沈阳某住宅项目基础选型设计与分析

　　摘要：该项目位于沈阳市沈北新区，毗邻蒲河，占地面积20万平米，建筑面积60万平米。建筑物类型有：会所、高层住宅、多层住宅、花园洋房及别墅等。项目所建位置是旧的蒲河河道，地质条件较差，基础方案选择复杂。介绍了该项目的基础选型设计中考虑的因素，着重讨论了基础的方案比选。

　　关键词：流塑状粉质粘土,复合地基,预应力管桩,钻孔灌注桩

　　1、 工程概况

　　该项目位于沈阳沈北新区，毗邻蒲河，占地面积32万平米，建筑面积64万平米的社区。由4层会所、27层~30层高层住宅、18层高层住宅、6层~8层多层住宅及3层~4层别墅组成，局部设有一层地下室。项目所建位置曾是旧的蒲河河道，地质条件较差。

　　2、 地质条件

　　1)场地的地形地貌：拟建场地地貌类型属蒲河冲积平原，地形较平坦，地面标高介于49.36～50.13米之间，高差约0.8米。

　　2)地基土的组成及分布特征：根据钻探揭露，场地地基土主要由耕土、粘性土和碎石类土组成，由上而下依次为：

　　①耕土：褐色，主要由粘性土和植物根系组成，结构松散，局部含少量填土，呈松散状态。

　　该层全区均有分布，一般层厚0.3～1.0米。

　　②粉质粘土:黄褐色,饱和,呈可塑状态,切面稍有光滑,摇振反应无,干强度中等,韧性中等。

　　该层分布于场地北侧售楼处地段，一般层厚2.3～2.9米,层底埋深3.0～3.5米，层底标高46.34～47.04米。

　　③、粉质粘土:灰色～黄色,饱和,呈软可塑～软塑状态,切面稍有光滑,摇振反应无,干强度中等,韧性中等。局部夹粉土薄层，呈稍密状态。

　　该层全区均有分布，一般层厚9.9～16.8米,层底埋深12.5～17.6米，层底标高31.86～37.38米。

　　④、圆 砾：主要由石英岩、花岗岩等结晶岩屑组成，混粒结构，含圆砾约占50%～70%，一般粒径2-20mm,最大粒径80 mm,圆形～亚圆形，坚硬，充填中粗砂，饱和，呈中密状态,该层以圆砾为主，夹多层砾砂薄层，均呈中密状态，且夹有较多的粗砂薄层，均呈密实～很密状态。

　　该层全区大部分钻孔揭露该层，一般层厚0.6～4.9米,层底埋深14.9～18.5米，层底标高30.94～34.96米。

　　⑤、粉质粘土:黄褐色,饱和,呈可塑状态,切面稍有光滑,摇振反应无,干强度中等,韧性中等，局部夹粉土薄层，呈中密状态。

　　该层只在本场地较少钻孔中出现，一般层厚2.0～3.2米，层底埋深18.2～19.7米，层底标高29.80～31.43米。

　　⑥、泥包砾(圆砾含粉质粘土)：主要由石英岩、花岗岩等结晶岩屑和粉质粘土组成，混粒结构，含圆砾约占50%～60%，一般粒径2-20mm,最大粒径80 mm，圆形～亚圆形，坚硬，充填10～40%粉质粘土及少量中粗砂，饱和，呈稍密状态。

　　该层全区均有分布未穿透，最大控制深度30.0米，控制厚度13.6米。

　　3)地基土的物理力学性质指标统计见表2和表3：

 

 

　　　表2和表3统计结果表明，②粉质粘土呈可塑状态，属中压缩性土;③粉质粘土呈软塑状态，属中～高压缩性土;④圆砾呈中密状态;⑤粉质粘土呈可塑状态，属中压缩性土;⑥泥包砾呈稍密状态;

 

　　注：泥包砾相关参数按圆砾×0.7折减

　　3、 多层基础方案比选

　　1)基础方案种类

　　由于处于浅基础持力层位置的②、③粉质粘土呈可塑状态至软塑状态，属中～高压缩性土，且厚度达13~15米， 故本项目的多层建筑拟采用桩基础。目前中常用的桩基础形式有以下几种：

