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[摘 要]本文结合实际工程应用，介绍了在填方区建筑物地基处理方式的选择方法。同时通过对填方区灰库地基处理方式技术经济比较得出结论：通过调整基础埋深和选择合理的基础形式，在满足承载力和变形要求的情况下，宜优先选择天然地基。
[关键词]填方区 地基处理形式 承载力
中图分类号：TU357 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）25-0172-01
前言
选择建筑填方区的地基处理形式有多种，常用的方法有：振冲加固、灰土挤密桩法、强夯法、桩基础等，众所周知，每一种地基处理方法都有其适用范围和局限性，不管采用什么地基处理方法，处理后的地基承载力都是备受重视的一个主要问题，其地基处理的经济性也在考虑范围中。
1 工程概况
国电建投内蒙古有限公司布连电厂一期工程拟建3座相同的干灰库，并排布置，每座灰库的内径为12m，库顶高26m，存灰段高度14m，有效容量1500m3，每个灰库的灰重12000KN，另加排灰设备、除灰管道、风选设备、气化设备、气化板等约600KN。因全厂的±0.000标高相对于厂区绝对标高1355.30，灰库建筑区整平标高为1348.25～1347.84，高差达7.050m～7.460m，属填方区。下面就如何选择该区域地基方案进行论证。
2 干灰库区域地质情况
根据地质勘查报告，本场地除上层场地平整填方层以下各层土地层岩性以第四系风成粉细砂、细砂、粘性土和碎石土为主，按岩性及物理力学性质自上而下分为五层.
3 建筑场地类别及场地地震效应
本扩建场地的场地土类型为中硬土、建筑场地类别为Ⅱ类。
建筑场地地震动峰值加速度0.084g，地震基本烈度为6度，地震动反应谱特征周期为0.4s。本场地的饱和砂土不存在地震液化问题。
4 地下水及水、土腐蚀性评价
厂区内浅层地下水为上层滞水，主要接受大气降水的补给，水量较少，水位恢复较慢。年变幅在两米。灰库区域地下水位埋深为2.90m～3.60m，水位标高为1344.94～1344.65m。
该场地地下水对混凝土结构和钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性。场地土对混凝土结构和混凝土结构中的钢筋均无腐蚀性。
5 冻土深度
厂区最大冻土深度：2.10m。
6 地基方案选择
6.1 拟采用的两种可行的地基方案
方案一：采用天然地基。
由于上层厚度7m左右填土不能用做天然地基持力层，①层粉细砂属风积而成，呈松散状态，强度较低，亦不能作为天然地基持力层。所以基础埋深须做到-10m，利用②层土作为天然基础持力层。：
方案二：采用振冲碎石桩复合地基方案。此方案适用于处理砂土、粉土、粉质粘土、素填土和杂填土等地基。基础埋深按-6.5m考虑，以①层粉细砂为复合土层。
6.2两种地基方案承载力计算如下：
方案一：采用天然地基，基础持力层座在第②层细砂土层上，地基承载力特征值240kPa，按《建筑地基基础设计规范》）所给出的公式进行深度修正后承载力375kPa
灰库基础埋深-10m，采用筏板基础，底板面积：560m2，经计算基础底面压力为354.30kPa。小于深度修正后的地基承载力fa=375kPa，地基承载力满足要求。
方案二：采用振冲碎石桩复合地基方案。基础埋深-6.500m，采用筏板基础，底板面积：560m2。经计算基础底面压力为319.9kPa。
振冲碎石桩加固地基的机理是振冲施工时，一方面通过振冲器借助自重、水平激振力和高压水冲使泥浆排出孔外，形成大于振冲器直径的桩孔，再向孔内灌入砂石料，在振冲器的作用下，形成大直径高密度桩体，另一方面由于水冲振动使砂土处于饱和状态，在振冲器强烈的振动下产生液化并重新排列罗致，在桩孔中加入粗骨料后，被振冲器挤入周围土层中，使砂土的密度增加，空隙率降低，土的内摩擦角和干密度增大，同时，振冲碎石桩是良好的排水减压通道，有效地消散超孔隙水压力，消除砂土液化，从面提高了地基土的承载力。通过桩体与桩间土体的共同作用，使复合地基承载力大幅提高。
