浅谈某填方地基的加固设计

2014-03-22鲁国鹏谢桂恒

河南建材 2014年6期

关键词：监区填方围墙

鲁国鹏谢桂恒

1云南省未成年犯管教所（650304）2中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司（650000）

浅谈某填方地基的加固设计

鲁国鹏1谢桂恒2

1云南省未成年犯管教所（650304）2中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司（650000）

对某填方地基上的开裂建筑物的变形原因进行分析，得到桩基负摩阻力是引起建筑物变形开裂的主要原因。通过比较选择了合理的地基加固方案，采用高压旋喷桩和树根桩加固地基，采用挡土墙维持坡体稳定，并介绍了详细的方案设计。

填方；地基加固；旋喷桩

随着经济的发展,建设用地的需求越来越大，挖填方场地的建设越来越多。此类地基由于未在自重应力下充分固结，故而地基强度低，沉降量大。要使得场地满足工程建设的要求，必须进行地基加固处理。如果未经过加固处理或者处理不到位，往往会由于地基沉降过大或者承载力不足，使建筑物产生变形、开裂，进而影响建筑物的质量和安全。

1 工程概况

本工程为云南省未成年犯管教所整体迁建项目。建筑场地地形以大面积挖方、填方形成。填方完成后未经自然沉降处理。主体工程及配套工程于2012年8月基本完工。监区围墙采用人工挖孔灌注桩，桩径0.9 m，有效桩长≥6 m，桩距6 m，地梁截面0.5 m×0.7 m。监区围墙为50 cm厚，砖砌体墙高5.65 m，围墙上部有压顶梁。2013年4月发现监区南侧2#监狱围墙出现变形、裂缝，2014年3月变形、裂缝态势加重,最大沉降变形达到15.2 mm，水平变形达到了18.3 mm，墙体及地梁多处出现变形缝。位于监区内外的部分道路也开始出现变形，尤其是监区外道路最大裂缝达到5 cm。监区的围墙和道路开裂如图1所示。

图1 监区围墙和道路裂隙

2 监测结果及不均匀沉降原因分析

2.1 土层分布情况

勘察报告提供的地基土体的分层情况如下:①人工填土，主要由黄、褐红色黏性土及磷矿、碎石等组成，结构松散，土质不均，层厚0.0～18.5 m。②褐红色黏土，硬塑（局部可塑）状态，层厚0.5～6.6 m，孔隙比e平均值为0.89，压缩系数a1-2平均值0.39 MPa-1，具中压缩性。③黏土及粉质黏土，单层厚1.0 ～21.3 m，孔隙比e平均值为0.87，压缩系数a1-2平均值0.25 MPa-1，属中等压缩性土。④泥岩，节理裂隙发育，强风化，岩芯呈土状，揭露厚度1.1～16.3 m，低压缩性，层位连续，场地内均有分布。

2.2 监测结果

委托有资质的单位从2013年11月21日开始到2014年3月，对监区西南侧围墙、围墙道路、监区内建筑物进行变形监测。

在监测期间，监区南侧围墙墙体存在一定倾斜变形，变形未达到稳定状态，最大倾斜率2.6‰。

监区围墙西南侧外道路最大累计沉降量为61.10 mm，指标超出国家规范允许值。

监区西南侧围墙基础沉降指标非常接近国家规范警戒值（1 mm/d）。水平位移量最大点日均位移量为1.663 5 mm/d,累计沉降量最大达到15.20 mm，且有变大趋势。

2.3 原因分析

围墙地基属于填土地基，地基土层尚未完成自重固结，桩基设计时应考虑负摩阻力的影响，设计时选用的桩基负摩阻力值过小，导致桩基础不能满足围墙承载力的要求。

场地南侧道路变形开裂严重，主要原因是由于场地内填土的不均匀性，导致沉降不均匀，且该路段位于填方边坡坡顶,路的南侧为边坡临空面，故该路段沉降变形和侧向变形均非常明显。

3 加固方案选择

3.1 道路沉降处理方案

工程区南围墙路段变形开裂最严重，有向坡外的侧向位移明显，且该路段南侧的填方边坡坡脚处无支挡结构，根据变形监测成果，该路基的变形尚未稳定。根据本工程特点及以往工程经验，在道路变形部位设置高喷桩提高地基承载力值控制沉降，并采用深层排水孔排除地下水，提高路堤岩土体强度，提高整体稳定性。

