浅述软塑状态下饱和土的地基处理

摘 要：通过工程实例对软弱土地基进行方案分析，并从经济、施工周期、施工实践等方面对处理软弱土地基进行方案对比。

关键词：软土地基;CFG;刚性桩;PHC管桩;复合地基

中图分类号：U44                                      文献标识码：A                                    文章编号：2096-6903（2022）07-0032-03

0 引言

软土地基处理方案的选择多种多样。根据承载要求不同对地基处理的方案也会不同，如单纯承载力不够，传统采用CFG等复合地基进行处理;本文根据实际工程仅对软塑状态的饱和土，综合多方对比，通过多方检测结果论证刚性桩（PHC管桩）复合地基更优于CFG復合地基。

1 工程概况

新建30 000 m3储罐，设备类型为内浮顶钢结构储罐，罐壁高度19.8 m，基础为钢筋混凝土环墙，埋深约1 m，基底压力约为230 kPa。

2 工程地质条件

地基土主要工程性质。

2.1 杂填土

土层厚度为0.3～0.8 m;建筑垃圾为主，岩性不均，土质疏松，结构松散杂乱，含有砖块、混凝土、有机质，应全部挖除。

2.2 黄土状土

土层厚度为0.9～2.2 m;压缩系数平均值a1-2=0.57 MPa-1，属高压缩性土;天然孔隙比平均值e=0.892;天然含水率平均值w=22.0%;饱和度Sr=66.0%;液性指数平均值IL=0.30;具轻微湿陷性，fak=90 kPa。

2.3 黄土状土

土层厚度为0.6～15 m;压缩系数平均值a1-2=0.33 MPa-1，属中压缩性土;天然孔隙比平均值e=0.743;天然含水率平均值w=26.4%;饱和度平均值Sr=97.0%;液性指数平均值IL=0.80，fak=80 kPa。

2.4 -1粉土

压缩系数平均值a1-2=0.34 MPa-1，属中压缩性土;天然孔隙比平均值e=0.744;天然含水率平均值w=26.4%;饱和度平均值Sr=96.0%;液性指数平均值IL=0.95，fak=70 kPa。

2.5 粉质黏土

土层厚度为3.5～15 m;压缩系数平均值a1-2=0.34 MPa-1，属中压缩性土;天然孔隙比平均值e=0.748;天然含水率平均值w=27.2%，饱和度平均值Sr=98.0%;液性指数平均值IL=0.73，fak=90 kPa。

2.6 粉质黏土

土层厚度为8～10.2 m;压缩系数平均值a1-2=0.34MPa-1，属中压缩性土;天然孔隙比平均值e=0.750;天然含水率平均值w=27.2%，饱和度平均值Sr=98.0%;液性指数平均值IL=0.76， fak=100 kPa。

2.7 粉质黏土

土层厚度为7.1～10.1 m;压缩系数平均值a1-2=0.32 MPa-1，属中压缩性土;天然孔隙比平均值e=0.746;天然含水率平均值w=27.2%，饱和度平均值Sr=98.0%;液性指数平均值IL=0.70，fak=110kPa。

2.8 粉质黏土

土层厚度为10.2～13.3 m;压缩系数平均值a1-2=0.30 MPa-1，属中压缩性土;天然孔隙比平均值e=0.710;天然含水率平均值w=25.7%，饱和度平均值Sr=98.0%;液性指数平均值IL=0.61，fak=120 kPa。

2.9 粉质黏土

土层厚度为6.2～18.5 m;压缩系数平均值a1-2=0.27 MPa-1，属中压缩性土;天然孔隙比平均值e=0.650;天然含水率平均值w=23.6%，饱和度平均值Sr=98.0%;液性指数平均值1L=0.38，fak=130 kPa。

地下水位埋深1.60～3.60 m，年变化幅度1.2 m左右。

3 拟建场区工程地质分析

根据拟建场地内各土层分布情况，第①层耕土，含大量植物根系物，土体性质不好，应挖除。

基底压力要求230 kPa。其地基持力层主要为②、③按照《建筑地基基础设计规范》对地基土承载力特征值进行深、宽修正，修正结果不能满足基底压力的要求。因为考虑到承载力、地基沉降变形等问题，新建30 000 m3储罐基础不能采用天然地基，应进行地基处理或采用桩基础方案。

3.1 垫层地基基础方案分析

承载力较小的建筑物，采用整片砂石垫层，垫层厚度采用厚1.0 m的砂石垫层回填至设计标高，垫层填料宜采用碎石、砾砂、粗砂、中砂等材料，砂石垫层的压实系数不小于0.97，根据软弱下卧层验算，不满足承载力要求。因此不采用此方案。

