晋中地区高层住宅湿陷性黄土地基处理方案

晋中地区高层住宅湿陷性黄土地基处理方案

一、案例介绍

晋中地区某高层住宅项目，地上27层，地下1层，剪力墙结构，抗震设防烈度8度（0.2g），地震分组二组，场地类别为Ⅲ类；本场地为湿陷性场地，非自重湿陷性，2号湿陷性粉土，基础刚好落在2号土层中，本单体基础下湿陷性粉土厚度约4米，湿陷等级Ⅰ级，根据地方标准《湿陷性黄土场地勘察及地基处理技术规范》本工程为甲级，需要全部消除湿陷性。

二、地基处理方案选型分析

（1）本单体地质资料如下，红色阴影区为具有湿陷性的2号土层：

（2）原设计采用地勘报告推荐的方案灰土挤密桩+CFG复合地基方案，灰土挤密桩仅用来消除湿陷性，CFG桩用以提高承载力。要求地基处理后承载力不小于400kpa；灰土桩直径采用400mm，布置间距1000mm，灰土桩压实系数要求不小于0.97，桩间土挤密系数不小于0.93.CFG桩单桩承载力特征值950KN，混凝土强度C25，桩长23.5米，单桩承载力发挥系数取0.8，桩间土承载力发挥系数取0.9，桩间土2号土层地基承载力特征值为130kpa。

根据《地基基础处理技术规范》7.1.5-2条

计算出置换率为7.6%，算出桩间距1600mm，

灰土桩布置如下：

灰土桩总桩数为1491根，桩长4.5米，

CFG桩布置如下，1.6mx1.6m正方形布置，总桩数320根:

（3）经过我司介入，对原方案提出两个方向优化建议，一为由于灰土桩对地基承载力提高有显著作用，原设计并未利用，造成潜在的浪费，故建议考虑灰土挤密后的地基承载力由130kpa提高至180kpa，通过现场载荷试验验证确定，对应以下方案一及方案三；二为由于仅考虑消除湿陷性的话可考虑采用土桩挤密，节省材料成本，对应以下方案二。

（4）方案一：为增加强对比性，CFG桩直径采用原设计500mm直径，经过现场地基承载力载荷试验，经灰土桩挤密桩处理后地基承载力可达到180kpa，试验报告结论如下：

按以上参数设计CFG桩复合地基如下：

由于考虑了灰土桩对地基提高作用，按《建筑地基处理技术规范》7.9条多桩型复合地基考虑，CFG桩直径采用500mm，长度23.5米，承载力特征值950kn，持力层为6号粉土层，桩身混凝土强度采用C25可满足要求，根据《建筑地基处理技术规范》7.9.6-2条以及7.1.5-1条计算出置换率为6.4%，算出桩间距1750mm，

最终CFG桩布置如下：

总桩数275根

方案二：土挤密桩（仅消除湿陷性），土挤密桩对地基承载力提高有限，故采用此方案仅考虑其消除湿陷性，不考虑承载力的提高，要求桩体内平均压实系数不小于0.97，桩间土平均挤密系数不小于0.93，土桩直径采用400mm，间距1000mm，长度4.5m，总桩数为1491根，布置同原设计。CFG桩直径统一采用500mm，桩长23.5m，由于地基承载力没提高，设计均同原设计。

补充方案三：灰土挤密桩+400直径CFG，桩间土承载力提高至180kpa，这一点同方案一。

灰土挤密桩布置同原设计，400直径CFG桩长24米，单桩承载力特征值取800KN，

根据《建筑地基处理技术规范》7.9.6-2条以及7.1.5-1条计算出置换率为4.8%，算出桩间距1600mm，

，布置与原设计方案一致，仅仅是桩直径由500mm调整为400mm，桩长由23.5米调整为24米。

补充400直径单桩承载力计算如下：

经复核桩身强度采用C２５满足计算要求。

三、各方案成本分析

根据建设方提供的综合单价，对各方案进行成本测算，结果如下：

四、结论

通过以上对比分析可知，对于晋中湿陷性黄土地区，当采用全部消除湿陷性时，（１）当无法考虑灰土桩对地基承载力提高时，优先选择土桩挤密消除湿陷性比较经济，即方案二的做法；

（２）当考虑灰土桩对地基承载力提高作用，如本项目地基承载力至少可提高５０ｋｐａ，此方案经济性比较优异，本单体建筑占地面积为５１５平米，地基处理费用为６７.３万元比原设计（未考虑地基承载力提高）节约约９万元；

（３）从以上分析可知当有条件采用４００直径CFG桩时，相同条件下比５００ｍｍ直径桩经济性要好很多。

故针对晋中地区，对于湿陷性场地，高层住宅优选灰土桩＋CFG桩地基处理方案，CFG桩直径采用４００ｍｍ，并考虑灰土桩对地基承载力提高作用，有较大的经济性。