新建城区大面积填土地基基础方案浅谈

【摘 要】本文结合某一个新建城区的大面积填土地基方案来进行说明，并针对这项基础方案的复合地基、地质条件和天然地基等进行工期、经济以及技术方面等综合性的比较加分析，从而决定用CFG桩方式来进行复合地基与条形基础的设计、计算。

【关键词】大面积填土；复合地基；CFG桩

由碎石垫层、CFG桩和桩间土所共同组成的复合地基统称为CFG复合地基桩，这种形式的地基桩身承载力和质量非常好，承载力甚至可以达到350Kpa之上。CFG复合地基桩一般使用在有透水性较强的砂卵石土层中以及最大柱的荷载在4000kn以下（包括4000kn）的情况发生。

1、新建城区大面积填土地基基础工程的概述

我们假设需要在一个大面积填土上建立新建城区，那么关键问题就是这项工程的基础方案，只有选择良好、合理的基础方案才能保证工程的正常进行。

1.1 基础工程信息

新建城区大面积填土地基建立在山区，主要结构为公用建筑和3层―6层的住宅区，住宅区显示的基础为条形，且线荷载的范围是25KN/m―40 KN/m，公用建筑现实的结构为框架，且基础柱荷载的独立范围是2500KN―7000 KN。工程在山区建设的主要分布为耕土、人工填土、残坡积土、卵石层和炭质页岩，其中人工填土中大面积填土地基为无填土地段，且强风化层以及坡残积土都是没有遮盖直接在地面上；残坡积土中承载力普遍在150Kpa左右；卵石层中粒径的范围是20MM―200MM，且中间夹杂中粗砂的比例为20%―40%，承载力普遍在250Kpa左右；炭质页岩中承载力普遍在650 Kpa左右。同时新建城区大面积填土地基的地下水位偏浅，深度只有0.5米―1.2米，并且工程中的地下水贯通到经过山区的河道，所以设计时透水层中的卵石层透水系数设计成为67.6m/d。

1.2 基础工程方案

基础方案的设计需要参考建筑物的结构、土层的岩土地质数据、工程的周围环境、建筑物的荷载特点、以设计出来的施工方案等，通过对上述条件进行数据的收集、信息的勘察、工程的设计、专家的讨论，基本方案为，当工程所在地的主要持力层在天然地基上，且呈现强风化岩层以及坡残积土，则采用天然地基方案；填方方案，又通城填土人工方案，它是利用强夯法的后固结动力来完成，它自身的承载力有150Kpa，即可以充分满足公用以及商业用的承载需求，还可以满足住宅区三层以下的自建需求，同时还为工程的地下管线和道路提供了持力。填方方案的优点是能减少建筑物的不均匀沉降以及沉降；桩基础方案和复合地基方案，这种方案适用于三层以上的住宅区和柱荷载比较大的公用区，它的工作原理是通过填土的加固或者桩基础与桩形成所谓的复合地基，并结合施工工程地形和经验，从而选择最适合的方案。

桩基础方案和复合地基方案的办法有CFG桩复合地基、沉管注桩以及人工挖孔桩、夯扩桩。夯扩桩和沉管注桩方案适用于强夯后填土的地表建筑，此类填土中一般都有长度为400MM的强风化碎石以及建筑垃圾，这种方案的缺点是在施工时原状土与填土所交接出容易产生断裂，并且桩在穿过填土层的强夯加固后难以实现。人工挖孔桩方案是利用率最高的方案，它具有施工质量好、工程易操作、施工易控制的特点，但是相对的也有不少缺点，主要表现为工程施工安全系数比较低、进行人工穿孔时桩穿过砂卵石层的强透水难以实现、施工基础造价太贵、建筑物桩荷载太小、施工工程量大、建筑工期太长以及不能应用于条形基础。CFG桩复合地基是由碎石垫层、CFG桩以及桩间土三者联合形成的，它的优点为可以减少桩的数量、充分发挥出承载中填土的强夯后桩、使复合地基的承载能力达到350Kpa、减少了工程的总造价、缩短了工期，并能有效桩的质量问题，从而达到施工速度快，成孔能力强，配合大直径风动潜孔锤可穿透强风化岩层和砂砾层甚至大直径块石。

以上分析表明，本工程从技术角度看，宜据地质资料和建筑物结构及荷载特点采用CFG桩复合地基和人工挖孔桩两种地基加固方案。

2、设计计算

对于填土地基而言，最关心的是其沉降问题，所以压缩模量E和变形模量E。是 极重要的指标。根据击实土样所得压缩模量为：粉土样16.1 MPa―17.4 MPa，粉质粘土 样8.1 MPa―9.3MPa。根据现场碾压土样所得压缩模量为：粉土样13.55MPa；粉质粘土样7.2MPa。根据工程经验，对一般粘性土，通常≥2.0，在工程中使用才符台地基的实际条件。上述的值完全达到了地基规范的要求，规范指出，对于素填土（一般粘性土，在未经压（夯）实条件下，经过5―10年，认为自重压密已完成，可以作为地基，其压缩模量值最大达到7.PMa。济源商业城工程填土经过压实，对于一部分粉质粘土填料来说，压缩模量达到了规范标准，对于大部分粉土填料来说，压缩模量远超过了规范的标准。

2.1 强夯的加固

强夯的加固原理随土类有所不同概括而言主要有三点：第一、加密作用，指土体中空气或气体的排出；第二、固结作用，指土体孔隙水压力变化而引起的固结；第三、预加变形作用，指土体中各种颗料在结构上重新排列，包括颗料组构成型态的改变。强夯后的地基变了原有的应力状态，从而在地表形成了一定厚度的硬壳层”。可以说硬壳屡强度大小标志着强夯加固效应的大小。对于填土地基而言，夯实的过程就是动力压实与动力固结的过程，对于含泥巾砂的饱和软土层而言，强夯的过程就是动力压实与动力置换的过程。

2.2 设计结果

3、结束语

建筑物基础下地基土为均匀的原状残积土或强风化层时，宜采用天然地基。填土 区3层或3层以下民宅及部分公用建筑、道路、地下管线等建筑物，宜采用强夯后填土作持力层。填土区砖混结构住宅下条形基础，宜采用CFG桩（φ400）复合地基，据线荷载变化（200 kN/m―350kN/m），桩距为1.3 m―3.0m。填土区大柱网公用建筑，当最大柱荷载小或等于4000kN时，宜采用独立柱基下CFG桩（φ450）复合地基。土层中无强透水砂卵石层或最大柱荷载大于4000kN时，宜采用人工挖孔桩基础。土层中有强透水砂卵石层，不论柱荷载大小，均宜采用CFG桩（φ450）复合地基。

参考文献：

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