3.2 水泥土搅拌桩复合地基方案分析

采用水泥土搅拌桩复合地基方案，根据场地地层分布情况，桩端设置在第④层粉质黏土的中部，水泥土搅拌桩的施工工艺采用粉体搅拌法，桩径500 mm，有效桩长为21，固化剂选用强度等级32.5级以上的普通硅酸盐水泥，水泥掺入比宜为15%～20%。桩距2 m，水泥土搅拌桩施工完成后，应在基底下铺设厚度为30 cm的级配砂石褥垫层。

经处理后的复合地基承载力为215 kPa.不能满足地基承载力要求。因此不采用此方案。

3.3 粉煤灰碎石桩（CFG桩）复合地基

复合地基承载力估算：桩长为18～24 m，桩端土层选第④层粉质黏土下部或第⑤层粉质黏土中部，桩径可选400 mm，桩间距1.2 m，采用等边三角形布桩，桩顶上应设置0.3 m厚的整片砂石垫层，预处理后水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）承载力特征值，见表1。

复合地基的设计、施工与检测应符合规范JGJ 79-2012第7章的有关规定，其最终承载力应通过现场静载荷试验确定。

荷载效应的准永久组合值按230 kPa采用，基底埋深d=-1.0 m，基地附加应力p0=210.0 kPa，按荷载均匀分布，初步计算建筑物沉降量30.2～37 mm， 沉降差3.4 mm。

3.4 鉆孔灌注桩方案分析

桩端设置在第⑤层黄土状土层底部或⑥层粉质黏土底层，有效桩长可选25.0～36.0 m，钻孔灌注桩桩径600 mm。单桩竖向极限承载力标准值估算，见表2。桩基沉降量估算56～63 mm， 沉降差7 mm。

成桩可行性分析：采用灌注桩基础方案时，根据现场钻探资料、土工试验资料及场地地层分布情况，在第③层黄土状土层和④层粉质黏土层中存在软塑状态的饱和黄土，该两层黄土土层软塑状态，压缩系数较大，钻孔成孔过程中应注意③层黄土状土层和④层粉质黏土层的缩径，采用合适配比的泥浆或化学浆液，或进行预处理后成孔。水泥灌注过程中应 缓慢提钻避免抽吸作用引起塌孔，同时应保证孔底沉渣不超过10 cm及桩身混凝土连续完整性。

3.5 静压桩方案分析

采用静压桩方案。桩端设置在第⑥层黄土状土层上部或⑦层粉质黏土层，有效桩长可选28.0～38.0 m，桩径500 mm，

单桩竖向极限承载力标准值估算，见表3。桩基沉降量估算42～46 mm， 沉降差4 mm。

成桩可行性分析：根据本次勘察钻探结果，桩身通过的地层主要为粉质黏土层，无砂层分布，成桩较易。在施工过程中应注意桩间距应满足规范要求（不宜小于4 d），且静压桩制作时应考虑场地土及地下水对建筑材料的弱～中等腐蚀性问题，应严格控制桩基施工顺序及成桩速度，防止管桩上浮，建议施工时应隔桩跳打（相邻桩的施工间隔时间不小于24 h）。

4 地基处理方案及现场试桩实验情况

根据建筑物荷载、地基土分布情况特征，施工周期和难易程度，本着经济合理的原则，地基处理方案为水泥粉煤灰碎石桩（CFG）复合地基。

现场2018年11月进行现场CFG施工实验，实验结果：施工11根桩，在相邻桩（桩间距约2～4 m）施工中出现前期已施工的桩下沉2～7 m，充盈系数为2～3。随后进行桩身完整性检测。

根据检测结果判断在第③层黄土状土层和④层粉质黏土层中存在软塑状态的饱和黄土，该两层黄土土层软塑状态，压缩系数较大，该层中容易形成串桩或糖葫芦桩。

根据现场试桩结果CFG桩成桩难度高，且实际效果完全不能保证，不建议采用此方案进行地基处理。以免后续工程桩再次出现此类情况。

5 地基处理方案对比

根据工程地质文件及CFG现场施工实验，地基处理拟选用如下三种：

①旋喷桩进行基础处理预处理，之后再进行预制桩处理。②因根据初勘资料设计的CFG成桩困难，因此采用预制砼管桩（刚性桩复合地基）。③最稳妥的方案为预应力混凝土管桩+承台。

6 方案工程量经济对比（表4）

7 地基处理方案结论

根据上述对比，从工程造价、施工周期对比，成桩效果等综合对比，采用采用刚性桩（PHC管桩）复合地基处理方案，并最终通过现场适用性。

因此在软土地基处理中不能只考虑经济因素，技术可靠、经济合理且施工便捷是工程建设的首选。

收稿日期：2022-05-20

作者简介：李杨（1984—），女，辽宁铁岭人，本科，工程师，研究方向：建筑工程。