《软土和岩石组合地基基础处理方法与实例》

软土和岩石组合的地基情况较为复杂。处理方法之一是桩基础。例如在某沿海建筑工程中，上部为软土层，下部为岩石层。采用灌注桩穿透软土到达岩石层，以岩石层作为桩端持力层，这样灌注桩能有效将上部结构荷载传递到坚实的岩石上，确保建筑物的稳定性。

还有换填法与强夯法结合的方式。先对软土部分进行换填，采用合适的砂石等材料替换软土，改善浅层地基性能，再对周边岩石与换填后的地基交接区域进行强夯处理，增强地基整体的密实性和均匀性，提高地基承载能力，防止不均匀沉降。

    摘要：在分析常用土岩组合地基基础工程处理措施的基础上，对某住宅小区的软土和岩石地基基础工程处理方法进行了介绍。通过采用独立基础和一柱一桩基础的设计，制定多种能够及时应对施工过程中发现的不良地质问题的处治原则，加上施工过程中设计、施工、勘察和监理各单位的密切配合，使该小区软土和岩石组合地基上的基础工程得到了及时有效的处理，取得了良好效果。
    关键词：土岩组合地基； 处理； 设计； 处治原则
   
    中图分类号：TU447
    文献标识码：B
    文章编号：1008-0422（2008）06-0146-03
   
    1前言
   
    地基基础是整个建筑物的重要组成部分，它对建筑物的安全和正常使用有着密切联系，一旦出现事故，处理就比较困难，例如地基的下沉将造成室内地坪空鼓、开裂，室外散水空鼓开裂、下沉，建筑物基础受水浸泡，甚至导致建筑物不均匀沉降等问题。土岩组合地基是山区常见的建筑场地，常见的土岩组合地基主要有：①土层呈尖灭状分布的地基，这是由于下卧基岩表面坡度较大形成的；②覆盖土层厚薄极度不均匀的地基，这是由于基岩表面起伏不平导致的；③石芽地基，石灰岩地区常见地基形式，并有可能部份石芽出露。④球状岩块与残积层混杂堆积的地基；⑤崩塌体堆积的地基或崩塌休堆积物与残积坡积物混杂堆积的地基；⑥岩石碎屑填土地基，以及矿产残碴(如煤歼石堆积)或工业废料(如炉碴或钢碴堆积)等堆积物形成的地基。一般来说，这些地基无论岩石还是土体的承载力都比较高，因此地基的承载力一般卓有富余，但是由于土层和岩石的刚度差异巨大，因此最大的问题是容易出现不均匀变形，导致建筑开裂等问题。已有的文献对这些地基的处理已有大量介绍，本文将在这些已有经验的基础上，介绍一个软土和岩石组合地基上的基础工程处理方法和实例，供同行参考。
   
    2工程概况
   
    新都住宅小区的建筑场地原为工厂厂区，旧建筑物己全部拆除，场地平坦、宽阔，其中9#~15#楼为二组大底盘，三塔楼形式建筑，总高35.3m(13层)，结构类型为带一层转换层的短股剪力墙结构体系，主要转换层柱网尺寸为5.7×7.9m柱底最大轴力设计值6100kN。连接体部分柱网尺寸为75×7.8m，柱底最大轴力设计值2710 kN。该场地土层厚薄不均、性质不同，自上而下的土层分别是：①杂填土厚0.5~1.0m；②硬塑状粘土(fak=180kpa，Es=27.5Mpa) 厚1.0~1.2m；③可塑状粘土(fak=130kpa，Es=5.5Mpa) 厚0~2.2m，局部缺失；④软塑状粘土(fak=60kpa，Es =2.0Mpa) 厚1.0~2.5m；⑤流塑状粘土(fak=30kpa，Es=1.0Mpa) 厚0~2.1m，局部缺失。土层以下为基岩，为石灰系下统岩关组炭岩，但是基岩面深浅不一：浅的2.5m，深的9.2m，基岩fak=4000kPa，qpk=8000kPa。基底标高部分位于基岩下，部分位于土层上。根据地质勘察报告，该场地岩溶发育，而且存在不均匀性，钻探中发现普遍存在鹰嘴岩、溶沟、溶洞等不良地质条件。这是一个土层厚度不均匀，还存在流塑软土；基岩承载力较高，但又存在不良地质的土岩组合地基，加之上部结构为复杂高层建筑结构，单柱荷载较大。其基础工程的妥善处理，不仅事关工程造价，而且影响到建筑的安全和使用。
   
