擬建場地為水域的建筑工程軟弱地基處理

胡國強

摘要：近年來隨著皖江經(jīng)濟帶的快速崛起，蕪湖市經(jīng)濟得到迅速發(fā)展，長江蕪湖段沿岸隨之成為建設開發(fā)的黃金地段。然而，因歷史上長江改道造成的水塘和沼澤等水域，成為該區(qū)域典型的軟弱地基，給工程建設帶來一定難度。本文結(jié)合蕪湖高新區(qū)服務外包園待建區(qū)一期呼叫中心、軟件中心、數(shù)據(jù)中心工程軟弱地基處理具體案例,分析該工程地基土詳細構(gòu)層和地層承載力特征值,介紹了地基基礎(chǔ)方案及樁基設計、實際施工遇到的問題以及軟弱地基加固設計及處理方法,為類似工程提供參考。

關(guān)鍵詞：水域、軟弱地基；處理方法；參考

Abstract: in recent years, with the rapid rise of wan jiang economic belt, wuhu economic rapid development, the Yangtze river wuhu period of coast then become the golden area construction and development. However, because of the history of the reservoirs and caused the Yangtze river diverted water swamp, etc, become the regional typical weak foundation, to the project construction bring certain difficulty. This paper wuhu high-tech zone service outsourcing park to be built area of a call center, software center, data center project soft ground treatment of the specific case, analyzes the engineering foundation soil constitutive layer and bearing capacity of strata detailed characteristic value, this paper introduces the foundation pile foundation design scheme and the actual construction, the problems of and weak foundation reinforcement design and processing method, and provide a reference for other similar projects.

Keywords: waters, weak foundation; Processing methods; reference

中圖分類號：TU4文獻標識碼：A 文章編號：

工程概況

蕪湖高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)服務外包產(chǎn)業(yè)園位于蕪湖市峨山路以南，經(jīng)三路以西，占地面積14.08公頃。根據(jù)規(guī)劃，產(chǎn)業(yè)園分為三大片區(qū)，北區(qū)以會議會展中心、教育培訓、軟件中心、園區(qū)服務中心等為核心功能；中片區(qū)以汽車后勤服務外包、總部大樓、研發(fā)中心、軟件外包、數(shù)據(jù)及呼叫中心為核心功能；南片區(qū)以生活配套為主，SOHO公寓、白領(lǐng)公寓、孵化中心等。三大片區(qū)充分發(fā)揮產(chǎn)業(yè)集聚優(yōu)勢，打造集團型高端商務園區(qū)。該園區(qū)分三期建設，其中待建區(qū)一期呼叫中心、軟件中心、數(shù)據(jù)中心工程由四幢地下一層，地上20層框架高層組成，工程面積約13萬平方米，土建工程造價約15835萬元。

工程建設場地及地質(zhì)條件

該工程擬建場地原始地貌絕大部分為水域面積（屬長江中游蕪湖段沖積局部沉積而引成的淺湖水塘和沼澤地），據(jù)勘察，擬建場地由水深及塘泥、耕土、填土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土夾粉土、全風化安山質(zhì)凝灰?guī)r、強風化安山質(zhì)凝灰?guī)r、中風化安山質(zhì)凝灰?guī)r組成，地基土詳細構(gòu)層如下：

第①--1層：水深及塘泥，厚度1.20～4.20 m，平均2.76 m；層底標高1.94～4.94 m，平均3.38 m；層底埋深：1.20～4.20 m，平均2.76 m；分布于現(xiàn)有水塘段（擬建20F數(shù)據(jù)及呼叫中心、20F軟件中心主要場地分布區(qū)）。

第①層填土、耕土：灰色、灰褐色，稍濕—濕，松散—稍密，軟塑，含少量植物根系，局部為素填土，底部為塘泥，水塘地段缺失。厚度0.40～3.90 m，平均1.20 m；層底標高2.90～6.47 m，平均5.42 m；層底埋深0.40～3.90 m，平均1.20 m。