道路南侧的填方边坡稳定性较差，通常采用挡土墙、抗滑桩、预应力锚索及排水等措施对边坡进行加固处理。采用抗滑桩作为支挡措施由于造价过高、施工难度大、存在安全隐患、住建局发文限制施工等因素固不予考虑。预应力锚索对边坡加固效果较差,施加预应力后填土蠕变会导致预应力失效，且造价过，也不宜采用。综合考虑，决定在坡脚处采用浆砌石挡墙进行支挡。浆砌石挡墙施工简单，造价较低。

3.2 围墙变形处理方案

围墙变形开裂较大的地段填土一般较厚，若采用桩基处理，需将桩端持力层设置在强风化基岩内。据钻探，5#～7#岗亭之间的地段强风化泥岩埋深较大，为25～35 m。若采用人工挖孔桩处理，则施工安全风险大，投资大；若采用机械成桩，桩基设备自重较大，可能由于地面荷载大，施工时震动等，导致产生新的变形，影响围墙安全。

根据勘探结果，地基土为黏性土，采用高压旋喷桩成桩较容易，能够在围墙下部及现有桩基周围形成水泥土墙，有效减少桩周负摩阻力并形成复合地基，提高承载力，减少变形。此外，该工艺施工设备较小，对原有构筑物不会造成较大影响。故采用高压旋喷桩进行2#围墙地基加固处理。

3.3 房屋建筑开裂处理方案

对于建筑物不均匀沉降通常采用的处理方法是灌浆法、树根桩法、加大承台法、高喷法、深搅法。灌浆法主要用于处理沙土等孔隙率较大的地基，未管所地基土为黏性土,采用灌浆法可灌性较差，有可能因灌浆压力控制不当产生地面抬动，对建筑物产生新的破坏。树根桩由于在室内施工，层高有限，钢筋笼放入孔内难度大，桩太细等，也不宜采用。加大承台法，只会增大附加荷载，不能从根本上解决负摩阻力问题，也不宜采用。

高喷法、深搅法能起到加固地基，减少负摩阻力的作用，但深搅设备较大，不能进入屋内。与本工程其他部位的施工工法统一考虑，采用高喷法即方便施工又能够很好地消除负摩阻力，故采用高喷法对建筑物地基进行加固处理。

4 加固方案设计

4.1 道路沉降地基处理

针对道路变形区，采用高压旋喷桩进行地基加固处理，以提高路基的承载力，减少变形。旋喷桩桩径Φ0.5 m，桩间距1.5 m，梅花形布置，旋喷桩应进入黏土层不小于2 m，桩长10～18 m。

道路下部回填边坡坡脚设置一道折线式M7.5浆砌石挡土墙，以提高路基边坡的稳定性。挡土墙墙高3.0 m，基础应设置在非回填的地基土上，地基承载力不低于150 kPa,基础埋置深度不低于0.8 m。挡土墙每间隔15 m设置一道沉降缝，缝宽20～30 mm，填塞沥青麻筋或沥青木板，塞入深度不小于200 mm。挡土墙后回填碎石土必须夯实，密实度不低于85%。

挡土墙墙顶以上4 m边坡坡面设置一道塑料排水盲沟管，外包土工布，排水管间距4 m，长度15 m，向外倾角10°。

4.2 围墙地基处理

围墙基础内外各设置2排高压旋喷桩，距离围墙基础0.5 m,高压旋喷桩桩径0.5 m,桩间距1.1 m，梅花形布置，旋喷桩应进入③层黏土层不小于2 m，桩长根据填土厚度确定为7～20 m。

围墙下间隔3 m设置树根桩,桩径0.15 m,桩长20 m，与竖向夹角7°,桩内插入3根Φ25二级钢筋。树根桩注浆体强度不小于M20。

桩顶铺设厚度150 mm，级配碎石褥垫层，褥垫层的铺设宽度应大于基础外边线200 mm。由于现有围墙地梁大部分出现了变形裂缝，局部出现了贯通裂缝，结构受力状态受损。在高压旋喷桩和树根桩桩顶设置C30钢筋混凝土板,厚度0.5 m,宽度3.9 m，混凝土板设置在围墙地梁下部。

4.3 房屋建筑处理措施

现场变形相对较为严重的建筑物为(R栋)监区教学楼、(L栋)未成年男犯习艺楼。在变形部位桩基周围设置一圈高压旋喷桩，旋喷桩桩径0.5 m，桩间距1.65 m，(R栋)桩长为27 m，(L栋)桩长为10 m。