某中心小学北教学楼，位于广东佛山；主体采用框架结构，抗震等级为二级；共4层，总高为15米，建筑面积为7772平方米。

 

　　根据地质资料，场地地基土质由上至下依次为：杂填土层厚1.50～4.10m；淤泥质土层厚0.90～7.50m；粉质粘土层厚1.00～22.80m；细中砂层厚0.80～18.80m；微风化灰岩层顶埋深在10.50～35.60m；平均埋深16.15m，见洞率为50.10%，属岩溶强烈发育地段。部分柱壮图如下所示：

 

　　二地基和基础的选择分析

 

　　根据工程经验，对于这类地质情况，常规可选择预应力管桩、钻孔灌注柱；如楼层层数不高，柱低内力组合值不大的情况下，也可以选择天然基础。若采用预应力500管桩，根据施工经验，须穿过粉质黏土层、细中砂层，有些位置土层较薄，如桩强力进入微风化灰岩层，岩层基面不平，强度很大，非常容易形成断桩。

 

　　若采用钻孔灌注桩，桩径至少800mm，入岩要求800mm；由于地质不存在强风化岩和中风化岩，直接到微风化岩，岩层坚硬且存在溶洞极易卡钻，钻头极容易断并埋藏在岩层里，处理非常困难。而且钻孔灌注桩采用泥浆护壁，钻孔遇溶洞时泥浆会突然漏走，如情况严重还有可能塌孔，存在安全隐患。

 

　　若采用天然筏板基础，粉质黏土层和细中砂层属于中等偏高压缩性土，地基承载力偏小；而且分布不均匀，厚度相差很大，容易造成基础不均匀沉降。

 

　　三CM复合地基基础的提出和特点分析

 

　　对于本工程的特殊地质条件，以上三种常规的基础形式显然存在明显的缺陷，不是理想的选择，需要采用其他类型的基础形式。CM复合地基由C桩（刚性桩）、M桩（亚刚性桩）、桩间土及褥垫层四部分组成。通过交叉布置CM桩，CM桩铺设褥垫层，使桩和桩间土共同作用并构成平面和竖向合理的刚度级配剃度，达到理想的协同工作应力效应。其工作效应原理如下：第一，通过采用长C桩（进入深层良好土层）与短M桩（进入浅层较好土层）的合理布置，形成三级地基刚度，从而调节地基的刚度分布，有效控制基础沉降；第二，通过合理确定桩的间距形成土的三维应力状态，使土的强度得到大幅度提高和较充分利用；第三，通过布置褥垫层使地基和上部结构柔性刚接，在水平荷载作用下，可以有效地传递荷载，能有效地削弱地震力，提高建筑物抗震性能。

 

　　四CM桩桩型的设计计算

 

　　本工程建筑±0.00暂定为1985国家高程值3.50m，基础底面绝对标高为-1.50m，桩顶垫层（素砼+砂垫层）厚0.40m。根据地勘报告，基础底面主要处于①杂填土层或②淤泥质土层，取fak=40kPa。

 

　　C桩采用C20素混凝土，成桩直径D=500mm，采用合金钻头施工，以风化岩面为桩端持力层，施工至岩面后要求磨钻。若C桩有效桩长大于24m未至风化岩面，则以打至24m为准。施工时北教学楼C桩有效桩长不足8.5m时，应重新复核计算。

 

　　M桩成桩直径D=600mm，有效桩长L=7m且桩端穿透软土层1m。水泥用量为每米喷入32.5R复合硅酸盐水泥80kg，并每米添加0.04kg三乙醇胺、0.4kg氯化钠、4kg生石膏。若M桩有效桩长不足7m时，应重新复核计算。

 

　　单桩竖向承载力特征值：

 

　　根据工程地质勘察报告和《建筑桩基技术规范》地基土层的各项指标取值为：

 

　　五结论

 

　　（1）通过设计计算以及后期的工程桩检测试验表明，CM桩高强复合地基技术处理后，复合地基承载力可以提高3～6倍，且有利抗震。凡是天然地基无法满足补偿性基础要求，以及对变形控制要求较为严格的建筑物，采用CM桩复合地基，实为不错的选择。

 

　　（2）地基和基础处理费用较大，特别是对于地基比较复杂的建筑物，因采用常规的地基基础必然遇到非常多不确定的因素，产生安全隐患；此时处理基础的费用往往无法估计，经常因为地基的复杂性以及成本、工期的控制，造成非常大经济上的损失。CM桩复合地基有效地避免了采用预制管桩和钻孔灌注桩可能出现的施工和质量问题，降低了施工难度，保证了工程质量，更重要的是大大地减少了遇到溶洞处理的机率。

 

　　（3）CM桩复合地基基础是近年才发展起来的工程技术，其工程效果也在不断积累中；现很多灰岩溶洞地区，设计工程师不断采用此类基础，此项工程技术将会越来越完善，使用也会越来越广泛。

 

　　参考文献

 

　　[1]《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002

 

　　[2]《建筑地基基础设计规范》GB5007-2002

 

　　[3]《建筑桩基检测技术规范》JGJ106-2003

 

　　[4]《建筑桩基技术规范》JGJ94-94