浅谈高层建筑筏形基础局部超挖部分的处理

浅谈高层建筑筏形基础局部超挖部分的处理
摘要：文章通过笔者在广西某实际项目中，对于高层建筑筏形基础下的持力层
局部超深时，针对此超深范围的处理问题，提出了一些可行的方法、思路。

关键词：高层建筑；筏形基础；持力层；CFG桩；深层搅拌桩
随着城市建设的迅速发展，土地资源稀缺导致建筑地皮的价格越来越高，使得住宅建筑
的高度亦是越来越高。

以南宁为例，2002年前后还在建造多层砌体结构，2006年前后就以
多层框架或者小高层框剪结构居多，到2010年前后基本上都是100m左右甚至超越100m的
超高层建筑。

此时建筑的基础设计就尤为重要，对于南宁来讲，大部分地区都有很好的基础持力层，
有些地区有较厚的园砾层可以作为静压桩的持力层，有些地区是泥岩可以作为筏板的持力层，但是有一些区域持力层起伏较大，使得高层建筑的筏板基础仅有一部分落在持力层上，此时
就需要对这一持力层超深部分的土体进行处理，否则就会出现基础承载力不足，沉降不均匀
等情况。

下面就以工程实例来分析筏形基础局部超挖部分的处理问题。

一、工程概况
本工程位于广西区南宁市五象新区，地下两层用作车库，地上32层用作住宅，总高度为99.6m，主楼采用剪力墙结构，基础采用1.8m厚的平板式筏形基础，筏板底面标高以下主要
受力层有两层，其主要物理力学指标如表一所示，地质剖面如图1所示，筏板底面大约一半
的范围可以直接落在持力层，左边约有六分之一的范围内持力层超深3.0m以内，右边约有
三分之一的范围内持力层超深3～7m。

二、解决方案
一般情况下，对于高层建筑筏形基础持力层局部超深的处理方案有以下三种：（一）挖
掉超深部分的土层后用好土回填、（二）对超深部分进行地基处理、（三）对超深部分改做
桩基础。

现针对这三种处理方案进行论证说明。

2.1挖掉超深部分的土层后用好土回填。

此方法是将持力层超深范围内的土层挖掉，然后
将持力层与筏板底面之间用毛石混凝土回填，或者采用级配砂石分层回填并夯实。

优点是施
工简单、速度快、承载力高、设计简单、传力明确；缺点是土方量不能太大，且用级配砂石
回填后还需做承载力的检验等。

本工程超挖较浅部位可以采用。

2.2对超深部分进行地基处理。

此法是将持力层超深范围内的土层经过人工处理，使得其
承载力和压缩模量等参数与持力层的参数接近。

现行国家标准《建筑抗震设计规范》第
3.3.4-1条规定“同一结构单元的基础不宜设置在性质截然不同的地基上”，主要是防止建筑物
不均匀沉降问题，但是在控制好沉降问题的前提下，局部天然地基局部复合地基还是可行的。

常用处理方法有CFG桩或者深层搅拌桩等方法（其余地基处理方法由于篇幅问题此处不做讨论）。

CFG桩复合地基处理方案是在土体中设置CFG桩体（原为水泥粉煤灰碎石桩，由碎石、
石屑、砂、粉煤灰参水泥加水拌和形成的具有一定强度的可变强度桩；现在多用素混凝土桩
代替），CFG桩与桩间土一起，通过褥垫层形成CFG桩复合地基使得桩与桩间土体共同作用，以抵抗上部结构的重量。

优点是造价低、速度快、施工简单，适应范围广且可以合理利用桩
间土体的有利作用；缺点是不能处理未固结的素填土。

深层搅拌桩是利用水泥作为固化剂，通过深层搅拌机械将软土或沙等和固化剂强制拌和，使软基硬结而提高地基强度。

优点是适用土质类型广，加固深度大、适用工程范围广、施工
工期短，成本低、施工机械化程度高；缺点是我国搅拌机械的性能及施工监控系统比较落后，如成桩质量缺乏监控装置，赌土断桩现象需要人工监视等等，再加上管理环节的薄弱，操作
人员的技术水平及操作不认真，因此不但施工工艺尚待进一步完善和提高，而且质量检测手
段也有待加强和健全，高层建筑不宜采用。

