饱和砂土处理方案分析

白 鹏 高 娟 褚智渊（核工业西南勘察设计研究院有限公司，四川 成都 610000）

饱和砂土处理方案分析

白 鹏 高 娟 褚智渊
（核工业西南勘察设计研究院有限公司，四川 成都 610000）

摘 要：随着岩土行业的兴起，我国对软弱土的处理已有了深一步的研究并有了较为丰富的经验，如何有针对性的采用相应的地基处理方案是软弱地基处理的关键。在民用建筑行业中，工程的规模逐渐变大，对地基承载力的要求较高，因此地基土的安全可靠对拟建物的整体安全起到了关键作用。然而对于饱和砂土选用何种处理方案主要根据拟建场地工程地质及水文地质条件以及拟建物的性质决定。下面主要选取成都地区冲洪积成因的饱和砂土层在深基坑处理技术的运用。

关键词：饱和砂土；地基处理；工程地质条件

饱和砂土是指位于稳定地下水水位以下，其颗粒间缺少黏聚力，含砂粒达85%～100%，细土粒占0%～15%的松软土，其成因主要有风积和冲洪积，具有不均匀性及液化特点。在民用建筑中，岩土勘察要查明拟建场地的工程地质条件、水文地质条件并进行分析论证得出合理可行的结论与建议，为设计、施工提供有力的技术支撑和保障。对于饱和砂土地基重点判别砂土液化、均匀性以及处理方案建议。根据当前大量工程经验可知，常用可行的饱和砂土的地基处理办法较多，本文主要结合成都市新都区三河场镇的《金领大厦》项目有关饱和砂土选用何种处理方案进行分析探讨。

一、工程概况及工程地质条件

1 工程概况

拟建金领大厦位于成都市新都区三河场镇，紧邻老川陕路，交通十分方便。拟建工程包括2-3F的裙楼及28F的主楼，主楼高约86.6m，设2层地下室。采用框剪结构，主楼拟采用筏板基础，基础埋深约-10.30m，±0.00标高为495.575m，地下室底板标高为484.075m。该工程目前部分基坑已开挖至设计标高，开挖后基底局部分布细砂、松散卵石等承载力较低土层。为了确定拟建场地细砂、松散卵石的分布及埋藏条件，进行了施工勘察。

2 工程地质条件

拟建场地在区域地质构造位置上地处成都坳陷盆地内，西部为北东走向的龙门山构造带，东部为走向相同的龙泉山构造带，场地处于两构造带之间的成都平原隶属四川沉降带川西褶之成都坳陷带，呈北东35°方向展布，受喜马拉雅山构造运动的内力地质作用，龙门山和龙泉山构造带相对上升，而坳陷盆地相对下降，受岷江水系长期的搬运和沉积作用，在坳陷盆地内堆积了厚度不等的第四系冲洪积地层，不整合于白垩系地层之上，形成了现代景观的冲积平原。区内断裂构造和地震活动微弱。

抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g；设计地震分组属第三组。

拟建场地地层主要主要为人工填土层（Q4ml）、第四系冲洪积层（Q4al+pl）粉质粘土层、粉土层、细砂、卵石层及下伏的白垩系灌口组（K2g）泥岩组成。在施工勘察中揭露地层主要为拟建主楼地下室底板以下为2.0m～2.5m的是饱和细砂层，其下为松散——中密卵石层，2.5m以下为泥岩层。局部地层分布如图1所示。

3 水文地质条件

拟建场地西北面约35m处有府河通过，该河流主要呈“U”形自西向东流过，宽约40m，流速较慢，流量较大，该河流距离拟建场基坑边线约35m，水力联系较紧密，对场地水文地质条件影响较大。

依据地下水赋存条件、水动力特征、含水介质等因素的组合情况，主要补给来源为地表水体入渗及河流侧向补给，水量丰富，水位变化主要受季节性降水控制。本次勘察期间测得地下稳定水位埋深约1.16m～2.48m，测得水位标高为483.02m，高于基岩面约0.71m～1.83m。

由场地工程地质条件及水文地质条件分析，主要存在两大问题：地下水底板以下分布较厚的软弱地基土（饱和砂土）；二是基坑已采用了排桩支护，但距离河流较近，地下水丰富，基底涌现明显，安全隐患较大。因此，出于基坑安全及拟建物的安全来说，对饱和砂土采取有效的处理措施迫在眉睫。

