1、概述
杭州鐵路水電段綜合樓位于杭州鐵路新客站南側(cè)，框架結(jié)構(gòu)，地面7層，半地下室1層，建筑面積8700m2。根據(jù)工程地質(zhì)報(bào)告，場地地基土質(zhì)由上至下依次為：填土厚1.6～2.4m； 粉土厚2～2.9m， fk＝135kPa；砂質(zhì)粉土厚3.6～4.0m，fk＝150kPa；粉砂厚8.4～9.8m， fk＝160kPa，粉土層為中等偏高壓縮性土，其下土層均為中等壓縮性土。原設(shè)計(jì)采用了預(yù) 應(yīng)力混凝土管樁ф550,240根，樁長11m；ф600,82根，樁長11.5m。由于管樁將穿過較厚的粉土層，即俗稱的“鐵板砂層”，且樁直徑較大，間距較密，因此無論采用何種貫入方法都非常困難。筆者對附近先期施工的鐵路新客站附樓樁基施工情況進(jìn)行了調(diào)查，其地質(zhì)資料與本工程雷同，采用ф500預(yù)應(yīng)力混凝土管樁靜壓法貫入，結(jié)果至地下5m左右粉土層處受阻。此情況足以說明該工程不宜應(yīng)用管樁基礎(chǔ)。
2、CM復(fù)合地基方案的提出
(1)本工程若采用天然地基，則基底為粉土層，屬中等偏高壓縮性土，會(huì)造成變形較大且不均勻，地基承載力也偏小。采用CM復(fù)合地基，正是對這些缺陷的補(bǔ)償。
(2)CM復(fù)合地基的可行性。CM復(fù)合地基是由C樁(剛性樁)、M樁(亞剛性樁或柔性樁)、樁間土及褥墊層等四部分組成的，通過交叉布置CM樁及褥墊層,使樁和土共同作用并構(gòu)成平面及豎向合理的剛度級配梯度，達(dá)到理想的協(xié)同工作應(yīng)力狀態(tài),亦即：其一通過采用長C樁(進(jìn)入深層良好土層)與短M樁(進(jìn)入淺層較好的土層)的合理布置，形成三層地基剛度，從而調(diào)整地基的剛度分布，以達(dá)到有效地控制基礎(chǔ)沉降；其二通過合理確定樁的間距形成土的三維應(yīng)力狀態(tài)，使土的強(qiáng)度得到大幅度提高和較充分利用;其三通過布置褥墊層使地基與上部結(jié)構(gòu)柔性連接，在水平荷載作用下，可以有效地傳遞垂直荷載。CM復(fù)合地基這種剛度的調(diào)整，符合天然土層“淺弱深強(qiáng)”的一般規(guī)律和地基應(yīng)力傳遞特征，補(bǔ)強(qiáng)了深淺部的地基剛度分布，并使之充分利用和提高樁間土的參與作用，有效地加強(qiáng)了地基強(qiáng)度。同時(shí)，與單一的樁基礎(chǔ)相比，由于CM復(fù)合地基充分發(fā)揮了樁間土作 用，其C樁(剛性樁)的用量較少，且間距較大，而直徑較小，從而使樁間土的擠壓作用大為減弱，在降低了施工難度的同時(shí)既減少了工程量，也降低了造價(jià)。
3、CM復(fù)合地基的實(shí)施
根據(jù)以上分析和調(diào)查提出改用CM復(fù)合地基的方案，經(jīng)設(shè)計(jì)方同意后，并按圖2所示的平面布 置及剖面設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)施。C樁采用加厚的ф400預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，樁長9m，共167根，M樁采用ф500水泥攪拌樁，樁長5.5m，共178根。褥墊層為厚350mm砂石墊層，其配合比為中砂∶瓜子片∶水＝5∶3∶1。先由北向南進(jìn)行C樁施工，為減少噪音，采取靜壓貫入法，單樁壓力控制值為:1500～2000kN。M樁施工待C樁施工過半后實(shí)施，鉆孔中采取了加壓法，配重量250kg，采用二噴二攪，其水泥含量為300kg／m3，水灰比0.5。實(shí)際施工過程表明,進(jìn)展相當(dāng)順利。
4、效果