2.3对超深部分改做桩基础。

此法是在筏板下持力层超深范围内设置工程桩，使得此范围
内的上部结构荷载通过筏板和桩传递给基础持力层。

现行国家标准《建筑抗震设计规范》第3.3.4-2条规定同一结构单元不宜部分采用天然地基部分采用桩基；当采用不同基础类型或基
础埋深显著不同时，应根据地震时两部分地基基础的沉降差异，在基础、上部结构的相关部
位采取相应措施。

此条文同样是为了防止建筑物的不均匀沉降，但是设计时把握好沉降问题，此做法还是可行的。

由于桩的施工方法较多，本工程桩基仅考虑静压预应力管桩、长螺旋钻
孔灌注桩等方法，其余的人工挖孔桩（广西地区有文件规定，由于其危险系数大，所以尽量
少使用）、钻孔灌注桩（旋挖桩、冲孔桩等一般直径都不小于600，且施工过程中由泥浆护
壁使得场地泥泞，所以本工程不考虑）、锤击桩（由于施工过程中的震动和噪音影响周边市民，所以尽量少用）等都不适合本工程，因此不在讨论范围内。

静压桩方案：优点是承载力高、施工速度快；缺点是由于持力层为中风化岩层，所以入
岩比较困难，另外岩层容易塌孔，引孔比较困难，且由于桩数较少，考虑进场费等因素后经
济性没有优势，所以不宜采用。

长螺旋钻孔灌注桩基础：优点是低噪音、不需要泥浆护壁不排污、不需要降水、施工不
挤土、施工方便、速度快、造价低，另外由于是边提管边浇筑混凝土，能有效防止断桩、缩径、塌孔等施工质量通病；缺点是钻至设计深度后，应准确掌握提拔钻杆时间，混合料泵送
量应与拔管速度相配合，遇到饱和砂土或饱和粉土层时不能停泵待料。

三、方案评选及计算：
经过综合考虑施工因素，考虑甲方的成本因素，最终决定筏板左边持力层超深深度小于3.0m的范围，挖掉不好的土层，用C15素混凝土回填或用级配砂石回填；筏板右边持力层超深深度在3～7m的范围，对此部分的软弱土层采用CFG桩复合地基的形式进行加固，CFG桩
按长螺旋钻孔灌注素混凝土桩施工，直径d=400，正方形布置，间距s取4d即1.6m。

处理后的复合地基承载力提高了的340/180=1.89倍，则复合地基的变形模量也相应提高，约为12×1.89=13.7MPa，与筏板天然地基持力层的压缩模量12相当，因此沉降会比较均匀。

实际操作时，需要对复合地基进行压板试验，确定其承载力和变形模量，然后再调整基础面
积以及偏心，以满足承载力和沉降的要求，并在施工和使用期间要求做好沉降变形观测。

四、结语
1、基础选型时，应优先考虑天然地基，然后再考虑地基处理，最后才考虑桩基础。

2、基础设计时，同一结构单元的基础可以设置在性质截然不同的地基上，或者同一结构
单元可以部分采用天然地基部分采用桩基，但前提是在承载力满足的情况下还要满足均匀沉
降的要求。

3、基础持力层局部超深时，一般情况下当超深深度不大时，整体式基础可以采用局部开
挖后再回填的方案，分离式基础可以采用分阶降低基础底面标高的处理方法。

当持力层局部
超深的深度较大时，若持力层的压缩模量较大，基础可以采用筏板，桩基，独立基础，条形
基础等多种基础形式相结合的方案；若持力层的压缩模量大小一般，整体式基础优先采用局
部天然地基局部复合地基的方案，然后再考虑采用局部天然地基局部桩基的方案；分离式基
础可采用在持力层超深范围内分阶降低基础底面标高的方法，也可以采用在持力层超深范围
内用地基处理的方法或者采用桩基的方案。

不论采用哪种方案，前提都是在承载力满足的情
况下还要满足均匀沉降的要求。

综上所述，基础设计是无规设计，需因地制宜，结合当地的施工水平和当地的地质水文
情况，结合前辈大师们的工程经验，经过论证分析并仔细计算后才能做出各方面均比较优的
作品。

参考文献：
[1]《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2002[S]北京：中国建筑工业出版社，2002
[2]高大钊.土力学与基础工程.北京：中国建筑工业出版社，1999年
[3]CFG桩复合地基技术及工程实践/闫明礼，张东刚编著.-2版.北京：中国水利水电出版社，2006。