關(guān)中地區(qū)軟弱地基勘察及處理方法分析

陳永恒

西北有色勘測(cè)工程公司（710054）

0 前言

河流沖洪積低階地、漫灘常因原始地形平緩或低洼，沉積形成淤泥或淤泥質(zhì)土等軟弱地層。其平面分布往往大小不一，水平分布連續(xù)性差，垂直分布厚度不均，因淤泥或淤泥質(zhì)土的孔隙比大，含水量高，承載力低，與同時(shí)期沖洪積黏性土或粉土相比，在同樣荷載作用下其沉降變形較大，難以滿足建筑物對(duì)地基強(qiáng)度和變形的要求，需要進(jìn)行地基處理。地基受力層范圍內(nèi)常因含有軟弱下臥層而發(fā)生不均勻沉降，引起建筑物不同程度傾斜，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞，影響建筑物正常使用。

文章結(jié)合工程實(shí)例，進(jìn)行施工階段勘察，合理布孔，查明下伏軟弱地層分布及其物理力學(xué)性質(zhì)，針對(duì)幾種不同的地基處理方法，對(duì)比分析處理后的地基承載力、變形，施工難易程度及經(jīng)濟(jì)效益，提出了場(chǎng)地勘察時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題和軟弱下臥層地基處理的方法。

1 工程概況

1.1 擬建建筑物概況

擬建建筑為4 棟住宅樓，地上15 層，高度45 m，平面尺寸34.2 m×16.6 m，地下1 層基礎(chǔ)埋深-4.7 m，剪力墻結(jié)構(gòu)、筏基對(duì)地基沉降敏感程度為敏感，基底壓力230 kPa。

1.2 軟弱土層地基勘察

1.2.1 初、詳勘階段勘察

對(duì)新場(chǎng)地，應(yīng)充分收集相鄰場(chǎng)地的地質(zhì)資料，初步了解地層，根據(jù)規(guī)范合理布設(shè)鉆孔。詳勘時(shí)可充分利用初勘資料，孔深應(yīng)滿足地基處理和地基變形計(jì)算要求。當(dāng)預(yù)定深度內(nèi)有軟弱土層時(shí)，勘探孔深度應(yīng)適當(dāng)增加，部分控制性勘探孔應(yīng)穿透軟弱土層或達(dá)到預(yù)計(jì)控制深度。當(dāng)軟弱土層起伏較大時(shí)，鉆孔應(yīng)適當(dāng)加密。

1.2.2 施工階段勘察

若初、詳勘時(shí)未及時(shí)發(fā)現(xiàn)軟弱土層，施工階段才發(fā)現(xiàn)，需查明其空間分布、物理力學(xué)參數(shù)，同時(shí)提供地基處理建議，供設(shè)計(jì)院參考。施工階段的布孔可結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采用方格網(wǎng)布設(shè)，孔間距以逐步加密為原則，孔深以鉆穿軟弱土層為準(zhǔn)，必要時(shí)可鉆至基礎(chǔ)底面以下1.0～1.5 倍的基礎(chǔ)寬度。當(dāng)有臨近場(chǎng)地工程經(jīng)驗(yàn)時(shí)，孔深達(dá)到預(yù)計(jì)深度即可。

1.2.3 勘察時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題

在可能形成軟弱地層的場(chǎng)地，如河流低階地、漫灘、池塘等低洼區(qū)，現(xiàn)場(chǎng)勘察時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格把關(guān)，控制回次進(jìn)尺，嚴(yán)禁長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)鉆進(jìn)，合理選擇水泵壓力。軟弱土層不宜選擇螺旋鉆具，避免鉆進(jìn)速度過(guò)快及周圍土層擾動(dòng)后包裹巖芯，導(dǎo)致漏判或誤判。同時(shí)，應(yīng)結(jié)合原位測(cè)試驗(yàn)證軟弱土層存在與否及其工程地質(zhì)性質(zhì)，如標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、圓錐型動(dòng)力觸探試驗(yàn)、基坑開(kāi)挖后的釬探等。軟弱土層一般會(huì)表現(xiàn)出明顯的差異性，外業(yè)鉆探應(yīng)高度重視原位測(cè)試。為提供準(zhǔn)確的物理力學(xué)參數(shù)，應(yīng)采取一定數(shù)量的原狀土樣進(jìn)行室內(nèi)土工試驗(yàn)，若難以采取原狀試樣，應(yīng)采取十字剪切板試驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)等獲取軟弱土層的力學(xué)指標(biāo)，結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)綜合確定，為設(shè)計(jì)單位提供科學(xué)合理的依據(jù)[1]。