第②層粉質(zhì)粘土：灰褐-棕褐色，軟-可塑，切面較光滑，無搖震反應，干強度中等，韌性中等。場區(qū)局部分布，厚度：0.60～3.10 m，平均1.47 m；層底標高2.92～5.47 m，平均4.39 m；層底埋深1.30～3.70 m，平均2.34 m。

第③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土：灰-黑色，軟-流塑，含腐殖質(zhì)，有異臭味，切面較光滑，無搖震反應，干強度中等，韌性中等。場區(qū)局部分布，厚度：1.20～15.80m,平均4.64m；層底標高：-11.76～4.65m,平均-0.61m；層底埋深：2.10～17.90m,平均6.98m。

第④-1層粉質(zhì)粘土：灰黃色，軟-可塑，切面較光滑，無搖震反應，干強度中等，韌性中等。場區(qū)局部分布，厚度：0.7～2.20m,平均1.55m;層底標高：3.22～5.63m,平均4.50m;層底埋深：1.20～2.80m,平均2.15m。

第④層粉質(zhì)粘土：黃褐色，可-硬塑，切面較光滑，無搖震反應，干強度中等，韌性中等。場區(qū)局部缺失，厚度：1.00～5.30m,平均3.63m;層底標高：-0.16～2.14m,平均1.14m;層底埋深：4.00～6.30m,平均5.34m。

第⑤層粉質(zhì)粘土夾粉土：灰色、灰黃色、黃褐色，濕，可塑為主，局部夾硬塑團塊和粉細砂，含少量鐵錳質(zhì)及高嶺土，切面光滑，輕微搖震反應，干強度及韌性中等。場區(qū)局部缺失，厚度：1.00～5.40m,平均3.12m;層底標高：-4.06～-0.92m,平均-2.60m;層底埋深：7.50～10.40m,平均8.97m。

第⑥-1層粉質(zhì)粘土：灰黃色-灰綠色，軟-可塑，切面較光滑，無搖震反應，干強度中等，韌性中等。場區(qū)局部分布，厚度：0.70～4.40m,平均1.66m;層底標高：-8.10～-3.03m,平均-5.76m;層底埋深：10.20～14.60m,平均12.46m。

第⑥層粉質(zhì)粘土：黃褐色，硬塑為主，局部可塑，切面較光滑，無搖震反應，干強度中等，韌性中等。場區(qū)局部缺失，厚度：1.70～10.60m,平均6.79m;層底標高：-12.96～-5.48m,平均-9.66m;層底埋深：12.10～19.10m,平均16.07m。

第⑦層粉質(zhì)粘土夾粉土：黃褐色、灰褐色，濕，可-軟塑，含少量鐵錳質(zhì)及高嶺土，局部夾硬塑粉質(zhì)粘土和粉細砂，切面光滑，輕微搖震反應，干強度及韌性中等，場區(qū)普遍分布，厚度：2.50～11.30m,平均7.88m;層底標高：-20.16～-13.45m,平均-17.58m;層底埋深：21.0～26.50m,平均23.99m。

第⑧層粉質(zhì)粘土：黃褐色-灰褐色，可-硬塑，局部夾有粉土、粉細砂，切面較光滑，無搖震反應，干強度中等，韌性中等。場區(qū)普遍分布，厚度：4.00～12.40m,平均7.26m;層底標高：-28.68～-22.21m,平均-24.84m;層底埋深：28.50～34.80m,平均31.25m。

第⑨-1層全風化安山質(zhì)凝灰?guī)r：灰白色、灰褐色、褐紫色，巖石完全風化成硬塑土狀和砂狀，含少量強風化碎塊，易開裂，遇水軟化。場區(qū)普遍分布，厚度：0.8～6.30m,平均3.31m;層底標高：-30.25～-24.63m,平均-28.15m;層底埋深：31.30～37.00m,平均34.56m。

第⑨-2層強風化安山質(zhì)凝灰?guī)r：灰黃色、黃褐色，芯樣呈碎塊狀、凝灰質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，裂縫發(fā)育，沿裂縫發(fā)育強褐鐵礦化，高嶺土化、綠泥石化蝕變，蝕變成軟-可塑泥狀，層內(nèi)差異風化明顯，鉆進時出現(xiàn)時硬時軟現(xiàn)象，夾有中風化巖塊。場區(qū)普遍分布，厚度：0.60～6.60m,平均2.59m;層底標高：-33.12～-28.63m,平均-30.74m;層底埋深：35.30～39.90m,平均37.15m。

