小高层建筑地基处理方案的优化选择

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇小高层建筑地基处理方案的优化选择范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

中文摘要：本文通过工程实例分析，对天然地基、夯实水泥土桩复合地基和CFG桩复合地基的承载力、变形特性、经济性以及可操作性进行了对比，阐述了优选基础方案时需考虑的经济性、安全度、可操作性等各种因素，以对以后的工程实践，尤其是一些小高层建筑（十至二十层），提供借鉴和参考。

关键词：夯实水泥土桩复合地基，CFG桩复合地基，经济性，沉降控制。

一、引言

自上世纪80年代末期至90年代初期，中国建筑科学研究院地基基础研究所先后研制成功了夯实水泥土桩复合地基技术和CFG桩复合地基处理技术，这两种技术因其施工设备造价低廉、施工工艺简单易行，而且改善地基各方面性能效果明显，在国内尤其是北方地区迅速得到广泛使用。

随着我国改革开放的深入，经济效益越来越成为人们首要考虑的问题。工程实践中我们会发现绝大多数工程项目地基基础的方案确定并不是唯一的，也就是说多种地基基础形式都可满足该项目的要求。例如，对于层数在十至二十层左右的小高层民用建筑，基底荷载不非常大，桩筏基础、夯实水泥土桩复合地基和CFG桩复合地基往往都可用于该项目。在这些方案中，必然有一种是“性价比”最好的。

本文结合典型的实际工程项目，从多方面分析对比，详述优选地基处理方案要考虑的因素，以期对相关工程优选地基处理方案有所帮助。

二、夯实水泥土桩复合地基和CFG桩复合地基介绍

（A）夯实水泥土桩复合地基

夯实水泥土桩是人工或机械成孔，选用相对单一的土质材料，与水泥按一定的配比，在孔外充分拌和均匀制成水泥土，分层向孔内回填并强力夯实，制成均匀的水泥土桩，桩、桩间土和褥垫层一起形成复合地基。

夯实水泥土桩因其所使用的材料可就地取材、施工简单易行、经济合理、且能达到较高的地基承载力，从而受到广泛青睐。一般而言，夯实水泥土桩作为中等粘结强度桩，比较适用于地下水位以上淤泥质土、素填土、粉土、粉质粘土等地基加固，具有施工方便、无噪音、无振动、无泥浆废液等污染，且造价较低等特点。从近年来的施工经验上来看，夯实水泥土桩处理并解决300kpa承载力的地基已比较成熟。

（B）CFG桩复合地基

CFG桩复合地基是高粘结强度桩复合地基的代表。CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称， CFG桩复合地基由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌合形成桩，桩、桩间土和褥垫层一起形成复合地基。

CFG桩复合地基桩体成孔工艺分为两种，一种是排土成孔工艺，即成孔时将孔内土体排出；一种是非排土成孔工艺。由此决定了CFG桩复合地基加固地基主要通过“桩体置换”和“桩间土挤密”两种方式，这两种方式并不独立存在，而是相互融合的。

CFG桩的施工工艺有多种，各有其适用范围。上世纪90年代后期，由中国建筑科学研究院等单位研制的长螺旋钻管内泵压CFG桩施工设备和施工工艺日趋完善，并大量应用于实践。

三、工程实例分析

（A）工程实例一

1。工程概况

保定地区某板式小高层住宅，三个单元，地上十四层，层高2.9m，地下两层，层高3m，功能为自行车库。建筑面积为13589平方米。建筑高度42.05米，室内外高差1.2米。本工程采用钢筋混凝土剪力墙结构，现浇楼板。本工程建筑结构安全等级为二级，抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第一组。本工程基础形式为梁板式筏板基础，基础埋深6.2米，地基基础设计等级为乙级。经计算，相应于荷载效应标准组合基础底面处的平均压力值（包括筏板自重和筏板上回填土重）为286Kpa。

根据本工程地质报告，基础筏板底坐落在第③层粉质粘土层处，地基承载力特征值为140Kpa。无软弱下卧层。

2。方案对比

1）天然地基：由于基础埋深较深，承载力修正较多，计算所得修正后的地基承载力特征值为 ＝294Kpa。天然地基的承载力即可满足要求。地基变形验算结果 总沉降量110.7(mm)， 满足设计要求。

2）桩筏基础： 以第7层中砂层为桩端持力层，桩长约为12米。根据保定地区的施工机具情况，采用400mm直径钻孔灌注桩，单桩承载力特征值Ra＝490kN。考虑承台底土分担荷载作用，桩承担上部建筑总荷载的90％。据此布桩约布450根桩左右即可，桩中心距约1.45m左右即可。沉降计算结果为16.66mm。