1.3 某工程場(chǎng)地巖土工程地質(zhì)條件

該工程位于渭河北岸，地貌單元為高漫灘。根據(jù)相鄰場(chǎng)地的地質(zhì)資料成果，該區(qū)域場(chǎng)地10 m 深度內(nèi)存在厚度不均的淤泥質(zhì)土，平面分布不連續(xù)，垂直分布厚度不一。該工程基坑開(kāi)挖后，基底為③層中砂。在進(jìn)行電梯井施工過(guò)程中于1#樓基坑局部發(fā)現(xiàn)軟弱夾層，建設(shè)單位為此組織有關(guān)專家同勘察、設(shè)計(jì)、施工及監(jiān)理等單位進(jìn)行了該工程地基處理方案專家論證。專家們建議，對(duì)基底以下地層作進(jìn)一步施工勘察，根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，勘察深度不小于現(xiàn)開(kāi)挖面以下5 m。目前1#樓基坑超挖約1.3 m，開(kāi)挖深度約6.0 m，基坑內(nèi)開(kāi)挖集水井與電梯井，深度為2.9～4.0 m。

勘察期間，場(chǎng)地實(shí)測(cè)穩(wěn)定地下水位埋深14.30～16.00 m，標(biāo)高363.25～364.67 m，屬孔隙潛水。

各巖土層具體分布及特性如下：

①人工填土：雜色，以建筑垃圾為主，黏性土充填，厚度0.15～1.50 m。

②黃土狀土：黃褐色，可塑-硬塑，土質(zhì)均勻，厚度2.85～4.25 m。

③中砂：灰黃色，稍濕-濕，中密，厚度10.00～16.10 m。

③-1 淤泥質(zhì)土：深灰色，軟塑，有臭味，厚度0.20～2.80 m。

④粉質(zhì)黏土： 灰褐色，硬塑，土質(zhì)均勻，厚度0.50～2.00 m。

⑤中砂：灰黃色，飽和，密實(shí)，厚度0.30～11.20 m。

⑥粉質(zhì)黏土： 黃褐色，硬塑，土質(zhì)均勻，厚度2.20～5.50 m。

⑦中粗砂：灰黃色，飽和，密實(shí)，最大揭露厚度11.8 m。

2 地基處理方法

2.1 天然地基

據(jù)勘察資料，③-1 層淤泥質(zhì)土，天然含水率為37.2%，天然孔隙比1.029。1#樓坑底發(fā)現(xiàn)較多淤泥質(zhì)土。其余坑底淤泥質(zhì)土零星分布，厚度0.1～0.3 m。該層廣泛分布于1#樓基坑底部，由西向東逐漸變厚，西側(cè)0.2～0.7 m，東側(cè)1.1～2.8 m，埋藏坑底以下3～5 m。水平分布連續(xù)，豎向差異較大。

現(xiàn)以1#樓為例進(jìn)行分析，其持力層為③層中砂與③-1 層淤泥質(zhì)土，為不均勻地基，③-1 層地基承載力不滿足要求，故天然地基方案不能使用。

2.2 砂石墊層

據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ 79—2012），砂石墊層處理厚度約5.5 m，此時(shí)墊層及下伏③層中砂承載力修正后均滿足地基承載力要求。

若采用砂石墊層處理，存在二次開(kāi)挖、支護(hù)等問(wèn)題，工期長(zhǎng)、造價(jià)較高，產(chǎn)生揚(yáng)塵，污染環(huán)境，可行性低。

2.3 水泥土攪拌樁法

地基處理采用水泥土攪拌樁法，水泥和土比例為2∶8。等邊三角形布樁，樁距1.2 m，樁徑0.4 m。從坑底算起，樁長(zhǎng)4～6 m，根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ 79—2012），估算6 m 單樁承載力特征值Ra=227 kN，（α=0.5），復(fù)合地基承載力特征值fspk=239 kPa（λ=1.0，β=0.3），修正后復(fù)合地基承載力特征值fspa=338 kPa，承載力滿足要求，其沉降變形較小，可滿足設(shè)計(jì)要求[2]。