第⑨-3層中風化安山質(zhì)凝灰?guī)r：灰黃色、灰白色、灰綠色，凝灰質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，裂隙發(fā)育，沿裂隙發(fā)育強褐鐵礦化、高嶺土化、綠泥石化蝕變，巖芯呈短柱狀、長柱狀，節(jié)長5-10m，錘擊聲脆，局部夾有強風化巖塊，巖芯鉆方可鉆進，巖石軟硬不均，以極軟巖-軟巖-較軟巖為主，巖體完整程度為較破碎-破碎，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級。該層未穿透。

三、巖土工程分析評價

1、地層承載力：根據(jù)土工試驗、標貫、靜力觸探、動力觸探統(tǒng)計結(jié)果，結(jié)合現(xiàn)場判定和地區(qū)經(jīng)驗，該場區(qū)基土承載力特征值、壓縮模量綜合建議值詳見表1。

各土層承載力特征值、壓縮模量綜合建議值表表1

2、場地穩(wěn)定性適宜性

根據(jù)蕪湖區(qū)域地質(zhì)資料及附近工程地質(zhì)資料，擬建場地除夾有薄層軟土外，無全新活動斷裂構(gòu)造、地裂縫、土洞和塌陷等其它不良地質(zhì)現(xiàn)象，擬建場地為穩(wěn)定場地，適宜擬建物興建。

3、地基均勻性分析

場地受暗溝、回填影響，土層有缺失現(xiàn)象，土質(zhì)不均勻，局部巖、土層層面坡度大于10%，為不均勻地基。

四、地基基礎(chǔ)方案及樁基設計

1、地基基礎(chǔ)方案

因場地擬建物為20F數(shù)據(jù)及呼叫中心、20F軟件中心荷載較大，根據(jù)場地地質(zhì)條件及擬建物特點，結(jié)合蕪湖地區(qū)樁基工程施工經(jīng)驗，勘察建議采用高強度預應力混凝土管樁靜壓沉樁，以第⑨-3層中風化安山質(zhì)凝灰?guī)r作為樁基礎(chǔ)持力層。

2、樁基參數(shù)：根據(jù)靜力觸探﹑標貫試驗和動力觸探試驗結(jié)果，按照行業(yè)規(guī)范結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗，綜合確定樁基參數(shù)，樁基參數(shù)見表2.

樁 基 參 數(shù) 表2

3、樁型：本工程采用高強度預應力混凝土管樁（PHC樁），選自國標圖集《預應力混凝土管樁》（03SG409）。單樁承載力見表3：

單樁承載力表 表3

五、樁基施工遇到的問題

按原先設計要求，工程樁基施工前對水塘積水抽除，利用夏季高溫氣候?qū)λ帘韺釉吝M行自然晾曬，然后清除表面塘泥、填土、耕土，挖除淤泥并回填黃土進行分層碾壓，以滿足預應力管樁施工對土質(zhì)的要求。但在實際施工過程中才發(fā)現(xiàn)，地形比原先勘察的情況要復雜，地基存在深淺不同的淤泥及淤泥質(zhì)土，局部部位淤泥深度突變較大，在實際開挖過程中，待建工程東北側(cè)和西側(cè)場地局部場基淤泥深度達14米，開挖難度非常大。對深度淤泥不清除直接用黃土回填會帶來兩方面的隱患：一是樁基施工單位根據(jù)單樁承載力設計特征值，選擇的樁機型號要求場地承載力不小于110KN/m２才能滿足壓樁需求，而現(xiàn)處理方案無法保證滿足樁機自身的負荷而導致無法施工。二、即使樁基施工時現(xiàn)場表層能承受樁機荷載自重，如果對現(xiàn)有地基沒有進行可靠處理，預應力管樁下壓過程中，由于淤泥的塑動性，易使工程樁因擠壓造成樁身傾斜甚至斷裂而報廢。我公司監(jiān)理的工程有過類似的教訓：2009年由浙江偉明環(huán)保股份有限公司投資建設的溫州市臨江二期垃圾發(fā)電廠工程在樁基施工過程中因不夠重視和缺乏經(jīng)驗，地基未加以處理直接進行管樁施工，導致靜壓管樁大面積傾斜、斷裂，幾乎全部報廢，最后不得不再改用其他樁基。工程延期暫且不說，給后續(xù)處理帶來非常大的難度，給參建各方造成了不少損失和不良影響。