二、饱和砂土的处理方案分析

根据详细勘察成果进行了拟建物的整体设计及基坑支护措施，拟采用了筏板基础，以天然地基的卵石土作为地基持力层，基坑采用了排桩进行了支护设计施工、降水工程以及抗浮施工。基坑开挖至地下室底板时，地基土的性质与详细勘察成果不符，发现有饱和砂土分布，其厚度为2m-2.50m，可见厚度较大，呈夹层状分布，该层承载力较低，变形较大，具有液化性，因此不能作为天然地基。通过施工勘察查明了其分布范围、厚度及基本性质。

然而在施工勘察中针对工程现状，如何对饱和砂土进行处理是本项目的重点更是难点。针对拟建物建筑结构类型和基础型式、荷载性质、地层特征、地下水位、施工设备、施工环境等情况综合考虑针对饱和砂土采取了2中处理方案。

1 换填处理

换填处理施工较为简单，造价较低，工期较短，但受地下水影响较大，在地下水位之下开挖换填时，坑壁极易坍塌，施工安全和质量难以保证，对本工程而言，还可能因基坑超挖对现有基坑稳定性造成重大不利影响。

本次勘察期间测得地下稳定水位标高为483.02m，位于地下室底板标高下约1m。由于下伏基岩埋藏较浅（位于地下室底板标高下约1.7m～2.9m），透水性较弱（可视为相对隔水层），管井降水疏干砂卵石层中的孔隙潜水时存在一降水临界深度（或极限过水断面），故难以进一步将地下水位降低至开挖深度以下。

根据本工程特点，建议对埋藏浅、厚度薄、仅分布于地下水位之上地段的砂层和松散卵石采取素混凝土或毛石混凝土换填处理措施。

2 振冲碎石桩

对厚度相对较大、全部或部分位于地下水位之下地段的砂层和松散卵石，建议采取振冲碎石桩地基处理措施。砂层和松散卵石属无粘性土，采用振冲碎石桩处理具有较好的效果。振冲处理时，一方面通过振冲器借助自重、水平激振力和高压水冲使泥浆排出孔外，形成大于振冲器直径的桩孔，再向孔内灌入砂石料，在振冲器的作用下，形成大直径高密度桩体，另一方面由于水冲振动使周边砂土处于饱和状态，在振冲器强烈的振动下产生液化并重新排列并密实，从面提高了地基土的承载力。通过碎石桩体与桩间土体的共同作用，使复合地基承载力大幅提高。采用振冲碎石桩进行处理具有施工方便、速度较快、造价相对低廉的特点。根据本工程地质和环境条件，采用振冲碎石桩复合地基处理方案时，地基处理设计和施工应注意以下问题：

①应由具相应资质的单位进行专项地基处理设计。

②上部设计单位要求处理后的复合地基承载力特征值fspk为460kPa，地基处理后的承载力要求较高，为确保采用振冲碎石桩地基处理能够满足设计要求，建议对需处理地段的砂层先采用连砂石换填后再进行振冲处理，并在正式施工前选择场地代表性地段进行试验。

③本场地需处理的地层总体埋藏浅、厚度小，由于浅表层无上覆土层压力，振密效果相对较差，建议待振冲碎石桩施工完成后采用振动压路机进行反复碾压，使浅表层分布土层密实，满足设计要求。

④拟建建筑基坑距周边建筑物较近且基坑支护已经完成，采用该方案施工时须注意震动对周边邻近建筑物及现有基坑的不利影响，建议加强对周边邻近建筑物及基坑的监测工作。

⑤施工完成后，应按照有关规范规定，由有专业资质的检测单位进行检测。

⑥采用该方案时，其施工设备（主要为吊车和振动压路机）较重，设备进出基坑需用大型起重设备。

通过上述2种方案处理方案都能对饱和砂土进行有效的处理措施，但根据处理效果、施工条件以及工程造价等综合分析振冲碎石桩处理效果明显，施工方便，对周边构筑物及坑壁影响较小，是合理有效的处理方案。如今，金领大厦已经亭亭玉立，稳稳的群立于三河镇853小区中，见证了饱和砂土采用振冲碎石桩处理的方案是正确可行的。

参考文献

[1]GB50021-2001，岩土工程勘察规范[S].

[2]JGJ72-2004，高层建筑岩土工程勘察规程[S].

中图分类号：TU441

文献标识码：A