高层住宅特殊地基处理方法研究

孟明明 李大波

（机械工业第六设计研究院有限公司，河南 郑州 450007）

我国很多城市历史悠久，在城市建设过程中，常常在工程项目建设范围内地下发现古墓、古井、地道等特殊地质情况。而工程建设中，建筑地基的安全与稳定是十分重要的。建筑物的地基如果存在安全隐患，往往导致上部建筑出现开裂、沉降、倾斜现象，严重时还可导致上层建筑物的倒塌。地基处理的作用主要是采用合理的地基处理方法以改善地基条件，消除地基不利地质影响，确保地基基础及上部结构的安全与稳定。

1 特殊地基概况

某高层住宅项目中，其中一栋建筑在基坑施工开挖至筏板底标高时，工程技术人员现场踏勘发现，主楼基础范围内有一口古代枯井，井口直径约2 米，位于主楼基础筏板基础南侧边缘处。

经勘查，依据钻探、静力触探结果，在勘探深度范围内，本场地地层分为12 个地质单元层。结合地区经验，经综合分析确定各层土承载力特征值fak 及压缩性评价见表1：

表1 各层土承载力特征值及压缩模量

工程技术人员通过简单测量发现，此枯井下部空间逐渐扩大。为明确枯井底部尺寸及井底是否存在淤泥土等不良土层，施工单位从枯井南边进行挖开，挖开后发现枯井深度约8 米，其下有约1 米淤泥土，井底部呈倒扣碗型，底部最大直径约8 米。

2 地基方案分析与论证

经与现场施工人员，监理工程师以及勘察单位技术人员共同协商，一致认为此枯井需要进行回填处理。该项目主楼为33 层高层住宅，筏板底部压应力较大，枯井呈上窄下宽型，底部空间较大，直接采用素土回填恐无法压实。经过反复论证，决定将枯井上部挖开，到井底按10%放坡，清除井底虚土及淤泥后进行回填处理。因回填厚度约9 米，回填深度较深，如果采用粉质粘土回填，短时间内将不能满足承载力和地基稳定性的要求，故不考虑粉质黏土回填后进行CFG桩处理的地基方案。为保证回填质量，防止回填土下沉，设计单位提出两种回填方案进行比较选择，论述如下：

2.1 二八灰土回填方案

该方案可采用机械分层夯实或压实的方式，回填材料采用二八灰土，分层厚度可取200～300mm，压实系数不小于0.95，压实后地基承载力不小于180kPa。二八灰土回填至桩顶标高以上不小于300mm。二八灰土垫层以上可采用素土回填，其回填厚度及技术要求应满足CFG 桩桩机施工及成孔要求。二八灰土的土料宜用粉质粘土，不宜用块状粘土和砂质粉土，不得含有松软杂质并应过筛，其颗粒不得大于15mm。石灰宜用新鲜的消石灰，其颗粒不得大于5mm。二八灰土回填完毕后按照《建筑地基处理技术规范》的相关要求进行施工质量检验，并由勘察、设计、监理、建设部门确认后进行下一步的施工工序。

灰土垫层采用平碾或振动碾，垫层的施工方法，每层压实遍数宜通过现场试验确定。灰土垫层分层施工，垫层上下两层的缝距不得小于500mm，且接缝处应夯实密实，灰土拌和均匀后，应当日铺填夯压，灰土夯压密实后，三天内不得受水浸泡，垫层施工竣工验收合格后，应及时进行CFG 桩的施工。

地基质量的检测应分层进行，每层的压实系数符合设计要求后铺填上层，采用环刀法检测选择在每层垫层厚度的2/3 深度处。检测点数量为每50 平方米不少于1 个点，竣工验收采用静载荷试验检验垫层承载力，每个单体工程不宜少于3 个点。

采用该方案优点是二八灰土土体稳定性、密实性好，有利于提高回填土承载力及防止沉降。缺点是二八灰土固结后硬度较高，不利于后期CFG 桩的钻孔，导致CFG 桩施工困难。