3）夯实水泥土桩复合地基：以第6层粉土为桩端持力层，桩长7m，桩径400mm。单桩承载力特征值Ra＝133KN。面积置换率m＝0.10。桩间距基本为1000mm左右，桩数880根。由此得到的复合地基的地基承载力特征值 ＝210Kpa，经深宽修正， ＝300Kpa，沉降量84.4(mm)， 满足设计要求。

3） CFG桩复合地基：以第7层中砂层为桩端持力层。桩长12.5m，桩径400mm。单桩承载力特征值Ra＝450KN。面积置换率m＝0.06。桩间距与桩筏方案相仿，基本为1500mm左右，桩数415根。复合地基的地基承载力特征值 ＝330Kpa。计算沉降量55.2(mm)， 满足设计要求。

经过以上分析,方案对比见下表

由上表明显可以看出，夯实水泥土桩复合地基方案各方面指标皆满足规范和使用要求，而且投资相对较小，对于类似的小高层住宅建筑尤其适用。

（B）工程实例二

1。工程概况

河北定州市某小区板式高层住宅楼，两个单元，地上十八层，首层为商业，带一层全地下室。总建筑面积为13589平方米，建筑高度53.2米，室内外高差0.3米。本工程建筑结构安全等级为二级，抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度为0.05g，设计地震分组为第二组。本工程采用钢筋混凝土剪力墙结构，现浇楼板，抗震等级四级。本工程基础形式采用梁板式筏板基础，基础埋深4.5米，地基基础设计等级为乙级。经计算，相应于荷载效应标准组合，基础底面处的平均压力值为315Kpa。

2。方案对比

1）天然地基：根据本工程地质报告，以第4层粉质粘土作为基础持力层，地基承载力特征值为130Kpa。经计算，天然地基的承载力和变形均不满足要求。

2）桩筏基础： 采用400mm直径钻孔灌注桩，以第7层中砂为桩端持力层，桩长约16米。经计算，单桩承载力特征值Ra＝630KN。本工程共需设置470根桩，桩距为1400mm左右。沉降计算，最终计算沉降S=24.4mm。

3）夯实水泥土桩复合地基：以第5层细砂为桩端持力层，桩长5.5m，桩径400mm。单桩承载力特征值Ra＝146KN。据此计算面积置换率m＝0.12即可。根据此值布桩，桩间距基本为950mm左右，桩数970根。由此得到的复合地基的地基承载力特征值 ＝265Kpa，经深宽修正可满足承载力要求。沉降计算中，桩范围内土层的压缩模量采用复合地基的压缩模量，即该层天然地基压缩模量的ξ倍，ξ＝ / 。最终计算沉降量S=80mm。

4）CFG桩复合地基：以第7层中砂层为桩端持力层。桩长15.5m，桩径400mm，单桩承载力特征值Ra＝530KN。计算面积置换率m＝0.065。桩间距与桩筏方案相仿，基本为1300mm左右，桩数570根。由此得到的复合地基的地基承载力特征值 ＝410Kpa。最终计算沉降量S=46mm

由以上分析可以得到：采用夯实水泥土桩复合地基就可以满足承载力和使用要求，其工艺简单，投资最小，但其提供的承载力用到了该工艺顶峰，对水泥土拌和材料质量以及施工质量将有比较严格的要求，最终检测结果是否能满足设计要求，需要承担一定风险，而且其变形性能略逊其他方案。采用桩筏基础各方面性能绝对可靠，但其投资明显高于其他方案。CFG桩复合地基其承载力和变形均有较好表现，投资适中，笔者认为可作为首选方案。当然该方案还有可以继续优化的地方，比如可以适当减短桩长，以节约造价。

四、结论

1．夯实水泥土桩复合地基对于10层～20层的小高层住宅和普通公用建筑中广泛应用可优先采用。但当遇到以下一种或几种情况，夯实水泥土桩往往难以满足要求：1、承载力偏高（虽然现在有将夯实水泥土桩复合地基的承载力处理到300Kpa甚至更高的情况，但那样对施工技术、工艺以及施工机械的要求将很高，投资将会有较大提高，且质量易出问题；2、需要的桩长过长；3、处理范围内有地下水；4、处理范围内有松散砂层；5、处理范围内需要穿越卵石层或砾石层等硬壳。遇到这些情况要考虑采用CFG桩复合地基。

2．对于22层以上的住宅或公用建筑，采用像CFG桩一类的刚性桩复合地基，由于褥垫层良好的调节作用，桩间土的承载作用发挥得较为充分，在满足承载力和变形要求的情况下，经济性能较好。

3. 现代地基处理技术发展的趋势与要求是“在工程技术与施工中充分挖掘土体本身固有的强度潜能和自稳能力”，以达到降低工程造价的目的。基于这一思想，近年来，复合地基成为地基加固的主导技术，大有取代桩基之势。当然，采用桩筏基础由于沉降变形小，仍可被考虑用于对沉降要求高或对沉降较为敏感的重要建筑，以及一些不适宜采用刚性桩复合地基的工程。

注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看