深厚軟土地基處理方案比選

宋 靜

(四川省建筑科學研究院，四川成都610081)

改革開放以來，我國地基處理技術(shù)發(fā)展很快，新的地基處理技術(shù)不斷涌現(xiàn)。每一種軟基處理技術(shù)都有各自的特點，如有的工期短，有的造價低，有的安全性好，有的環(huán)境污染小。對于工程建設來說，根據(jù)工程實際情況，了解軟基處理的各種方法充分利用軟基處理特點，從中選取最優(yōu)方案，是進行投標、設計和施工的一項重要任務。

1 軟土地基處理方法及設計原則

目前，解決軟土地基沉降與穩(wěn)定的主要措施有以下幾點:(1)增加施工預壓期，使得軟土地基強度隨著施工加載有所提高，地基沉降盡可能多地在施工期間發(fā)生，減少工后沉降;(2)增加地基排水固結(jié)率，加大軟土地基在給定施工期內(nèi)排水固結(jié)沉降，加快軟土地基強度的增長，增強地基穩(wěn)定;(3)減少地基總沉降量，即采用樁體復合地基等措施使得地基在給定的外荷載作用下所產(chǎn)生的總沉降量減少，并相應提高地基承載力，增強穩(wěn)定性，減少工后沉降;(4)采用提高路基設計標高的方法預留沉降量。

工程建設中常用的軟土地基處理方法有砂井、塑料排水板、水泥土攪拌樁、CFG樁以及真空預壓法等。砂井、塑料排水板等排水固結(jié)法理論成熟、施工設備簡單、費用低，特別是對于砂井，對于砂料豐富的地區(qū)當是首選方案。但是由于排水固結(jié)法需要預壓荷載且預壓時間長，對于工期緊迫、缺乏預壓條件的工程難以采用。加之，排水固結(jié)法是加速地基沉降，不能減少地基總沉降量，對于總沉降和不均勻沉降要求嚴格的工程有一定的局限性。

復合地基法是指天然地基經(jīng)地基處理后部分土體得到增強，或被置換，或在天然地基中設置加筋材料，加固區(qū)是由基體(天然地基土或被改良的天然地基土體)和增強體(樁體)兩部分組成的人工地基。在荷載的作用下，天然地基和增強體共同承擔荷載。復合地基法對提高地基承載力和減少總沉降量方面有較好的社會效益和經(jīng)濟效益。復合地基的處理形式有多種，常用的有水泥土攪拌樁、CFG樁、大直徑現(xiàn)澆薄壁筒樁和預制管樁等。

真空聯(lián)合堆載預壓法與常規(guī)的堆載預壓法相比，具有加載速度快、地基側(cè)向變形小的優(yōu)點。地基強度比同等荷載條件下常規(guī)堆載預壓法相比有明顯的增長。在處理大面積軟土地基方面，具有明顯的優(yōu)勢，但該方法施工工藝較為復雜，工程造價較常規(guī)堆載預壓法高出較多，施工期較長。

軟土地基處理方法首先應著眼于概念設計，著眼于可行方案的篩選和優(yōu)化。一般來說，各種地基處理方法有各自的機理和使用范圍，在選擇處理方法時，需根據(jù)地質(zhì)條件、上部結(jié)構(gòu)類型、使用要求、對周圍環(huán)境的影響、材料供應情況、施工條件、施工工期以及工程造價等因素綜合考慮，做到技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全實用、綠色環(huán)保、滿足工期要求以及確保質(zhì)量。

2 軟土地基處理的影響因素

地基處理方法很多，合理選用地基處理方法非常重要，不僅影響地基處理效果，而且影響工程投資的大小。需要在一定地質(zhì)條件(軟土層厚度和力學指標)、荷載條件、地基穩(wěn)定條件以及沉降控制標準等基礎(chǔ)上，提出相對優(yōu)化的軟基處理方案和相應設計參數(shù)。影響軟土地基設計的因素主要有以下幾方面。

(1)技術(shù)與質(zhì)量的可靠性。在當前施工條件下，砂井或塑料排水板的最大施工長度不宜超過20 m，水泥土攪拌樁的最大施工長度不宜超過15 m，如根據(jù)地基條件、填土荷載以及工后沉降控制標準等計算的砂井或水泥土攪拌樁的長度大于最大施工長度，則認為該方案在技術(shù)上是不可行的，必須采取其它地基處理方法或多個地基處理方法聯(lián)合應用。