2.2 素土回填灰土挤密桩方案

该方案采用素土回填，土料采用粉质粘土，土料中有机含量不得超过5%，碎石最大粒径不宜大于50mm，压实系数不小于0.95。回填完毕后采用灰土挤密桩加密回填土，以提高承载力及防止沉降。灰土挤密桩桩孔内灰土填料，其消石灰与土的体积配合比取为2∶8。土料选择粉质粘土，土料中的有机物含量不应超过5%，且不得含有冻土，渣土垃圾粒径不应超过15mm。石灰可选新鲜的消石灰，粒径不应大于5mm， 消石灰的质量应合格，有效CaO 及MgO 含量不得低于60%。孔内填料应分层回填夯实，填料的平均压实系数不低于0.97，其中压实系数的最小值不低于0.93。桩孔直径取500mm，按正方形布置1200X1200mm（考虑后期CFG 桩的间距间隔布置），有效桩长不小于10m，施工桩顶标高高出设计桩顶标高不小于400mm，以第4 层（应挖除垃圾土层）为基底持力层，以第8 层粉土层为桩端持力层，桩端进入该土层深度不小于500mm。桩顶标高以上设置300mm 厚的褥垫层，垫层采用二八灰土，压实系数不低于0.95，压实后地基承载力不小于180kPa。

成孔和孔内回填夯实的施工顺利宜为从外向里间隔1～2孔依次进行，向孔内填料前，孔底应夯实，并应检查桩孔的直径，深度和垂直度，桩孔的垂直度允许偏差为1%，孔中心距允许偏差为桩距的5%，检验合格后，向孔内分层填入筛好的灰土，分层夯实至设计标高。

桩孔质量检测在成孔后及时进行，所有桩孔均需检测并做出记录，检验合格后方可进行夯填施工；随机抽样检测夯后桩长范围内灰土的平均压实系数，抽检的数量不应少于桩总数的1%，且不得少于9 根；抽样检验处理深度内桩间土的平均挤密系数，检测探井数不应少于总桩数的0.3%，且每项单体工程不得少于3 个。承载力检验应在成桩后14d～28d后进行，检测数量不应少于总桩数的1%，且每项单体工程复合地基静载荷试验不应少于3 点。

此方案优点是采用素土回填，有利于后期CFG 桩的钻孔成孔，CFG 桩施工方便。缺点是需采用灰土挤密桩加密土体，因处理范围较小，设备进场及施工不便且费用较高，灰土挤密桩的检测较为麻烦且施工时间较长。

2.3 方案比较分析

此两种方案通过项目相关各方就施工合理性、方案经济性、时间及周期等综合考虑，认为本项目采用第一种方案，即二八灰土分层回填后CFG 桩处理的方案更为合理可行。同时施工中注意合理安排CFG 桩施工时间，建议枯井采用2∶8回填完1～2 天内即进行枯井范围内CFG 桩的施工。 因为此时灰土尚未完全固结，强度较低，利于CFG 桩的钻孔施工。因枯井较深，井壁放坡较陡，分层回填施工时应做好防护措施，注意施工人员的安全。

3 实践验证

二八灰土分层回填后CFG 桩具体处理方案如下图所示：

经过施工单位的精心施工，该工程枯井的地基处理及CFG 桩复合地基经检验符合设计和规范要求，能够满足上部结构承载力及稳定性需要，设计及施工结果达到了预期的效果，具有良好的经济和社会效益。

4 结语

城市建设中地基处理往往遇到类似本文出现的枯井等特殊地质现象，采用二八灰土回填方案并进行CFG 桩施工，可以有效处理这种地质缺陷。但是任何一种地基处理的方案都不是万能的，地基处理的技术也在不断的完善和改进，遇到不同的特殊地质条件，还需要根据不同的特殊情况做出相应的合理完善的地基处理方案，因地制宜，使地基处理既能满足承载力和稳定性的要求，又具有良好的经济性和较高的效率。