspk≥150kPa，面积置换率约25%，布桩约2100根。
方案三：先进行填方设计，以压实的填土地基作为基底持力层，将基础设计为柱下独立基础或条形基础等浅基础形式。压实填土地基的填料可因地制宜，就地取材。选择采用碎（卵）石、砂夹石、土夹石、中粗砂、角砾、粉质粘土、矿渣等等。不同填料压实后能达到的承载力不同，预估承载力可参考下表：
压实填土地基承载力
本工程参考主体路基填筑材料及沿线材料供给情况，选择砂夹石（其中石料占全重的30%）作为填土地基的填筑材料，要求分层铺填、分层压实，每层铺填厚度根据施工设备调整，压实系数不小于0.97。设计预估承载力特征值fak≥200kPa。
3、经济分析与方案选择
以方案三作为比较对象，方案一增加钻孔灌注桩工程量约为752m3,增加一层楼板面积约1680m2，则方案一直接成本费用增加约175.9万元，折合每平方米增加成本约732.9元/m2，且考虑钻孔灌注桩施工及检测周期，方案一将延长施工工期约55天。
方案二相较于方案三，将增加水泥土搅拌桩工程量约27300延米，且水泥土搅拌桩复合地基承载力比砂夹石压实填土地基承载力低，基础设计面积将会相应增大。故该方案直接成本费用将增加约145万元，折合每平方米增加直接成本约604元/m2。考虑水泥土搅拌桩施工及检测周期，方案二将延长施工工期约45天。
方案三与上两个方案对比，由于较高的压实系数将增加土方工程量约1000m2,增加土方及机械使用费共计约20万元，增加土方作业时间约7天。
通过比较可知，方案三的工程造价最省，总体施工工期最短，方案最优；其次是 方案二；造价最高，工期最长的是方案一。本工程最终选择采用方案三进行基础设计，压实填土施工结束后，由有资质的第三方检测公司对压实填土地基进行了质量检测，检测方法为标贯配合平板载荷试验，检测结果为压实填土地基承载力特征值fak=200kPa，压缩模量Es=25MPa。笔者根据该数据进行了基础的承载力、沉降的计算及设计，设计为柱下独立基础。该工程按规范要求进行了施工期间及使用期间的沉降观测，其沉降值及相邻柱的沉降差均满足规范要求。
4、体会
本工程能按方案三顺利实施，笔者要感谢该项目业主和施工单位的配合与支持。笔者已从事多年的高速公路工程设计，高速公路建设由于房建工程投资占比较小，所以建设初期，往往重视主体路基、路面等工程的设计与施工，而轻视房建工程的建设管理。而高速公路建设在进行施工界面划分时，房建工程的场区土方施工往往由主体施工单位完成。主体施工单位为“完成任务”，在进行房建场区填土方施工时，实际分层铺填厚度一般会大于1米，碾压密实度也只是“表面工作”，看似压实即可。填土方施工完成后也无严格的检测验收程序，导致大部分填方区的房建基础设计只能按上述的方案一或方案二进行设计，造成经济上不必要的浪费和较长的工期影响，有的甚至严重影响房建工程施工质量。
5、结语
高速公路建设应合理的划分施工界面，并加强施工界面处不同参与单位的质量交接验收。高速公路建设中的房建工程管理应得到全过程的重视，尤其是对场坪土方施工阶段，应与主体路基工程一样进行严格的管理。这样才能确保整个项目的质量和进度，并发挥整个建设项目较高的经济效益。
参考文献
[1]建筑地基基础设计规范GB50007-2011
[2]建筑地基处理技术规范JGJ79-2012
[3]建筑桩基技术规范JGJ94—2008
论文作者:常春霞
论文发表刊物:《防护工程》2018年第4期
论文发表时间:2018/7/2
标签：土方论文; 基础论文; 方案论文; 地基论文; 压实论文; 场区论文; 特征值论文; 《防护工程》2018年第4期论文;