結構設計的經濟性與諸多因素相關，一個優(yōu)質的工程不僅要安全適用（基本要求），還要有合理的經濟性作為保障，結構設計的經濟性與結構本身抗力的有效利用直接相關，上部結構如此，基礎設計同樣適用。

當項目所在地工程地質條件無法滿足上部結構承載力需求時，一般會選擇深基礎或者地基處理，地基處理的類型多種多樣，不同地區(qū)，不同地質情況，不同上部結構適用性均有差別，本次分享針對五種地基處理進行簡單介紹，工程設計時可作為參考作出概念性判斷。

淤泥質粉質黏土能否作為基礎持力層？

1、淤泥質粉質黏土層壓縮模量小，為高壓縮性土，其作為持力層會導致沉降變形不可控。

某項目天然地基設計參數表：

2、淤泥質粉質黏土層存在震陷風險，根據《抗規(guī)》4.3.11條文說明，7度區(qū)小于70kpa的軟土需要進行室內動三軸試驗等加以判定是否震陷。

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01、換填墊層

什么是換填墊層？

挖除基礎底面下一定范圍內的軟弱土層或不均勻土層，回填其他性能穩(wěn)定、無侵蝕性、強度較高的材料，并夯壓密實形成的墊層。

適用范圍：

換填墊層處理深度一般為0.5m~3m，不宜過深，主要考慮以下幾點：

1. 基坑開挖過深，常因地下水位高，需要加大降水措施；

2. 坑壁放坡占地面積大或邊坡需要支護及因此易引起鄰近地面、管網、道路與建筑的沉降變形破壞；

△ 噴錨支護

3. 施工土方量大、棄土多等因素，常使處理工程費用增高、工期拖長、對環(huán)境的影響增大。

△ 渣土運輸

換填材料：

砂石、粉質黏土、灰土、粉煤灰、礦渣、其他工業(yè)廢渣。

換填厚度控制因素：

換填寬度控制因素：

墊層底面寬度主要由應力擴散角決定，擴散寬度b＇≥b＋2ztanθ。

△ 換填示意

承載力參考：

經濟性：

設：換填深度為h,基礎面積為b*b,應力擴散角為θ，每立方級配砂石綜合單價按m元/m3（考慮運輸，人料機）；

換填成本：

當采用砂石換填，令b=20m，Z=3.0m,θ=0o,m=140元/m3；

備注：以上沒有考慮降水等帶來的成本增加。

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02、CFG地基處理（剛性樁）

由水泥、粉煤灰、碎石等混合料加水拌合在土中灌注形成豎向增強體的復合地基。

備注：當樁體材料采用鋼筋混凝土預制管樁時，注意采用混凝土樁帽或采用高于增強體強度等級的混凝土灌芯，減少樁頂的刺入變形。

△ 截樁前

△ 截樁后

適用性：

適用于處理黏性土、粉土、砂土和正常固結的素填土等地基。對淤泥質土應通過現場試驗確定其適用性。

參數：

根據不同施工工藝，樁徑一般300mm~800mm,樁間距（3~6）倍樁徑。

備注：

1、長螺旋鉆孔灌注成樁：適用于地下水位以上的黏性土、粉土、素填土、中等密實以上的砂土地基；  

2、長螺旋鉆中心壓灌成樁：適用于黏性土、粉土、砂土和素填土地基，對噪聲或泥漿污染要求嚴格的場地可優(yōu)先選用；穿越卵石夾層時應通過試驗確定適用性；

3、振動沉管灌注成樁：適用于粉土、黏性土及素填土地基；擠土造成地面隆起量大時，應采用較大樁距施工；  

4、泥漿護壁成孔灌注成樁，適用于地下水位以下的黏性土、粉土、砂土、填土、碎石土及風化巖層等地基；樁長范圍和樁端有承壓水的土層應通過試驗確定其適應性。

要求：

應選擇承載力和壓縮模量相對較高的土層作為樁端持力層。

特點及承載力：

可僅在基礎范圍內布樁，對地基承載力提高幅度大，可有效減小地基變形。

案例：

1、南京浦鎮(zhèn)車輛廠廠南生活區(qū)24幢6層住宅樓，原地基土承載力特征值為60kPa的淤泥質土，經處理后復合地基承載力特征值達240kPa，基礎形式為條基，建筑物最終沉降多在40mm左右；

2、成都某建筑40層、41層，高度為119．90m，強風化泥巖的承載力特征值fak為320kPa，采用水泥粉煤灰碎石樁處理后，承載力和變形均滿足設計和規(guī)范要求；