　　(a)预应力管桩

　　预应力管桩在工程中的应用已经非常成熟，在多层、高层建筑中均可以使用，一般的管桩均以强风化岩层为桩底持力层，其桩体和承载力的质量保证率较高。对群桩基础，由于桩的密集使得管桩的挤土效应明显，在有些地基情况下会出现地面隆起、已打管桩上浮、施打困难等问题，对管桩承载力、周围地下管线等均有可能造成不利影响。

　　(b)人工挖孔桩

　　人工挖孔桩的应用非常广泛，尤其在中风化岩层埋藏较浅的地质条件下，人工挖孔桩的应用是非常经济的。根据不同的地质情况，人工挖孔桩在挖孔过程中可能出现排水困难、流沙等不利情况，引起成孔困难。而施工人员的安全问题也是要考虑的一个重要因素。如果持力层太深，该桩型要慎重选择。

　　(c)钻孔灌注桩

　　钻孔灌注桩在近几年的应用很广泛，其受力特征与人工挖孔桩相似，避免了人工挖孔桩降水、流沙的不利因素。桩径从600-3000mm均可以施工。其施工速度快，无噪音，根据目前的施工技术手段，控制好泥浆护壁成孔、水下灌注混凝土。桩的总体质量均可以达到要求。

　　(d)采用复合地基

　　采用复合地基处理后，地基承载力能大幅度提高，建筑物可采用浅基础。

　　从地质资料中可以看出：第一层耕土层厚为0.3～1.0米;第二层粉质粘土层厚2.3～2.9米,层底埋深3.0～3.5米;第三层粉质粘土层厚9.9～16.8米,层底埋深12.5～17.6米;土层总厚度15米左右，可采用水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)做地基处理，预计处理后的复合地基承载力可达到220~410KPa，满足承载力的要求。

　　2)实例分析：

　　4层会所建筑平面布置图如下：

　　3)施工可行性比较：

　　(a)预应力管桩

　　本项目采用预应力管桩可加快施工速度、缩短工期，而且周围没有已建成的建筑物，不会出现噪音干扰，不会影响原有地下管线。

　　(b)人工挖孔桩

　　本项目所建位置曾是旧的蒲河河道，自然地面以下有厚度达13~15米的软塑及流塑状粉质粘土，采用人工挖孔桩，会在施工过程中可能出现排水困难、管涌等不利情况，引起成孔困难，故本项目不予采用。

　　(c)钻孔灌注桩

　　本项目采用钻孔灌注桩是可行的，但需要与其它基础形式进行成本分析比较。

　　(d)复合地基

　　本项目采用复合地基同样是可行的，但需要与其它基础形式进行成本分析比较。

　　4)经济比较：

　　(a)预应力管桩

　　拟采用直径400的管桩，单桩承载力为850KN，桩和承台进行经济分析如下：

　　(d)、CFG桩复合地基：

　　拟采用直径600的CFG桩，单桩承载力为700KN，桩和独立基础进行经济分析如下：

　　根据以上对比，采用预应力管桩总投资为67.96万元，采用钻孔灌注桩总投资为270.18万元，采用CFG桩复合地基总投资为249.95万元，。所以该会所最终采用了预应力管桩，既满足了设计承载力的要求，减少了投资，而且也缩短了施工工期。

　　5、单桩竖向承载力检测

　　采用单桩静载试验，最大荷载按设计承载力的2倍取值，即实际加载至1700KN，共取3根桩，选用堆载式反力系统加载，由压载物、次梁、主梁、高压油泵及千斤顶组成反力装置，对试验点进行竖向加载，沉降测读、加压系统由JCQ-503A静载测试仪自动控制完成。由各桩的Q-s曲线(见下图)可见，各曲线均属缓变形，无陡降段出现，说明单桩承载力特征值≥850KN，满足设计要求。

　　6、结语

　　随着我国国民经济的高速发展，建筑形式越来越多样化、复杂化，基础选型过程中，桩基础应用较为普遍。常用的桩基础形式主要有预应力管桩、人工挖孔桩、钻、冲孔灌注桩。这几种桩型的选择往往是设计单位根据详勘报告和上部结构的承载力要求而选定，但设计单位很少从成本控制的角度来合理选择。由于上述几种桩型的持力层相近，往往在选择上比较随意，或者只考虑工期因素而忽视了成本因素。所以在施工图设计前，对基础选型进行论证、比较显得尤为重要。

《沈阳某住宅项目基础选型设计与分析》

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