山前冲洪积平原软弱富水地基施工的处理技术

李 通 中铁十四局集团建筑工程有限公司安全监督部科员，工程师

1 工程概况

平阴物流总部基地项目位于山东省济南市平阴县中心城南侧，北至鲁西化工有限公司， 南至国道G341，东至青龙路，西至玫瑰路，建设用地约16.33 hm2，项目总建筑面积为166 516 m2，共11 栋单体，融产、学、研、创等于一体，对标产业园区4.0 模式。该项目具有地基处理困难、专业性强、场地工况复杂、体量大、工期短等特点。该项目的地质条件具体如下：第一，该项目地处圣母山与无名山之间，地形低洼，场地内有一条泄洪沟纵贯南北，主要用于雨季泄洪；第二，地下水位埋深0.1 ～3.3 m，为季节性的上层滞水，水量丰富；第三，高填方且填方量较大，平均填土厚度约2 m，填方量达25 万m2，且当地土源较少，土源土质条件较差。

2 软弱富水地基概述

软弱富水地基是常见的地基类型，具有土质松软、渗透性强、含水量高等特点。土层中的一些颗粒在静水和缓慢流水的情况下随着时间的推移逐渐堆积沉淀，最终形成了软弱的地基。软弱地基的形成会经历一个漫长的过程，形成软弱富水地基的软土有很多类型，如沼泽地土质、淤泥以及淤泥土质等，其中淤泥和淤泥土质是形成软弱富水地基的重要组成部分。软弱富水地基的水分含量较大，从而导致该类型地基的结构稳定性较差，无法满足建筑施工的承载力要求。

由于软弱富水地基的土质结构疏松且稳定性差，因此无法满足建设工程对于地基承载力的要求。一般情况下，在建筑施工过程中地基很少出现问题，但项目竣工后建筑物可能会发生倾斜现象，严重时还会发生倒坍，这主要是由于建筑物的压力超出了软弱地基的承载能力。另外，此类地基遭受雨水长时间浸泡吸收大量水分后也会导致地基的稳定性降低，进而会影响建筑工程质量。所以，在建筑工程施工中要充分掌握工程的地质结构情况，科学选择地基处理技术，有效改进地基的地质结构，提升地基的稳定性与承载能力，从而才能够确保建筑工程的质量。

3 软弱富水地基施工处理技术的选择

3.1 降水方案的选择

施工人员应依据实际工程项目的水文地质条件、周围环境、基坑开挖规模以及土层的渗透性能等条件选择合适的地下水控制方案。常用的降水方案主要有轻型井点降水方式、喷水井点降水方式、管井降水方式、井点回灌方式以及截水等方式。软弱富水地基开挖深度较浅时可以采用边挖边排水的方式，当基坑开挖深度在3 m 以上时，就需要采取井管降水的方式。当降水对基坑及周围环境产生影响时，可以采取回灌和截水的方式来控制地下水。

目前，常用的几种降水方式包括喷水井点降水、轻型井点降水、井点回灌、管井降水以及截水等。这几种降水方式在施工中大多适用于填土、粉土、砂土以及黏土等，只有管井降水既适用于填土又适用于黄土和碎石。因此，项目最终选择管井降水方式，通过合理布置降水井、疏干井，控制降水井及疏干井井间距，以保证后续填土、强夯等施工工作。

管井降水主要是在基坑周边布置一些单独的管井，使施工过程中产生的地下水在重力作用下流入布置的管井内，然后再用水泵抽出管井内的水即可。该降水方式的设备简单且排水量大，相比于轻型井点降水方式具有明显优势。此外，管井降水使用的水泵不仅可设置在地面，还可设置在管井内。管井降水方式较适宜于渗透系数在20 ～180 m3/d、降水深度在15 m 以下、地下水较丰富的砂土层，而轻型井点方式无法满足此类降水工作的需求。

3.2 地基强夯方案的选择

根据岩土工程勘察报告，第1 个土层具有明显的不均匀性和欠固结性，该层物理力学性质较差；第2 个土层为湿陷性黄土。场区顶部杂填土层中局部含有季节性的上层滞水，对强夯施工有不利影响。当地及周围区县土源的含水量普遍偏高，不利于进行回填处理。