结合本工程地层情况，按《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）第7.2.8条，根据公式：fspk=mfpk+（1-m）fsk m=d2/de2
式中：fspk—振冲桩复合地基承载力特征值（KPa）
fpk—桩体承载力特征值，宜通过单桩载荷试验确定；
fsk—处理后桩间土承载力特征值（KPa）
宜按当地经验取，如无经验时，可取天然地基承载力特征值。
m—桩土面积置换率
d—桩身平均直径
de—一根桩分担的处理地基面积的等效圆直径。
等边三角形布桩de=1.05SS为桩间距
计算如下：
经振冲后桩间土承载力特征值fsk=120kPa，
桩体承载力特征值fpk=400KPa（同厂区脱硫建筑载荷实验值）
要求处理后的复合地基承载力特征值fspk≥250KPa
振冲碎石桩桩体到达下卧基岩，按《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）第7.2.8条，此时需要的桩体面积置换率为：
m=（fspk-fsk）/（fpk-fsk）=（250-120）/（400-120）=0.464
选用55KW振冲器振冲形成的桩体直径可达600～1000mm，桩径按900mm设计计算，桩体截面积Ap=3.14d2/4=0.636m2，一根桩承担的处理面积为： A=AP/m=0.636/0.464=1.37（m2）
A=3.14de2/4 de=1.32m
等边三角形布桩：S=de/1.05=1.258m
选用等边三角形布置桩，计算为s=1.258m，实际取桩间距s=1.300m，，则实际面积置换虑为m=0.465。
复合地基承载力特征值fspk验算：
fspk=mfpk+（1-m）fsk=250.2kPa>250kPa，
按《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2002）所给出的公式进行深度修正：
fa=fak+ηdγm（d-0.5）=250.2+1x18x6=358.2（kPa）
计算结论：Fk=319.9kPa 振冲处理深度的确定：制桩时桩端应到达细砂、粉质粘土含砂砾④-1、圆砾④-2、泥质砂岩⑤层。根据现行地基处理规范，桩长不宜小于4.0m，根据灰库区域地质剖面确定本区域桩长取6.0m。振冲碎石桩处理范围根据建筑物的重要性和场地条件确定。设计碎石桩满堂布置，基础外边缘扩大一排桩。
褥垫层：振冲施工完成后，根据现行有关规定，清除表面泥浆，对场地进行整平，然后铺设一层厚度约50cm的砂卵石垫层，采用机械设备进行夯实。
6.3 两种地基方案技术比较结论：
采用天然地基方案：优点是施工简便，施工质量宜保证。缺点是基础埋深较深-10.000m，基坑需开挖约10.000m到持力层②层土，基坑开挖工程量较大，且上层砂土层自然放坡比较困难，需采取一定措施保证基坑稳定。基础浇筑完后回填土较深约7.300m，回填质量不易保证，基础混凝土用量加大。
采用振冲碎石桩符合地基方案：优点是基础埋深较浅-6.500m，沉降小，基坑开挖工程量小，基础浇筑完后回填土量小，回填深度约4.200m.缺点：因①层土为粉细砂层，成孔效果不容易保证，基坑开挖后再施工碎石桩，施工周期较长，当地施工用水有一定困难，其施工对周围已经施工的建筑物基础（如烟囱基础等）有影响。
6.4 两种地基方案经济比较（表1）
从以上两种方案比较看：振冲碎石桩虽然也能满足使用要求，基坑开挖量相对较小，但造价较高，同时施工周期较长，施工用水量较大；天然地基方案，虽然基础沉降量比复合地基方案较大，但经计算能够满足规范要求。天然地基开挖相对较深，但施工周期较短，综合造价相对较低，因此经综合比较及与现场施工单位配合，推荐采用天然地基方案。