    3土岩组合地基常用处理方法
   
    3.1 设置褥垫法
    土岩组合地基中，由于岩石地基和土地基在强度和刚度的差异，位于岩石地基部分的基础变形小，导致与岩石相邻的土层的承载力发挥不出来，使基础在土岩交界处形成应力集中，因此需要在土层和岩层顶面设置一层褥垫层，以减小土岩之间的沉降差褥垫法是通过在土岩地基上方设置一定厚度散体垫层，基础设置在在垫层，通过垫层的压缩和过渡使基础变形和受力得到过渡，避免基础在交界处形成大转角。褥垫层不能提高土层的承载力，因此褥垫法一般用在土层承载力能够满足要求的场地。褥垫可采用炉渣、中砂、粗砂、土夹石或粘性土等材料，其厚度应能达到能够使地基变形平顺过渡的要求，一般取300至500mm。褥垫法多用于房屋为单层排架结构或一、二层砌体承重结构，土层的地基承载力标准值一般大于应150KPa的土岩组合地基。其夯填度应根据试验确定，夯填度为褥垫夯实后的厚度与虚铺厚度的比值。
    3.2 设置沉降缝
    对于土层厚度差异很大的土岩组合地基，尤其是地基压缩量相差较大的位置，在建筑物上设置沉降缝是常用的处理措施。沉降缝的设置宜结合建筑物的平面形状、地基土质、基础类型及荷载条件等设置沉降缝，一般在下列部位设置：①建筑平面的转折部位；②高度差异或荷载差异处；③长高比过大的砌体承重结构或钢筋混凝土框架结构的适当部位；④建筑结构或基础类型不同处；⑤分期建造的房屋的交界处。沉降缝应有足够的宽度，房屋层数为2至3层时，沉降缝宽度为50~80mm，房屋层数为4至5层时，沉降缝宽度为80~120mm，房屋层数为5层以上时，沉降缝宽度不小于120mm，在特殊情况下可适当加宽。
    3.3 后浇带法
    处理土岩地基不均匀沉降的后浇带法是在高低层相连处设置的，具体做法是：先把高层主楼与低层裙房分开施工，从基础到裙房屋顶各构件的钢筋均断开，在建筑沉降稳定后，将各构件断开处浇混凝土联系起来，灌后浇带之前需把断开的钢筋焊接起来。采用后浇带法一般还会采用以下方法减少高层主楼和低层裙房的沉降差：①调整主楼基底和裙房基底的压力差，降低主楼和裙楼的沉降差，如：主楼用整片基础，如箱形基础或片筏基础，减小土压力，裙楼用条形基础及独立柱基加大土压力。②较准确地算出主楼与裙楼的沉降值，调整沉降差使沉降后期两者沉降相近。后浇带法通过先施工主楼，待主楼封顶后，再施工裙楼，待沉降基本稳定后，再浇灌后浇带，连为整体的方法，把高层主楼和低层裙房连成整体。采用后浇带法可避免设置沉降缝带来建筑使用功能和防水上的问题。后浇带一般设在裙房一侧，宽度不小于500mm。
    3.4 其他措施
    在土岩组合地基，采用一些建筑设计手段和施工措施也可降低建筑因地基不均而带来的不均匀沉降问题，例如，在选用建筑平面时，力求平面简单，体型均匀对称，而平面复杂的建筑如L形及T形等的交叉处，基础密集，地基中附加应力相互重盈，容易产生不均匀沉降。增加结构的整体刚度也是处理问题的方法之一，在不均匀场地，特别是碰到软土地基时应适当增加其关键部位的抗拉强度，这样有利于利用建筑物的刚度来调整建筑物的部分不均匀沉降。在不均匀场地进行建筑设什时，应注意相邻建筑物的相互影响，并尽量采用对不均匀沉降不敏感的结构。当建筑物有高差时，只要有可能，就应先施工重的部分，这样便可利用施工程序的时差，让沉降大的部分先沉降一部分，这样便可有效地减少不均匀沉降。
   
    4处理方案设计
   
    对于土岩组合地基，可用的方法很多，设计中应根据工程的实际情况，综合应用上述方法，可使地基承载力和不均匀沉降均能控制在允许范围内，达到最佳技术经济效果。例如某钢筋混凝土框架结构7层建筑，建筑面积6300m2，基础为人工挖孔桩基础，持力层为灰岩。开挖后发现少数孔桩的桩端处70%为岩石，30%为粘土。现场处理措施是将粘土部分挖去后回填混凝土并夯实，该建筑竣工多年来使用正常。而某单层工业厂房，建筑面积1200m2，采用柱下独立基础，持力层为硬塑状粘土。开挖至设计标高后局部见石笋出露，大部分为硬塑状粘土，勘察资料反映其承载力特征值为260kPa。由于粘土层的地基承载力满足要求，因此现场处理措施是将石笋打掉，挖去粘土并回填等厚的砂褥垫层，分层夯实后浇筑基础，该方案也取得了良好的经济效益。
   

原文网址：http://www.pipcn.com/research/200811/12095.htm