水泥土攪拌樁復(fù)合地基，承載力高。僅在基礎(chǔ)范圍內(nèi)布樁，布樁數(shù)量約456 根，平均樁長(zhǎng)按5 m計(jì)，總樁長(zhǎng)2280 m，需水泥土287 m3，施工費(fèi)約10萬(wàn)元，工期短，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

2.4 旋噴樁法

若采用旋噴樁法，等邊三角形布樁，樁距1.2 m，樁徑0.4 m，樁長(zhǎng)4～6 m，根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》，估算6 m 單樁承載力特征值Ra=240 kN，（α=1.0），復(fù)合地基承載力特征值fspk=250 kPa （λ=1.0，β=0.3），修正后復(fù)合地基承載力特征值fspa=349 kPa，承載力滿足要求，沉降變形較小，可滿足建筑物變形要求[3]。

旋噴樁處理后的復(fù)合地基承載力高。僅在基礎(chǔ)范圍內(nèi)布樁，布樁數(shù)量約456 根，平均樁長(zhǎng)按5 m計(jì)，總樁長(zhǎng)2280 m，約需水泥漿927 m3，施工費(fèi)約34 萬(wàn)元。

2.5 CFG 樁

如采用CFG 樁，C30，樁徑0.4 mm，樁距1.2 m，等邊三角形布置，按《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ 79—2012），樁長(zhǎng)按6 m 估算單樁豎向承載力特征值Ra=389 kN，復(fù)合地基承載力特征值fspk=351 kPa（λ=0.8，β=0.9），修正后復(fù)合地基承載力特征值fspa=450 kPa，承載力滿足要求，其沉降變形小。

僅在基礎(chǔ)范圍內(nèi)布樁，布樁數(shù)量約456 根，平均樁長(zhǎng)按5 m 計(jì)算，充盈系數(shù)1.3，約需372 m3，施工費(fèi)約37 萬(wàn)元。

3 地基處理方案比選

建設(shè)單位最終選用CFG，樁徑0.4 m，樁長(zhǎng)12 m，等邊三角形布置，樁間距1.6 m，樁數(shù)236 根，總樁長(zhǎng)2832 m，充盈系數(shù)1.3，消耗水泥粉煤灰碎石462 m3，經(jīng)檢測(cè)復(fù)合地基承載力和變形均滿足要求，單個(gè)基坑施工費(fèi)用為46 萬(wàn)元，同場(chǎng)地4 個(gè)基坑采用同樣的地基處理方式，耗資184 萬(wàn)元。

擬建1#樓基底下伏③-1 層淤泥質(zhì)土分布廣泛，厚度不均。水泥土攪拌樁具有良好的地基處理效果和經(jīng)濟(jì)效益，但地區(qū)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)較少，施工時(shí)應(yīng)進(jìn)行小范圍試驗(yàn)，以確定設(shè)計(jì)和施工參數(shù)。旋噴樁工藝成熟，常用于加固軟弱地基，地區(qū)經(jīng)驗(yàn)豐富，施工速度快，地基處理效果及經(jīng)濟(jì)效益突出。CFG 樁地區(qū)施工經(jīng)驗(yàn)豐富，速度快，因基坑狹小，CFG 樁施工機(jī)械較大，且造價(jià)高。綜合分析，該地基處理可優(yōu)先選用水泥土攪拌樁，其次考慮旋噴樁，更為科學(xué)經(jīng)濟(jì)。

4 結(jié)語(yǔ)

鉆探應(yīng)按勘察方案實(shí)施，并應(yīng)有一定數(shù)量的原位測(cè)試，應(yīng)細(xì)心查看巖芯，避免漏判、誤判軟弱土層。淤泥及淤泥質(zhì)土等軟弱土層承載力低，變形大，若未及時(shí)發(fā)現(xiàn)或處理不當(dāng)，會(huì)造成地基不均勻沉降，導(dǎo)致建筑物傾斜、開(kāi)裂，嚴(yán)重時(shí)影響建筑物正常使用?？辈鞎r(shí)應(yīng)準(zhǔn)確查明軟弱土層的空間分布特征及其物理力學(xué)性質(zhì)，提出科學(xué)合理的地基處理建議，為設(shè)計(jì)提供參考。

針對(duì)軟弱地層的分布及工程地質(zhì)性質(zhì)，科學(xué)分析，采取合理的地基處理方式，避免盲目地按經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)一處理，造成不必要的浪費(fèi)。