3、北京華亭嘉園35層住宅樓，天然地基承載力特征值fak為200kPa，采用水泥粉煤灰碎石樁處理后建筑物沉降在50mm以內。

注意：

①　樁的最大軸力作用點不在樁頂，而是在中性點處，即中性點處的軸力大于樁頂的軸力；

②　水泥粉煤灰碎石樁應選擇承載力和壓縮模量相對較高的土層作為樁端持力層，褥墊層可有效提高樁土的協同受力；

③　若地基土是松散的飽和粉土、粉細砂，以消除液化和提高地基承載力為目的，此時應選擇振動沉管樁機施工；振動沉管灌注成樁屬擠土成樁工藝，對樁間土          具有擠（振）密效應。但振動沉管灌注成樁工藝難以穿透厚的硬土層、砂層和卵石層等。在飽和黏性土中成樁，會造成地表隆起，已打樁被擠斷，且振動和噪聲   污染嚴重，在城中居民區(qū)施工受到限制。在夾有硬的黏性土時，可采用長螺旋鉆機引孔，再用振動沉管打樁機制樁；

④　對樁長范圍和樁端有承壓水的土層，應選用泥漿護壁成孔灌注成樁工藝。當樁端具有高水頭承壓水采用長螺旋鉆中心壓灌成樁或振動沉管灌注成樁，承壓水沿著樁體滲流，把水泥和細骨料帶走，樁體強度嚴重降低，導致發(fā)生施工質量事故。泥漿護壁成孔灌注成樁，成孔過程消除了發(fā)生滲流的水力條件，成樁質量容易保障；

⑤　褥墊層厚度不應小于軟弱土層相對樁體的沉降量褥墊層材料可為粗砂、中砂、級配砂石或碎石，碎石粒徑宜為5mm～16mm，不宜選用卵石（易發(fā)生滾動）。

經濟性范例：

地質條件：原土層為粉質黏土，fak=200kpa，qsia=25kpa,土層厚10m，下層為強風化巖石，qpa=2500kpa；

CFG參數：CFG樁徑500，樁長10m，正方形布樁，承載力由200kpa提高至300kpa，需樁間距S=1.75m，褥墊層300厚；

造價：僅地基處理部分每平米造價約520元（褥墊層及樁成本，地區(qū)間成本單價差別較大，此處僅供參考）。

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03、水泥土攪拌樁（剛性樁）

以水泥作為固化劑的主要材料，通過深層攪拌機械，將固化劑和地基土強制攪拌形成豎向增強體的復合地基。

△ 施工過程

適用性：

適用于處理正常固結的淤泥、淤泥質土、素填土、黏性土（軟塑、可塑）、粉土（稍密、中密）、粉細砂（松散、中密）、中粗砂（松散、稍密）、飽和黃土等土層。

不適用于含大孤石或障礙物較多且不易清除的雜填土、欠固結的淤泥和淤泥質土、硬塑及堅硬的黏性土、密實的砂類土，以及地下水滲流影響成樁質量的土層。

備注：水泥土攪拌樁用于處理泥炭土、有機質土、pH值小于4的酸性土（與水泥土化學反應，結晶侵蝕）、塑性指數大于25的黏土（Ip=WL-WP表示土中弱結合水含量），或在腐蝕性環(huán)境中以及無工程經驗的地區(qū)使用時，必須通過現場和室內試驗確定其適用性。

參數：

樁長，樁徑及樁間距根據設計所需地基承載力及變形限值確定，加固深度通常超過5m，干法加固深度不宜超過15m，濕法加固深度不宜超過20m（存在有效樁長，單樁承載力在一定程度上并不隨樁長的增加而增大）。

備注：施工分干法施工及濕法施工，干法施工：用粉體和地基土攪拌，濕法施工：用漿液和地基土攪拌；當地基土的天然含水量小于30％（黃土含水量小于25％）時，由于不能保證水泥充分水化，不宜采用粉體攪拌法。

要求：

應穿透軟弱土層到達地基承載力相對較高的土層；獨立基礎下的樁數不宜少于4根

計算公式：

備注：水泥土強度與原土質和摻合料配比有關，一般淤泥質土層，攪拌后實際在 0.6-0.8Mpa，土質較好時可達到2.0MPa,當樁中心距為1m時，其特征值 不宜超過200kPa，否則需要加大置換率，不一定經濟合理。

經濟性范例：

地質條件：原土層為淤泥質粉質黏土，fak=60kpa，qsia=6kpa,土層厚8.5m，下層為粉質黏土，fak=200kpa；

攪拌樁參數：樁徑500，樁長8.5m，樁身強度fcu=2.0MPa,正方形布樁，承載力由60kpa提高至114kpa，需樁間距S=1.0m，褥墊層300厚；

造價：每平米造價約140元（褥墊層及樁成本，地區(qū)間成本單價差別較大，此處僅供參考）。

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04、素土擠密樁（柔性樁）

利用成孔過程中的橫向擠壓作用，樁孔內土被擠向周圍，使樁間土擠密，然后用素土填入孔內分層夯實形成豎向增強體的復合地基。

備注：成孔方法分為沉管（錘擊或振動）和沖擊等方法，成孔和回填順序：整片處理時，宜由內向外進行，局部處理時宜由外向內進行。

△ 施工現場

△ 施工孔位

適用性：

1、適用于處理地下水位以上的粉土、黏性土、素填土、雜填土和濕陷性黃土等地基，可處理地基的厚度宜為3m～15m（3m以內采用換填墊層或強夯），濕陷性黃土地區(qū)常與CFG樁配合使用；