7 结语
本工程采用天然地基方案虽然埋深较深、基础覆土深度较厚，在满足承载力及变形条件下，施工简便，质量宜保证，经济造价较低，灰库基础优先选用天然地基。
[关键词]填方区 地基处理形式 承载力
中图分类号：TU357 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）25-0172-01
前言
选择建筑填方区的地基处理形式有多种，常用的方法有：振冲加固、灰土挤密桩法、强夯法、桩基础等，众所周知，每一种地基处理方法都有其适用范围和局限性，不管采用什么地基处理方法，处理后的地基承载力都是备受重视的一个主要问题，其地基处理的经济性也在考虑范围中。
1 工程概况
国电建投内蒙古有限公司布连电厂一期工程拟建3座相同的干灰库，并排布置，每座灰库的内径为12m，库顶高26m，存灰段高度14m，有效容量1500m3，每个灰库的灰重12000KN，另加排灰设备、除灰管道、风选设备、气化设备、气化板等约600KN。因全厂的±0.000标高相对于厂区绝对标高1355.30，灰库建筑区整平标高为1348.25～1347.84，高差达7.050m～7.460m，属填方区。下面就如何选择该区域地基方案进行论证。
2 干灰库区域地质情况
根据地质勘查报告，本场地除上层场地平整填方层以下各层土地层岩性以第四系风成粉细砂、细砂、粘性土和碎石土为主，按岩性及物理力学性质自上而下分为五层.
3 建筑场地类别及场地地震效应
本扩建场地的场地土类型为中硬土、建筑场地类别为Ⅱ类。
建筑场地地震动峰值加速度0.084g，地震基本烈度为6度，地震动反应谱特征周期为0.4s。本场地的饱和砂土不存在地震液化问题。
4 地下水及水、土腐蚀性评价
厂区内浅层地下水为上层滞水，主要接受大气降水的补给，水量较少，水位恢复较慢。年变幅在两米。灰库区域地下水位埋深为2.90m～3.60m，水位标高为1344.94～1344.65m。
该场地地下水对混凝土结构和钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性。场地土对混凝土结构和混凝土结构中的钢筋均无腐蚀性。
5 冻土深度
厂区最大冻土深度：2.10m。
6 地基方案选择
6.1 拟采用的两种可行的地基方案
方案一：采用天然地基。
由于上层厚度7m左右填土不能用做天然地基持力层，①层粉细砂属风积而成，呈松散状态，强度较低，亦不能作为天然地基持力层。所以基础埋深须做到-10m，利用②层土作为天然基础持力层。：
方案二：采用振冲碎石桩复合地基方案。此方案适用于处理砂土、粉土、粉质粘土、素填土和杂填土等地基。基础埋深按-6.5m考虑，以①层粉细砂为复合土层。
6.2两种地基方案承载力计算如下：
方案一：采用天然地基，基础持力层座在第②层细砂土层上，地基承载力特征值240kPa，按《建筑地基基础设计规范》）所给出的公式进行深度修正后承载力375kPa
灰库基础埋深-10m，采用筏板基础，底板面积：560m2，经计算基础底面压力为354.30kPa。小于深度修正后的地基承载力fa=375kPa，地基承载力满足要求。
方案二：采用振冲碎石桩复合地基方案。基础埋深-6.500m，采用筏板基础，底板面积：560m2。经计算基础底面压力为319.9kPa。
振冲碎石桩加固地基的机理是振冲施工时，一方面通过振冲器借助自重、水平激振力和高压水冲使泥浆排出孔外，形成大于振冲器直径的桩孔，再向孔内灌入砂石料，在振冲器的作用下，形成大直径高密度桩体，另一方面由于水冲振动使砂土处于饱和状态，在振冲器强烈的振动下产生液化并重新排列罗致，在桩孔中加入粗骨料后，被振冲器挤入周围土层中，使砂土的密度增加，空隙率降低，土的内摩擦角和干密度增大，同时，振冲碎石桩是良好的排水减压通道，有效地消散超孔隙水压力，消除砂土液化，从面提高了地基土的承载力。通过桩体与桩间土体的共同作用，使复合地基承载力大幅提高。