(1)動(dòng)測與靜載試驗(yàn):經(jīng)國家海洋局第二海洋研究所動(dòng)測結(jié)論為：所抽檢的18根C樁均為I類完整樁；各樁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。經(jīng)浙江大學(xué)土木工程測試中心靜載測試結(jié)論為：CM復(fù)合地基荷載板的極限承載力至少可取277.2kPa，此時(shí)對應(yīng)的板頂沉降量為18.04mm，相對于復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值160kPa(上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所需的地基承載力)，其安全系數(shù)已高于1.7倍。而且沉降也小于設(shè)計(jì)允許沉降量50mm。
(2)工程進(jìn)度加快，工期縮短:CM復(fù)合地基施工中避免了單一樁穿過“鐵板砂層”的技術(shù)難題。與附近同類工程管樁樁基施工處理工期約4個(gè)月相比，本工程樁基施工為時(shí)僅30天，效果非常明顯。
(3)工程造價(jià)大幅度降低:原預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)的造價(jià)為285.73萬元,改用CM復(fù)合地基后造價(jià)為158萬元，節(jié)約了44.7％。
5、結(jié)束語
(1)地基與基礎(chǔ)的處理涉及費(fèi)用較大，正確選擇基礎(chǔ)類型，非常重要。本工程改用CM復(fù)合地基，解決了施工難題，保證了工期和質(zhì)量，且節(jié)約了大量投資，應(yīng)為較成功的一例。
(2)單一的樁基礎(chǔ)對土固有承載力的發(fā)揮和利用很低，實(shí)際上是一種有效資源的浪費(fèi),因此應(yīng)重視挖掘利用和提高樁間土的作用。
(3)預(yù)制樁基礎(chǔ)遇“鐵板砂層”地基時(shí)要慎重，特別是對大口徑、高密度預(yù)制樁，不適宜用于此類地基。
(4)由本工程實(shí)踐表明,凡是天然地基無法滿足補(bǔ)償性基礎(chǔ)要求以及對變形控制較為嚴(yán)格的工程項(xiàng)目，CM復(fù)合地基是一種較好的選擇。
杭州鐵路水電段綜合樓位于杭州鐵路新客站南側(cè)，框架結(jié)構(gòu)，地面7層，半地下室1層，建筑面積8700m2。根據(jù)工程地質(zhì)報(bào)告，場地地基土質(zhì)由上至下依次為：填土厚1.6～2.4m； 粉土厚2～2.9m， fk＝135kPa；砂質(zhì)粉土厚3.6～4.0m，fk＝150kPa；粉砂厚8.4～9.8m， fk＝160kPa，粉土層為中等偏高壓縮性土，其下土層均為中等壓縮性土。原設(shè)計(jì)采用了預(yù) 應(yīng)力混凝土管樁ф550,240根，樁長11m；ф600,82根，樁長11.5m。由于管樁將穿過較厚的粉土層，即俗稱的“鐵板砂層”，且樁直徑較大，間距較密，因此無論采用何種貫入方法都非常困難。筆者對附近先期施工的鐵路新客站附樓樁基施工情況進(jìn)行了調(diào)查，其地質(zhì)資料與本工程雷同，采用ф500預(yù)應(yīng)力混凝土管樁靜壓法貫入，結(jié)果至地下5m左右粉土層處受阻。此情況足以說明該工程不宜應(yīng)用管樁基礎(chǔ)。
2、CM復(fù)合地基方案的提出
(1)本工程若采用天然地基，則基底為粉土層，屬中等偏高壓縮性土，會(huì)造成變形較大且不均勻，地基承載力也偏小。采用CM復(fù)合地基，正是對這些缺陷的補(bǔ)償。
(2)CM復(fù)合地基的可行性。CM復(fù)合地基是由C樁(剛性樁)、M樁(亞剛性樁或柔性樁)、樁間土及褥墊層等四部分組成的，通過交叉布置CM樁及褥墊層,使樁和土共同作用并構(gòu)成平面及豎向合理的剛度級配梯度，達(dá)到理想的協(xié)同工作應(yīng)力狀態(tài),亦即：其一通過采用長C樁(進(jìn)入深層良好土層)與短M樁(進(jìn)入淺層較好的土層)的合理布置，形成三層地基剛度，從而調(diào)整地基的剛度分布，以達(dá)到有效地控制基礎(chǔ)沉降；其二通過合理確定樁的間距形成土的三維應(yīng)力狀態(tài)，使土的強(qiáng)度得到大幅度提高和較充分利用;其三通過布置褥墊層使地基與上部結(jié)構(gòu)柔性連接，在水平荷載作用下，可以有效地傳遞垂直荷載。