2、當以消除地基土的濕陷性為主要目的時，可選用土擠密樁；當以提高地基土的承載力或增強其水穩(wěn)性為主要目的時，宜選用灰土擠密樁；

3、當地基土的含水量大于24％、飽和度大于65％時（易縮頸或隆起），應通過試驗確定其適用性。

參數：

1、處理深度樁長：3m~15m；

2、處理范圍：整片處理時，應大于基礎底面積，每邊不小于（0.5處理土層厚度，2.0m）max;局部處理時，對非濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基，每邊不小于（0.25基礎底面寬度，0.5m）max，對濕陷性黃土，每邊不小于（0.75基礎底面寬度，1.0m）max；

3、樁徑300mm~600mm,工程常用樁徑為560mm；

4、樁中心距由下式計算得出（三角形布樁）；

5、褥墊層厚度300mm~600mm。

△ 西安一項目案例大樣（處理濕陷性）

要求：

1、樁間土經成孔擠密后的平均擠密系數，不宜小于0．93；

2、孔內填料應分層回填夯實，填料的平均壓實系數λc 不應低于0．97，其中壓實系數最小值不應低于0．93；

3、褥墊層壓實系數均不應低于0．95。

特點及計算公式：

特點：處理濕陷性黃土，常與CFG樁配合使。

備注：樁土應力比應按試驗或地區(qū)經驗確定?；彝翑D密樁復合地基承載力特征值，不宜大于處理前天然地基承載力特征值的2.0倍，且不宜大于250kPa；對土擠密樁復合地基承載力特征值，不宜大于處理前天然地基承載力特征值的1.4倍，且不宜大于180kPa。

經濟性范例：

地質條件：濕陷性黃土，土層厚度約6.0m；

樁參數：樁徑560，樁長6.0m，三角形布樁，樁間距1.3m，消除濕陷性，褥墊層500厚；

造價：每平米造價約180元（褥墊層及樁成本，地區(qū)間成本單價差別較大，此處僅供參考）。

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05、強夯地基

強夯法：是反復將夯錘（質量一般為10t～60t）提到一定高度使其自由落下（落距一般為10m～40m），給地基以沖擊和振動能量，從而提高地基的承載力并降低其壓縮性，改善地基性能。

強夯置換法：是采用在夯坑內回填塊石、碎石等粗顆粒材料，用夯錘連續(xù)夯擊形成強夯置換墩。

備注：強夯置換＝強夯（加密）＋碎石墩＋特大直徑排水井。

適用性：

強夯法：用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與黏性土、濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基，一般均能取得較好的效果。未采取輔助措施，一般不用于處理軟土地基。

強夯置換法：適用于高飽和度的粉土與軟塑～流塑的黏性土等地基上對變形控制要求不嚴的工程。

優(yōu)點：

加固效果顯著、施工期短、施工費用低（強夯置換法前，必須通過現場試驗確定其適用性和處理效果）

承載力及加固效果：

1、承載力及效果需通過現場試驗確定；

2、缺少試驗資料時，強夯有效加固深度可參考下表預估。

要求：

1、由于基礎的應力擴散作用和抗震設防需要，強夯處理范圍應大于建筑物基礎范圍，每邊超出基礎外緣的寬度宜為基底下設計處理深度的1/2～2/3，且不應小于3m；對可液化地基，基礎邊緣的處理寬度，不應小于5m；

2、有效夯實系數=有效夯沉量/夯沉量≥0.75，有效夯沉量=夯沉量-夯坑周圍隆起量；

3、強夯間隔時間取決于超靜孔隙水壓力的消散時間，有條件時在試夯前埋設孔隙水壓力傳感器，通過試夯確定超靜孔隙水壓力的消散時間，從而決定兩遍夯擊之間的間隔時間；

4、確定工程采用的各項強夯參數后，還應根據試夯所測得的夯沉量、夯坑回填方式、夯前夯后場地標高變化，結合基礎埋深，確定起夯標高。夯前場地標高宜高出基礎底標高0.3m～1.0m；

5、強夯置換后的地基承載力對粉土中的置換地基按復合地基考慮，對淤泥或流塑的黏性土中的置換墩則不考慮墩間土的承載力，按單墩靜載荷試驗的承載力除以單墩加固面積取為加固后的地基承載力。

案例：

濟南一項目，濕陷性黃土地基，采用強夯處理消除濕陷性，4000夯擊能，處理深度6.5m，承載力由原140kpa提高到200kpa。按擊兩遍，每遍一擊計算，造價約300元/m2(實際造價需根據具體項目甲方提供資料確定，此處僅為參考)。

項目情況如下：

▌作者：同辰建筑 安懷德

▌本文僅代表作者個人分析總結，僅供參考

▌來源：同辰建筑原創(chuàng)發(fā)布，轉載請注明以上信息