廠區(qū)素填土的地基基礎(chǔ)施工

尹祖華

巖土工程地質(zhì)條件是天然的地質(zhì)歷史的產(chǎn)物，具有極大的時空變異性。在巖土工程地質(zhì)條件中，其地基或者巖土環(huán)境幾乎不可能完全探知。所以對于地基基礎(chǔ)施工不能完全依靠純理論和技術(shù)技巧，而經(jīng)驗(yàn)的判斷是必不可少的。

1 巖土工程地質(zhì)條件

根據(jù)建設(shè)工程的要求，查明、分析、評價建設(shè)的地質(zhì)環(huán)境特征和巖土工程條件，而為支承基礎(chǔ)的土體或巖體的地質(zhì)體叫地基。

1.1 地層條件

該地區(qū)地層大致分布有:①素填土層:擬建廠區(qū)主要由砂巖、泥巖塊石(碎石)和粉質(zhì)粘土回填材料組成，成分具有不均勻性，粒徑差異性大，通過重型動力觸探對素填土層的原位測試結(jié)果，填土層呈松散～稍密狀態(tài)，為該廠區(qū)主要土層，回填時間1年～3年;②沖洪積層:分布有粉質(zhì)粘土、粉土、砂、礫等。呈軟塑～可塑狀態(tài)，孔隙潛水量大，滲透性能好，主要分布在原河流沿岸;③殘坡積層，由砂巖、泥巖風(fēng)化殘積而成的粉質(zhì)粘土，一般為濕～飽和，軟塑～可塑狀態(tài)，與基巖的接觸帶部分由于潛水影響呈軟塑狀態(tài)，主要分布在原地表表層;④巖層:為砂巖(泥巖)、裂隙較發(fā)育，巖性強(qiáng)度相差大，基巖面高差較大。

1.2 基巖面特征

該廠區(qū)的土層厚度具有一定的規(guī)律，普遍表現(xiàn)為:1)擬建區(qū)域素填土幾乎全廠分布，原始地貌較低沙子河沿岸及長江沿岸填土較厚，一般厚度為10 m～30 m，最厚達(dá)50 m，沙子河沿岸底部分布較厚的沖洪積層的粉質(zhì)粘土、砂土;沙子河兩側(cè)較高斜坡地帶填土較薄，素填土底部分布較薄的殘坡積粉質(zhì)粘土。2)基巖面起伏與原始地貌基本一致，高差起伏較大。3)基巖主要由砂巖和泥巖組成，強(qiáng)風(fēng)化厚度差異性大，強(qiáng)風(fēng)化厚度一般為1 m～2 m，巖性強(qiáng)度差異性較大，泥巖強(qiáng)度天然單軸抗壓強(qiáng)度一般為8 MPa～10 MPa，砂巖飽和單軸抗壓強(qiáng)度一般為25 MPa～30 MPa。

1.3 地下水特征

該地區(qū)地下水按其賦存介質(zhì)主要為賦存于沖洪積及殘積層的孔隙水，滲透性強(qiáng)，受季節(jié)性大氣降水及生產(chǎn)用水補(bǔ)給。

2 基礎(chǔ)形式及地基處理

將結(jié)構(gòu)所承受的各種作用傳遞到地基上的結(jié)構(gòu)組成部分稱基礎(chǔ)。

1)基礎(chǔ)形式。

根據(jù)基礎(chǔ)埋置深度可分為淺基礎(chǔ)和深基礎(chǔ)。對一般荷載的基礎(chǔ)，如果土質(zhì)較好，埋深通常不大(3 m～5 m以內(nèi))，可用簡便的方法進(jìn)行基坑開挖或排水，這種基礎(chǔ)稱為淺基礎(chǔ)。常見有獨(dú)立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)。建筑荷載較大且上層土質(zhì)較軟弱時，須將基礎(chǔ)埋于較深(一般大于5 m)的地層上，采用特殊的基礎(chǔ)類型或特殊的施工方法，這種基礎(chǔ)稱為深基礎(chǔ)。主要有樁基礎(chǔ)、沉井和地下連續(xù)墻等幾種基本類型。

