某工程淤泥质软土地基处理的探讨

刘红刚 石小娟

（成都市勘察测绘研究院，成都 四川 610000）

1.地基处理目的及方法

当地基持力层的强度不够，或压缩性大，不能满足作为天然地基的要求时，应针对不同地基土层的条件和地区特点，采取人工加固处理，以改善地基土层的性质。地基处理的目的是增大地基的强度和稳定性，减少地基的变形，采取地基处理方法可以改善地基条件，主要作用：①提高地基承载力；②改善压缩特性；③改善剪力特性，增加地基的稳定性；④改善动力特性；⑤改善特殊土的不良工程特性；⑥改善透水特性。地基处理的方法很多，几种较为通用的方法为：重锤夯实法、换土垫层法化学加固和热加固法、挤密桩法、桩基法、喷水振冲法和堆载豫压法。实际工程中，很多情况下采用一种处理方法就可满足设计要求，但有时只用一种处理方法，其加固效果并不令人满意，此时就需要联合使用两种甚至两种以上的处理方法：①强劣与换填或复合地基联合使用；②不同桩型的联合使用：碎石桩可以消除液化，但不能达到设计要求的承载力，可采取碎石桩和CFG桩联合使用，提高地基承载力；③复合地基与重锤夯实、换填垫层联合使用：利用换填垫层法处理表层软弱土层，再利用复合地基加固深层软弱土层；④真空预压、堆载预压及其它方法联合使用；⑤地基处理与加强上部结构刚度相结合。

2.场地地基土工程特性评价

某公司厂房，总用地面积96794.30m2，中心实验楼与厂房均为六层钢筋混凝土现浇结构，柱网7.5×7.5m,柱底最大轴力约6000KN。场地地形平坦，地下水属潜水类型，主要埋藏在场地人工填土层及淤泥层中，其主要补给来源为大气降水及地表泾流。现将该场地地基土工程特性评价分析如表1。

表1 土层工程地质特性

3. 基础土特性的分析与地基处理选择方案的几点建议

天然地基：本场地属软弱场地类型，根据拟建工程特点及场地地层情况，拟建建筑物不宜采用天然地基。地基处理：在建筑场地范围内分布的人工填土因新近填积,尚未完成固结过程,如果不进行处理,在使用过程中,随着时间的推移,填土的固结,地面会产生一定的沉降,因而影响使用,因此应对其进行地基处理。

⑴塑料插板堆载预压法：本场地上覆一层厚度较大的人工回填粉细砂，为强透水层，下卧厚度较大的淤泥层，如采用塑料插板堆载预压进行排水固结处理，可在上覆回填粗砾砂形成强透水层，并在其中设置排水通道和竖井，而且该层还可作为堆载预压的第一期荷载，可使下卧淤泥层得到良好的加固，但此种方法工期较长。

⑵注浆加固：通过对上覆人工填土层进行注浆处理，可大幅度地提高该层的承载力，对于上部荷载不大的小型或轻型建筑地段可采用此法。但应充分考虑下卧淤泥层的后期沉降对建筑物的影响，同时在正式施工前，应通过现场试验确定水灰比及注浆有效影响范围。该方法施工费用相对较高。

⑶强夯法：对于表层的人工填土层,采用强夯法,可加快其固结过程,预先消除人工填土部分沉降量,提高承载力,在表层形成一定的“硬壳层”,确保建筑物的安全使用。采用此法具有工期短、成本低的优点,同时因场地地下水位埋藏较低，会对施工产生一定的影响。

⑷桩基：场地上部土层的工程性能较差，而下部土层工程性能好，且容易选择到合适的桩尖持力层。根据当地施工经验建议采用预应力混凝土管桩，以残积层及以下层位作为桩尖持力层。但在本场地上部填土层中存在大块石，局部地段分布有较厚的粗砾砂层，在残积层中分布有少量的花岗岩球状风化体，这些会对管桩施工造成不利影响。

该场地分布的人工填土层，结构松散，尚未完成固结，其在自重固结时，会产生一定的负摩阻力，但同时也没有考虑其桩侧摩阻力的作用，两种作用力互相作用，不会对单桩承载力造成太大的影响。该场地的饱和软土层在其上增加了大面积荷载（填土）时，会产生一定的附加沉降量，从而产生一定的负摩阻力。因饱和软土不作为持力层用，当上面荷载不断增加时，随着填土的逐步固结完成，附加应力减小，负摩阻力也会减小。因力也不会对桩基承载力造成太大的影响。在单桩承载力设计计算时，可以根据不同的情况酌情考虑负摩阻力的影响。也可对其作简单的处理。负摩阻力系数ξn为：素填土ξn＝0.05；淤泥质粘土 ξn＝0.28；淤泥 ξn＝0.25。当采用预应力混凝土管桩时，其桩的极限端阻力标准值qpk(KPa)及桩的极限侧阻力标准值qsik(KPa)建议采用表2。

表2

表3 单桩竖向容许承载力

竖向极限承载力标准值的估算，单桩竖向极限承载力标准值按下式估算：

式中：

Quk——单桩竖向极限承载力标准值（Kpa）；ξp——桩第i层土（岩）的侧阻力修正系数、端阻力修正系数；qsik——桩第i层土（岩）的极限侧阻力标准值（Kpa）；qpk——桩的极限端阻力标准值（Kpa）；u——桩身外周长（m）；li——桩穿越第i层土（岩）的厚度（m）；Ap——桩的横截面积（m2）。计算公式：Quk=uΣξsiqsikli+ξpqpkAp

式中：ξsi花岗岩残积土ξsi=0.9；其余土层ξsi=1.0；ξp花岗岩残积土ξp=1.05；强风化岩ξp=1.10。

当桩长超过30m时，不宜采用Ф300预应力管桩，柱基最大轴力约6000KN，可以采用2桩或3桩承台，桩长考虑在32～35m左右。

先用强劣法加固地基上层土层,用3000KN·m的锤重进行试劣后地基承载力特征值达 fak=240kPa,压缩模量 Es=21.9MPa；用8000KN·m锤重试劣后承载力特征值为263kPa；采用10000KN·m试劣后承载力特征值均大于300kPa,变形模量30MPa以上,满足设计对上部土层荷载的要求。用桩基法将上部结构荷载传到下部工程性好的土层,达到设计要求。

结论

本工程采用强劣及桩基础，桩基持力层为残积层，克服了土质条件差、上部土层承载力低的难点，工程实践过程中，根据承载力标准值，采用不同的地基处理，施工中严格按设计文件、规程规范施工，各方面协调配合，贯彻了设计意图，确保了工程的顺利实施。实施后取得了较好的技术经济效果。

[1]王恩远，吴迈编著.工程实用地基处理手册.中国建材工业出版社.

[2]DBJ/T15-22-98.预应力混凝土管桩基础技术规程.

[3]王铁宏主编.新编全国重大工程项目地基处理工程实录.中国建筑工业区出版社.