强夯置换法可以充分利用夯坑中的回填石块、碎砾石、卵石等材料，并制成砂石桩和软土相结合的复合地基，进而大大提升地基的承载能力有效降低地基的下沉量。因此，选取强夯置换法施工工艺可解决土质较差及回填土含水率较高的问题，有利于保证地基处理的施工质量。

4 山前冲洪积平原软弱富水地基具体施工处理技术

4.1 平阴物流总部基地降水施工

4.1.1 地下水和大气降水控制设计

依据地质报告，在场区顶部杂填土中局部含有季节性的上层滞水，该部分上层滞水对强夯施工有不利影响，因此需要加强对地下水和大气降水的有效控制。

第一，基坑降水主要采用大口径井管降水方案控制地下水，井径为500 mm，间距为12 ～18 m（其中，地下车库部分降水井间距为12 m，产业学院降水井间距为18 m，其他场区均为15 m），共计260 眼。

第二，在基坑内布设疏干井，井间距为20 ～25 m（其中，车库部分疏干井间距为20 m，其他场区间距均为25 m），共布设97 眼。

第三，设置降水井及回灌井的直径为700 mm，井管采用直径500 mm 的水泥滤水管，选用中粗砂作为滤料回填，必要时也可增加坑内排水盲沟加强排水。另外，由于集水坑及电梯井挖深较深，可根据集水坑及电梯井位置将坑内降水井布设靠近集水坑及电梯井的位置，井深宜加深2 m。

4.1.2 降水井施工技术

管井滤管可采用无砂混凝土滤管，井管外滤料宜选用中粗砂，不宜采用棱角形石渣料、风化料或其他粘质岩石成分的砾石，滤料的不均匀系数应小于2。井管的底部应设置沉砂段，井管沉砂段长度不宜小于3 m；管井的成孔施工工艺应适合地层特点，对不易塌孔、缩孔的地层宜采用干孔钻进。采用泥浆护壁时，应在钻进到孔底后清除孔底沉渣并立即置入井管、注入清水，当泥浆比重不大于1.05 时，才能投入滤料；遇塌孔时不能置入井管，滤料填充体积不应小于计算量的95%；完成填充滤料后应及时洗井，洗井应充分，直至过滤器及滤料滤水畅通，并抽水检验降水井的滤水效果[1]。

4.1.3 降水施工技术要点

（1）降水施工准备工作。在降水施工前要对降水区域内的建（构）筑物、管线进行现场踏勘，确保施工安全的前提下再进行抽水试验。在试验过程中，为准确获取井下水的水位线坐标位置，需要在场区的两端布置两口实验井进行抽水。

（2）降水井放样测量。在降水井施工前首先借助全站仪确定好施工控制点并放样做好标记，然后进行复测验线，检验合格后再设置桩位[2]。

（3）降水井排污系统构建。在降水井施工中不可避免会产生大量的污水浆液，因此需要建设一个污水排放系统。首先将产生的大量污水浆液排入固定的沉淀池进行泥浆沉淀，然后再将下部沉淀的泥浆随开挖基坑一起运输出去，充分做到无公害、无污染处理。

4.2 平阴物流总部基地强夯施工

4.2.1 具体施工方案

根据国家有关技术规范及设计技术要求，在正式强夯施工前进行试验性施工和检测，以确定其夯击能、夯击遍数、单点夯击数、间歇时间、场区平均夯沉量等技术参数。在回填厚度较深的区域选取一块20 m×20 m 的场区，进行置换强夯施工，满夯结束7 d 后，进行3 组平板静力载荷和6 个点的重型动力触探试验，以检验夯后地基承载力是否达到设计技术要求以及夯后场区的均匀性[3]。