2)地基處理。

當(dāng)擬建物的地基強(qiáng)度不足、壓縮性過大或不均勻時，為提高地基土的承載力，保證建筑物的安全與正常使用，改善其變形性質(zhì)或滲透性質(zhì)而采取的人工方法。常用的地基處理方法有:換填法、強(qiáng)夯法、預(yù)壓法等。

3 該廠區(qū)基礎(chǔ)形式的選擇及地基處理的選擇

根據(jù)回填土不密實(shí)、回填時間短，局部地段地下水較豐富的特點(diǎn)，擬建主要基礎(chǔ)形式有淺基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)，地基處理方法有換填法、強(qiáng)夯法。

1)淺基礎(chǔ)。在保證建筑物的安全和正常使用的條件下，應(yīng)首先選擇天然地基淺基礎(chǔ)方案。該基礎(chǔ)施工簡單，投資經(jīng)濟(jì)，工期較短。在該廠區(qū)選擇該基礎(chǔ)形式有排水、給水管網(wǎng)基礎(chǔ)，部分荷載小且變形要求不高的設(shè)備基礎(chǔ)采用該種基礎(chǔ)形式。

2)樁基礎(chǔ)。擬建物荷載大、對不均勻沉降敏感，淺層土質(zhì)不能滿足地基強(qiáng)度和變形要求，宜采用樁基礎(chǔ)。樁基開挖形式主要有以下三種形式:

a.人工挖孔樁基礎(chǔ)。該基礎(chǔ)形式由于具有易于進(jìn)行持力層鑒別和孔底沉渣控制，樁底易做擴(kuò)大頭以增加單樁承載力，可施工橢圓形等非圓形樁，施工工期短，造價低等優(yōu)點(diǎn)，嵌巖巖性及深度易判定，一直被廣泛采用。原地勢低洼易形成流砂、流泥、涌水，嚴(yán)重影響開挖和護(hù)壁，盲目開工易造成質(zhì)量隱患和影響施工安全及附近已建建筑物的安全。受人工施工的限制，開挖樁徑一般不小于900 mm，開挖深度過大(大于10 m)應(yīng)保障施工安全。若采用人工挖孔樁，應(yīng)采取以下措施:進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)和水文勘察，充分了解施工區(qū)地下水的分布情況如流向、流量、水位等;采取有效的降水措施;采用鋼套管護(hù)壁或澆筑混凝土護(hù)壁用于防止流砂、流泥、涌泥和涌水。

b.鉆孔灌注樁。大直徑鉆孔灌注樁有工程進(jìn)度快、可采用反循環(huán)大口徑、樁徑選擇范圍廣、不受地下水影響、施工安全可靠、嵌巖巖性及深度直觀易判定等優(yōu)點(diǎn)，但在回填區(qū)施工存在以下困難:軟弱地層及回填不密實(shí)土層易引起塌孔，同時內(nèi)護(hù)壁困難，易造成混凝土流失;孔底沉渣難于控制。因此，在鉆孔灌注樁施工中應(yīng)采取以下措施:在軟弱層以及易垮塌段施工，可采用跟進(jìn)套管護(hù)壁成孔，或采用灌注砂漿，待砂漿凝固后進(jìn)行第二次成孔。加強(qiáng)管理，保證清渣的徹底，并有恰當(dāng)?shù)呐艥{措施。在孔內(nèi)地下水大的情況下，采用水下混凝土澆筑等措施。

c.沖孔灌注樁。沖孔樁因沖擊能力大，穿透力強(qiáng)，較易穿過孤石，不受地下水影響，樁長、樁徑靈活性較大等優(yōu)點(diǎn)，成為素填土區(qū)一種較理想的成樁形式，但在該廠區(qū)存在以下問題:廠區(qū)為山區(qū)地形，原始地貌起伏較大，勘察未按一樁一孔進(jìn)行勘察，設(shè)計(jì)為嵌巖樁，故無法確定嵌巖深度。因此，可采取下列必要措施:采取施工鉆探的方式進(jìn)行一樁一孔進(jìn)行補(bǔ)勘，軟弱層以及空洞段施工采用套管護(hù)壁或泥漿護(hù)壁成孔。終孔處采用輕沖，清渣可采用跟進(jìn)探頭，用電腦檢查沉渣情況，并有恰當(dāng)?shù)呐艥{措施。三種不同的樁基成孔方式，應(yīng)根據(jù)素填土深度及成分，水文條件及環(huán)境地質(zhì)等地質(zhì)條件，選擇一種經(jīng)濟(jì)合理的樁基施工方法，必要時采取幾種施工方法結(jié)合的方法進(jìn)行施工。