CM復(fù)合地基這種剛度的調(diào)整，符合天然土層“淺弱深強(qiáng)”的一般規(guī)律和地基應(yīng)力傳遞特征，補(bǔ)強(qiáng)了深淺部的地基剛度分布，并使之充分利用和提高樁間土的參與作用，有效地加強(qiáng)了地基強(qiáng)度。同時(shí)，與單一的樁基礎(chǔ)相比，由于CM復(fù)合地基充分發(fā)揮了樁間土作 用，其C樁(剛性樁)的用量較少，且間距較大，而直徑較小，從而使樁間土的擠壓作用大為減弱，在降低了施工難度的同時(shí)既減少了工程量，也降低了造價(jià)。
3、CM復(fù)合地基的實(shí)施
根據(jù)以上分析和調(diào)查提出改用CM復(fù)合地基的方案，經(jīng)設(shè)計(jì)方同意后，并按圖2所示的平面布 置及剖面設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)施。C樁采用加厚的ф400預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，樁長9m，共167根，M樁采用ф500水泥攪拌樁，樁長5.5m，共178根。褥墊層為厚350mm砂石墊層，其配合比為中砂∶瓜子片∶水＝5∶3∶1。先由北向南進(jìn)行C樁施工，為減少噪音，采取靜壓貫入法，單樁壓力控制值為:1500～2000kN。M樁施工待C樁施工過半后實(shí)施，鉆孔中采取了加壓法，配重量250kg，采用二噴二攪，其水泥含量為300kg／m3，水灰比0.5。實(shí)際施工過程表明,進(jìn)展相當(dāng)順利。
4、效果
(1)動(dòng)測與靜載試驗(yàn):經(jīng)國家海洋局第二海洋研究所動(dòng)測結(jié)論為：所抽檢的18根C樁均為I類完整樁；各樁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。經(jīng)浙江大學(xué)土木工程測試中心靜載測試結(jié)論為：CM復(fù)合地基荷載板的極限承載力至少可取277.2kPa，此時(shí)對應(yīng)的板頂沉降量為18.04mm，相對于復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值160kPa(上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所需的地基承載力)，其安全系數(shù)已高于1.7倍。而且沉降也小于設(shè)計(jì)允許沉降量50mm。
(2)工程進(jìn)度加快，工期縮短:CM復(fù)合地基施工中避免了單一樁穿過“鐵板砂層”的技術(shù)難題。與附近同類工程管樁樁基施工處理工期約4個(gè)月相比，本工程樁基施工為時(shí)僅30天，效果非常明顯。
(3)工程造價(jià)大幅度降低:原預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)的造價(jià)為285.73萬元,改用CM復(fù)合地基后造價(jià)為158萬元，節(jié)約了44.7％。
5、結(jié)束語
(1)地基與基礎(chǔ)的處理涉及費(fèi)用較大，正確選擇基礎(chǔ)類型，非常重要。本工程改用CM復(fù)合地基，解決了施工難題，保證了工期和質(zhì)量，且節(jié)約了大量投資，應(yīng)為較成功的一例。
(2)單一的樁基礎(chǔ)對土固有承載力的發(fā)揮和利用很低，實(shí)際上是一種有效資源的浪費(fèi),因此應(yīng)重視挖掘利用和提高樁間土的作用。
(3)預(yù)制樁基礎(chǔ)遇“鐵板砂層”地基時(shí)要慎重，特別是對大口徑、高密度預(yù)制樁，不適宜用于此類地基。
(4)由本工程實(shí)踐表明,凡是天然地基無法滿足補(bǔ)償性基礎(chǔ)要求以及對變形控制較為嚴(yán)格的工程項(xiàng)目，CM復(fù)合地基是一種較好的選擇。