六、地基加固設計及處理

綜合上述情況，參建各方經(jīng)實際察看，通過認真研究分析，并結(jié)合蕪湖地區(qū)工程地基處理實例并對各種地基處理方案進行比較，選擇淺層處理和深層處理兩種處理方案：

淺層處理：對淤泥層較淺的多數(shù)部位（原則上5米以內(nèi)）按原設計采用換土處理法，挖除全部淤泥回填黃土分層碾壓；

深層處理:淤泥層超過5米以上的部位，采用水泥土攪拌樁進行地基加固，具體設計情況如下：

1、本工程地基加固的水泥攪拌樁樁徑為650和500mm兩種；

2、水泥攪拌樁采用32.5級礦渣水泥，水泥摻量為14%，650mm樁徑水泥摻量為93kg/m左右，500mm樁徑水泥摻量55kg/m左右；

水泥攪拌樁加固處理后復合地基承載力不小于110kPa；

加固樁樁底應穿過軟弱層，對照勘察報告，加固樁樁底穿過淤泥層進入⑤層土，因此水泥攪拌樁主要樁長為6～10米，局部12～14米，攪拌樁樁身長度根據(jù)勘察報告當中淤泥層厚度確定；

水泥攪拌樁完成后，樁基場地鋪設300mm厚碎石層墊層；

加固場地與南側(cè)已有房屋之間設置溝寬800mm、溝深為1500mm防震溝，局部防震溝內(nèi)如果影響施工或交通，宜采用黃沙填充；

建筑物框架核心筒中間的加固樁樁徑適當減小至500mm，加固樁樁位由設計結(jié)合工程樁重新設計加固樁施工圖，避開工程管樁位置以避免影響壓樁施工。

施工單位根據(jù)上述加固方案和樁基設計施工圖編制了預算，該方案造價為220～280萬元之間，符合業(yè)主經(jīng)濟、合理、可靠的要求，然后由樁基施工單位付諸實施。按上述處理方案進行加固處理后，既解決了原土地基承載力不足導致樁機無法施工的問題，又避免了淤泥中的樁身因擠壓可能出現(xiàn)的樁身傾斜和斷裂問題，后續(xù)工程樁樁基施工過程的事實證明，該工程地基加固處理比較成功。樁基施工結(jié)束后經(jīng)檢測，總共529根工程樁當中無一起斷樁現(xiàn)象，只有3根樁垂直度偏差超過0.5%，2根樁樁身輕度偏位，設計單位會同施工單位均對以上個例進行了善后處理。

關(guān)于深層處理，蕪湖市有類似的工程案例。濱江南路某工程在預應力混凝土管樁施工前，先對軟弱地基進行了水泥攪拌樁加固處理，90多根工程樁經(jīng)檢測全部合格，但是未經(jīng)加固處理的工程樁120根當中有80多根樁傾斜和斷裂。

七、結(jié)論

為了節(jié)約土地資源,充分利用水塘、沼澤等水域為原土地貌的工程建設日益增多，擬建場地為水域的建筑工程軟弱地基加固處理作為樁基施工前經(jīng)常碰到的難題，越來越受到工程建設各方主體的重視，軟弱地基未經(jīng)妥善加固處理直接進行后續(xù)樁基施工，將給工程帶來極大的質(zhì)量風險。因此，軟弱地基加固處理是從基礎(chǔ)部位解決并妥善處理好工程潛在的質(zhì)量風險，為保證主體工程質(zhì)量，保證工程順利進展，有效控制工程投資打下良好的基礎(chǔ)，具有十分重要的現(xiàn)實意義。

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請以PDF形式查看。