3)換填法。換填法就是將基礎(chǔ)底面以下不太深的一定范圍內(nèi)的軟弱土層或不均勻土層挖去，回填堅(jiān)硬、較粗粒徑、具有抗侵蝕性的砂、碎石等材料分層充填，并同時以人工或機(jī)械方法分層壓、夯、振動，使之達(dá)到要求的密實(shí)度，成為良好的人工地基。換土墊層與原土相比，具有承載力高、剛度大、變形小等優(yōu)點(diǎn)。墊層厚度一般不宜大于3 m，也不宜小于0.5 m。換填法主要適用于淺層地基處理。應(yīng)根據(jù)建筑體型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、荷載性質(zhì)、巖土工程條件、施工機(jī)械設(shè)備及填料性質(zhì)和來源等進(jìn)行綜合分析，進(jìn)行換填的設(shè)計(jì)和選擇施工方法。該廠區(qū)主要用于荷載小于120 kPa、分布較分散、不能直接采用素填土作基礎(chǔ)持力層的設(shè)備基礎(chǔ)及小廠房基礎(chǔ)。

4)強(qiáng)夯法。強(qiáng)夯法是反復(fù)將夯錘提到高處使其自由落下，給地基以沖擊和振動能量，將地基土夯實(shí)的地基處理方法。強(qiáng)夯法適用于處理碎石土、砂土、低飽和度粉土與粘性土、素填土和雜填土等地基。強(qiáng)夯夯實(shí)的影響深度及加固效果與夯錘質(zhì)量、錘底直徑、落距、夯打遍數(shù)及土質(zhì)條件等因素有關(guān)，需要通過現(xiàn)場試夯來確定。強(qiáng)夯法具有加固地基效果顯著、適用土類廣、設(shè)備簡單、施工方便、節(jié)省材料、施工期短、施工文明和施工費(fèi)用低等特點(diǎn)。強(qiáng)夯法在設(shè)計(jì)前必須通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定其運(yùn)用性和處理效果。施工前，應(yīng)在施工現(xiàn)場有代表性的選取一個或幾個試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行試夯，試驗(yàn)區(qū)數(shù)量應(yīng)根據(jù)建筑復(fù)雜程度、建筑規(guī)模及建筑類型確定。強(qiáng)夯施工應(yīng)設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)，并采取挖同振溝等隔振或防振措施。該廠區(qū)主要適用于大面積荷載小于200 kPa的材料堆載、油罐(設(shè)備罐)及大塊式設(shè)備等回填土較深區(qū)域，容許基礎(chǔ)有適當(dāng)?shù)淖冃?，部分素填土擋墻基礎(chǔ)加固也采用該種地基處理方法等。

4 結(jié)語

基礎(chǔ)施工是一門應(yīng)用科學(xué)，是為工程建設(shè)服務(wù)的。工程建設(shè)中提出的問題就是巖土工程應(yīng)該研究的課題。在大面積回填區(qū)域進(jìn)行基礎(chǔ)方案選型及施工存在不同的選擇，必須充分作好工程地質(zhì)和水文地質(zhì)詳細(xì)勘察，全面分析各種復(fù)雜地質(zhì)條件對工程施工及質(zhì)量的影響，合理地選擇基礎(chǔ)形式和施工措施。在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及施工中做到安全適用，重視經(jīng)驗(yàn)，采用工程類比法，因地制宜，保護(hù)環(huán)境，節(jié)約投資。

[1]JGB 50007-2002，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]JGJ 79-2002，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[3]田春紅.不良地基基礎(chǔ)的處理方式與選擇探討[J].山西建筑，2011，37(8):67-68.