(2)造價。造價估測主要包括地基處理施工費(人工費、設備費)、處理所用材料費、材料運輸費、土方運輸費、環(huán)境保護費、試驗觀測費等。費用計算以國家(部)定額與地方有關(guān)法規(guī)相結(jié)合為原則。

(3)環(huán)境。隨著社會的發(fā)展，人們的環(huán)保意識不斷增強，地基處理對環(huán)境的影響程度與周邊情況、處理方法、地質(zhì)條件有關(guān)。為了對不同地點、不同的工程影響進行評價，環(huán)境影響因素也成為工程總的評判因素之一。

(4)工期。工期因素與處理方法相對應，但同時也應看到，即使是同一處理方法，也隨著外部因素(天氣變化、突發(fā)性事件、地層突變)和內(nèi)部因素(施工組織設計)的變化而存在差異?？偟膩碚f，在保證施工質(zhì)量的前提下，工期越短，該工程項目的效益愈好，因此工期也是一個影響地基處理方案的重要因素。

3 實例分析

某沿海城市道路建設工程，海漫灘地貌，經(jīng)人工回填，場地內(nèi)埋藏的地層主要有填筑土層、第四系海陸交互相沉積層、殘積層，下伏基巖為燕山期花崗巖。根據(jù)各道路地質(zhì)勘探成果，擬建道路場地下絕大部份區(qū)域均分布有0.5～36.0 m厚的淤泥，淤泥層底埋深1.2～40.0 m，僅局部區(qū)域系原山體地質(zhì)僅分布有厚度較小的軟土或未有軟土分布。

軟土層厚0.5～36 m，重力密度γ=16.2 kN/m3，孔隙比e0=1.802，壓縮系數(shù) av=1.65 MPa－1，壓縮模量 Es=1.8 MPa，固結(jié)系數(shù) Cv=7.63×10－4cm2/s，直剪快剪 Cu=6.6 kPa，φu=3.2°，地基處理寬度平均110 m，路基設計平均填高4.5 m。

適合本項目的地基處理方法如表1所示。

通過對地質(zhì)條件、上部結(jié)構(gòu)類型、使用要求、對周圍環(huán)境的影響、材料供應情況、施工條件、施工工期以及工程造價等因素綜合考慮，對本項目提出了兩個比較方案見表2、表3。

表1 常用軟基處理比較方案表

表2 比較方案

方案二復合地基

表3 兩種方案優(yōu)缺點比較表

以上兩種方案中，方案一(排水固結(jié)法)采用真空聯(lián)合堆載預壓適用于處理厚度較大的飽和軟土。對于深厚軟土處理效果好，工后沉降小。但是施工難度較大，且一般用于地質(zhì)剖面無透水層，地下水補給水源不足的地區(qū)，總沉降大，工期長。方案一軟基處理投資約為15.67億元，工期約12個月。

方案二(復合地基+排水固結(jié)法)采用復合地基為主的地基處理方法施工簡單、迅速，復合地基承載力高，工后沉降較小且均勻。方案二軟基處理投資約為25億元，工期約為6個月。

通過對技術(shù)可行性、施工工期及工程造價、環(huán)境等因素綜合考慮，本項目推薦方案采用方案一。軟基處理投資減少9.33億元，工期相應增加約為6個月。

4 結(jié)論

本文闡述了軟土地基處理的常用方法、原則以及地基處理的影響因素，通過實例分析，說明了在深厚軟土地基處理過程中方案比選時，應從地質(zhì)條件、技術(shù)可行性、施工工期、環(huán)境保護以及工程造價等方面進行全面考慮，從而對軟土地基處理措施進行優(yōu)化，做到技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全實用、綠色環(huán)保、確保質(zhì)量以及滿足工期要求。

[1]龔曉南.地基處理手冊(第三版)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2008

[2]常士驃，張?zhí)K民.工程地質(zhì)手冊(第四版)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2007

[3]婁炎.真空排水預壓法加固軟土技術(shù)[M].北京:人民交通出版社，2002