拟建场区填土厚度变化较大，杂填土的深度约为1.2 ～3.5 m，根据国家现行《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-2012）的有关规定以及梅那公式计算。建筑物范围内（包括规范规定的基础外缘外扩范围）区域回填土至设计基底标高之后，再采用置换强夯（夯击能应为3 000 kN·m）进行施工。置换强夯（夯击能为3 000 kN·m）的有效加固深度通常为6.5 ～7.5 m，在有效加固深度范围内，地基土承载力在不同的深度有不同程度的提高，可以完全消除黄土状土的湿陷性[4]。夯点布置可以采用正方形、梅花形或正三角形等，一般采用正方形和梅花形，夯点间距为夯锤直径的2～3倍；建筑物范围以外的道路、场地、绿化带等区域在回填至设计结构层底标高后进行1 000 kN·m 的普通强夯处理[5]。

4.2.2 强夯施工技术参数

根据有关技术规范和现场的实际情况，结合梅那公式，各个工序的施工技术参数如表1 所示。

表1 各个工序的施工技术参数

停锤标准要严格根据锤击数量以及后两击的沉量标准进行作业，即当锤击数量达到要求但是夯沉量不达标的情况下，仍需要进行锤击直至满足夯沉量标准要求；当后两击夯沉量符合要求但总锤击数量未达标时，仍需要增加锤击数量直到满足规定锤击量[6]。

5 软弱富水地基施工处理技术的优化策略

受自然环境的影响，地基所处环境通常比较恶劣。因此，在地基处理中要因地制宜，结合实际环境条件综合考虑当地的水文地质条件，科学选择地基处理技术并加以创新。

5.1 建立地下水动态监测网

众所周知，降水工程是一项复杂而庞大的系统工程，施工中会受诸多因素影响，即便进行了科学设计但在具体施工过程中还会遇到各种问题，需要进行多次整改。因此，在进场后需要提前做好抽水实验并确定基坑的降水参数，然后根据具体情况科学施工。

随着场区降水量的增多必然会影响周边环境，破坏地下水的平衡关系，所以为了确保降水工程能够安全施工，需要在施工时建立一个地下水动态监测网，实时监测地下水的变化情况，以便及时采取相应的措施。此外，由于含水层不同还需要分层布置相应观测孔及取水孔。布置好观测孔后需要记录地下水位的日变化数据、水质的月监测数据以及各站区的日排水量及含砂量等数据，并将数据上报给技术部门。

5.2 建立沉降监测网

在降水施工中，要提前根据降水情况计算抽水会影响哪些周边区域，并在影响区域内设置沉降监测点，严格监测沉降数据，当沉降数据接近预警阈值时，要及时采取相应措施确保施工的安全性。

5.3 采用地下水再利用技术

基坑内采用轻型井点降水基坑进行降水，基坑外侧沿基坑周边设置环形排水沟、三级沉淀池、蓄水池等形成基坑降水回收、循环、过滤、储存系统。基坑降水通过排水沟流进三级沉淀池进行沉淀，去除淤泥等杂质，并储存在蓄水池；按照施工现场的用水计划，检测合格后的基坑降水可用于回灌井回灌、路面洒水、厕所冲洗，大部分直接用于车辆冲洗。冲洗车辆用水经排水沟回流至三级沉淀池，蓄水池经沉淀后循环使用，以实现循环使用。

5.4 采用“强夯+强夯置换”相结合的方法

为应对复杂多变的软弱富水土层，地基处理采用“强夯+强夯置换”相结合的方法。在具体施工中要注意以下几点。第一，施工中针对夯击沉量及锤击总数做好准确测量和记录，当夯击完一遍后要准确测量标高。

第二，强夯施工中要定期检查夯后锤的通气孔是否通畅，避免通气孔堵塞影响夯击的效果。

第三，针对施工地基的含水量及碎石量情况计算夯击的间歇期，如果含水量较大则需要适当增加夯击间歇时间；第四，在强夯施工中如果发现夯沉量较大或者夯坑周边的发生较高土隆情况时，要进行填料置换施工处理，以满足地基承载力的要求。

6 结语

软弱富水地基的有效处理对于建筑工程的安全施工至关重要，要结合工程项目的实际水文地质条件及周边的环境情况合理选择相应的处理技术。平阴物流总部基地项目的地基主要采用“填土+降水+强夯置换”技术，有效解决了此地质条件下的地基处理难题，在保证施工质量的基础上，加快了施工进度。该地基处理技术可作为山前冲洪积平原软弱富水地基施工处理技术范例，指导此类地质结构的地基处理施工。