结合本工程地层情况，按《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）第7.2.8条，根据公式：fspk=mfpk+（1-m）fsk m=d2/de2
式中：fspk—振冲桩复合地基承载力特征值（KPa）
fpk—桩体承载力特征值，宜通过单桩载荷试验确定；
fsk—处理后桩间土承载力特征值（KPa）
宜按当地经验取，如无经验时，可取天然地基承载力特征值。
m—桩土面积置换率
d—桩身平均直径
de—一根桩分担的处理地基面积的等效圆直径。
等边三角形布桩de=1.05SS为桩间距
计算如下：
经振冲后桩间土承载力特征值fsk=120kPa，
桩体承载力特征值fpk=400KPa（同厂区脱硫建筑载荷实验值）
要求处理后的复合地基承载力特征值fspk≥250KPa
振冲碎石桩桩体到达下卧基岩，按《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）第7.2.8条，此时需要的桩体面积置换率为：
m=（fspk-fsk）/（fpk-fsk）=（250-120）/（400-120）=0.464
选用55KW振冲器振冲形成的桩体直径可达600～1000mm，桩径按900mm设计计算，桩体截面积Ap=3.14d2/4=0.636m2，一根桩承担的处理面积为： A=AP/m=0.636/0.464=1.37（m2）
A=3.14de2/4 de=1.32m
等边三角形布桩：S=de/1.05=1.258m
选用等边三角形布置桩，计算为s=1.258m，实际取桩间距s=1.300m，，则实际面积置换虑为m=0.465。
复合地基承载力特征值fspk验算：
fspk=mfpk+（1-m）fsk=250.2kPa>250kPa，
按《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2002）所给出的公式进行深度修正：
fa=fak+ηdγm（d-0.5）=250.2+1x18x6=358.2（kPa）
计算结论：Fk=319.9kPa
褥垫层：振冲施工完成后，根据现行有关规定，清除表面泥浆，对场地进行整平，然后铺设一层厚度约50cm的砂卵石垫层，采用机械设备进行夯实。
6.3 两种地基方案技术比较结论：
采用天然地基方案：优点是施工简便，施工质量宜保证。缺点是基础埋深较深-10.000m，基坑需开挖约10.000m到持力层②层土，基坑开挖工程量较大，且上层砂土层自然放坡比较困难，需采取一定措施保证基坑稳定。基础浇筑完后回填土较深约7.300m，回填质量不易保证，基础混凝土用量加大。
采用振冲碎石桩符合地基方案：优点是基础埋深较浅-6.500m，沉降小，基坑开挖工程量小，基础浇筑完后回填土量小，回填深度约4.200m.缺点：因①层土为粉细砂层，成孔效果不容易保证，基坑开挖后再施工碎石桩，施工周期较长，当地施工用水有一定困难，其施工对周围已经施工的建筑物基础（如烟囱基础等）有影响。
6.4 两种地基方案经济比较（表1）
从以上两种方案比较看：振冲碎石桩虽然也能满足使用要求，基坑开挖量相对较小，但造价较高，同时施工周期较长，施工用水量较大；天然地基方案，虽然基础沉降量比复合地基方案较大，但经计算能够满足规范要求。天然地基开挖相对较深，但施工周期较短，综合造价相对较低，因此经综合比较及与现场施工单位配合，推荐采用天然地基方案。
7 结语
本工程采用天然地基方案虽然埋深较深、基础覆土深度较厚，在满足承载力及变形条件下，施工简便，质量宜保证，经济造价较低，灰库基础优先选用天然地基。