岩土工程地基加固处理方案分析

何志昌

摘要：文章以某市已建住宅小区5#、6#楼的施工为例，对该工程的岩土地质做具体的勘测和分析评价，对不均匀的地基稳定性验算和相关的地基加固方法进行分析讨论，并采用的长螺旋钻管内泵压CFG桩技术对地基进行了稳定加固处理方案。

关键词：地基处理；加固；技术方案；质量控制

一、工程概况

某市一住宅小区5#和6#居民楼，建筑层高分别为20层和18层，其建筑等级为二级，目前还处于详细勘察阶段，主体建筑面积分别为7853m2和6985m2，均为框架结构设计，根据相关勘察资料，该工程所在地区地层主要为沉积层，粉质粘土层为承重层，地籍承载力特征值为180kPa。

二、工程所在地地质条件

2.1地层、通过对现场地层勘察，工程所在地钻探深度范围内其地层由下到上可以分为以下四种地层：（1）基岩层（C）。经过勘探，施工现场范围内的基岩主要为灰岩和石炭系细砂岩，发育强-微风化带。（2）沉积层（Q4d）。沉积层主要由颜色不同的粉质粘土组成，可塑性较强，且含有少量的强风化灰岩碎片和铁质结核，少部分地区夹有粉土层，湿度较高。（3）第四系冲击层（Q4al）。根据性状不同，该层从上至下依次为粉质粘土、淤泥质粘土、中粗砂、淤泥质粉砂、粉质粘土、中粗砂、粉质粘土、淤泥质粘土。（4）第四系人工填土层（Q4ml）。该层主要由颜色不同的素填土组成，结构较为松散，含有少量碎石和碎砖块，其底部夹有一层较薄的灰褐色耕土。本层厚度约1.6～2.0m，分布于整个施工场地。

2.2地下水。通过对该工程水文地质情况进行勘察研究，发现工程所在地地下水主要存在于冲积层内的粗砂岩和灰岩缝隙中。粗砂岩缝隙地下水主要来源于大气降水，属于地下空隙水，在该地层中含量比较丰富；而灰岩裂缝地下水在该地层中的分布非常不均匀，其水质属于基性岩体裂缝水。

2.3对岩土工程的分析和评价。2.3.1场地、场地土类别。根据《建筑抗震设计规范》中的有关要求，工程所在地的抗震设防烈度为VI度，整个工程均处于该区范围之内，因此建筑物需按照国家有关标准的要求设防。根据施工现场土层的平均厚度计算出等效剪切波速值Vse=168.4m/s，场地土的类型为中软土，基岩埋深11.7m～15.6m，属II类，根据场地类别对其进行分组，设计特征周期等于0.35s，建筑物抗震为可进行施工建设的一般场地。对工程施工现场地质条件进行分析，其地震烈度为VI度，确定其基本加速度为0.05g，并结合《建筑抗震设计规范》中的要求方法，将此建筑按照相关规定进行抗震设计，对于其中砂土的地震等级及其液化问题先不进行考虑，通过对后期岩体工程地质情况进行勘察，认为该建筑施工场地为中等复杂型地质，可进行下一步地基稳定性评估。2.3.2施工现场的适宜性和稳定性。通过对施工现场进行钻探勘测，结果显示工程现场属于石灰岩替代层，虽然在工程地层范围内没有勘测到存在断裂构造，但在下伏岩地带中存在部分溶洞，是一种非常不稳定的地层，对施工地基稳定性产生一定的威胁。因此，必须对其采取相应的加固措施，进行处理后才可进行地面施工。

2.4地基稳定性验算方法。对于非均匀地基，除了要按照有关标准和规范的要求对地面建筑物的倾斜、差异沉降和沉降等特征进行分析外，还要根据建筑物重要性的具体情况对其进行稳定性验算，通过圆弧法对相关数值进行验算，也就是最危险的滑动面上的力对滑动中心所产生的抗滑力矩MR与滑动力矩MS应符合以下关系，对于一般的非均匀地基的勘察，除了对相应的建筑倾斜、差异沉降等特征按照相关标准规范进行分析，还要对其地基稳定性进行相关验算，以确保地基的稳定性符合建筑施工要求。地基稳定性验算可根据圆弧法进行数据分析验算，滑动面上的力对滑动中心所产生的抗滑力距MR与滑动力矩MS应根据以下公式进行验算，即：K=MR/MS≥1.2

图1 地基稳定性计算简图

根据图1所示，其稳定性安全系数可按下式计算：

式中：（P-PC）—基底附加压力平均值； bx——附加压力重心到滑弧圆心的水平距离； Wi—土条重量；li—土条内滑弧长度；Hz—水平外力；Ci——土的抗剪强度；R—圆弧半径。

运用该式进行整体稳定性计算时，仅适用于小偏心荷载的建筑物，其关键是滑弧浓度的确定，滑弧浓度确定了其地基土整体破坏范围也就确定了，根据多项工程地基土圆弧滑动稳定性验算及塑性区展形范围，认为基础外角点底面以下1/4基础宽度范围浓度内，且该点与地面的连线呈45?— /2 夹角的验算范围可满足建筑物安全使用要求；若经上式验算所得地基稳定性安全系数小于1.2，则应加大基础埋深，继续验算直至满足要求止；或采用增强滑带土抗剪强度的办法重新验算地基稳定性安全系数。

三、岩土勘察分析

因该小区所建楼梯建筑层数较高，其地基荷载要求比较高，对于建筑设计和施工难度比一般的低层建筑大，因此必须加强对该建筑地基岩土低层的勘察分析。如果将该建筑地基直接建在沉积层粉质粘土层上，该低层无法满足建筑荷载要求，将导致非常严重的塌陷事故。如果采用钻孔灌注桩技术进行地基加固，在一定程度上可满足该建筑地基设计的基本要求，但对地基施工泥浆会带来严重污染。最后经过多方分析研究，最终确定了使用长螺旋钻管内泵压CFG桩技术进行地基加固。在工程施工时，可将长达18m的CFG桩直接放进沙层中，不仅可以满足建设地基承载基本要求，而且还可将地层承载力得到良好发挥。CFG桩地基设计需要确定好多参数，可结合地基设计和建筑要求进行相应设计，主要参数有桩径、桩长、桩身强度、褥垫层厚度以及桩间距设计。根据该建筑工程施工具体要求，CFG桩地基设计桩长为17m，桩身混凝土强度为C25，桩径设计为450mm，褥垫层的厚度为350mm，桩间距为4-6d。

四、岩土工程地基加固处理施工中的质量控制

通过工程试验桩加固实践证明，在地基加固过程中适当的将试验桩长度加长，使得桩体能够很好的进入粉质粘土层中，这样不仅可以达到很好的地基承载要求，而且还可以对桩底土干扰因素起到有效的避免作用。在施工过程中要注意场地局部桩端的持力层变化情况，尽可能避免其进入沙层深度过大现象的发生，可以很好的起到避免涌砂现象的出现，以确保工程施工保质保量的完成。

参考文献：

[1]杨凯，冯江，赵利军.概论岩土工程地基加固处理方法.城市建设理论研究，2013（11）.endprint