談不良地基處理方案

王 金 春

(山西機械化建設(shè)集團公司,山西 太原 030009)

談不良地基處理方案

王 金 春

(山西機械化建設(shè)集團公司,山西 太原 030009)

針對建筑物地基的穩(wěn)定問題及變形問題，介紹了幾種常見的地基處理方法，并以某建筑工程為例，通過地基處理方案比選，采用CFG樁進行地基處理，結(jié)果表明采用該方案處理地基，綜合效益較高，值得類似工程參考借鑒。

地基，穩(wěn)定性，變形，處理方案，CFG樁

0 引言

我國幅員遼闊，地質(zhì)地貌因地而異。有些地質(zhì)情況較為復(fù)雜，土體承載力較低，以及其他土質(zhì)特質(zhì)，使得在進行基礎(chǔ)工程施工前，需要對不良地基進行相應(yīng)處理，使其能夠滿足上部結(jié)構(gòu)要求。如軟粘土、雜填土、濕陷性黃土等[1]軟弱土和不良土需要進行處理。

1 地基處理目的

與上部結(jié)構(gòu)相比，地基領(lǐng)域中不確定的因素有很多，問題比較復(fù)雜、難度較大。地基處理不好，后果極其嚴(yán)重[2]。根據(jù)調(diào)查，地基工程事故占世界各地土木工程事故的30%。因此，工程地基，不僅影響到建筑工程的安全穩(wěn)定性，而且影響其資金投入以及經(jīng)濟效益，處理好地基問題對社會和經(jīng)濟效益有著非常重要的意義。

1.1 穩(wěn)定問題

建筑物在荷載作用下，地基土體能否保持穩(wěn)定稱為穩(wěn)定性問題，也稱承載力問題，但二者還有差異性，地基承載力有時也根據(jù)變形控制。若地基穩(wěn)定性不能滿足要求，將會發(fā)生局部或整體剪切破壞，影響建筑物的安全性與正常使用功能，甚至引起建筑物破壞、倒塌。地基的穩(wěn)定性，或其承載力大小，主要與地基土體的抗剪強度、基礎(chǔ)形式、基礎(chǔ)大小及埋深等因素有關(guān)。

1.2 變形問題

地基變形指建筑物在荷載作用下，地基土體產(chǎn)生的沉降、水平位移、不均勻沉降是否超過相應(yīng)的允許值。若變形超過允許值，將影響建筑物的安全性與正常使用功能，甚至引起建筑物的破壞、倒塌。地基變形主要與荷載大小、地基土體的變形特征、基礎(chǔ)形式、基礎(chǔ)尺寸大小等因素有關(guān)。

2 幾種常見處理方法

地基處理指根據(jù)上部結(jié)構(gòu)傳遞荷載對軟弱土或不良土進行加固或改良(例如采用復(fù)合地基、后壓漿灌注樁等方法)，提高天然地基承載力，從而保證其承載力滿足設(shè)計要求，保持穩(wěn)定，減少變形，消除陷性黃土的濕陷性，提高抗液化能力等。處理對象是軟地基和不良地基[3]；地基處理目的是：提高地基強度、增強地基穩(wěn)定性、降低土的壓縮性、減少其不良變形、消除地震濕陷性影響。

常用的地基處理方法有：換填墊層、強夯、砂石樁法、振沖法、夯實水泥土樁法、水泥粉煤灰碎石樁法、石灰樁法、灰土擠密樁法和土擠密樁法、柱錘沖擴樁法等。

3 處理案例分析

3.1 工程簡介

本工程總共三層，建筑高度為14.75 m，首層4.65 m，其余層3.8 m。本工程地勢高低不平，西高東低，西北室內(nèi)外高差0.30 m,東北外高差1.30 m。建筑結(jié)構(gòu)形式：框架結(jié)構(gòu)形式。防火設(shè)計:本工程辦公樓耐火等級為一級。

場地所處地貌單元屬河流東岸Ⅰ級階地,勘察期內(nèi)測得地下水穩(wěn)定水位介于772.92 m～773.50 m，本工程擬建場地地形基本平坦，本場地為舊城壕所在地?？辈炱陂g，地下水為7.86 m～9.00 m(相應(yīng)絕對標(biāo)高為799.38 m～799.77 m)。

長期浸水作用下，地下水對混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性，對混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具弱腐蝕性。地基土鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具微腐蝕性。此外，根據(jù)資質(zhì)勘測資料可知本工程場地屬于中等液化場地。

建筑平面圖見圖1。

本工程為臨建建筑，原有建筑已經(jīng)封頂并投入使用。新建辦公樓雖然面積不大，層數(shù)不高，但由于離原有建筑較近，且地基土相當(dāng)復(fù)雜，在地基勘察階段就發(fā)現(xiàn)，地基土中包含大量雜填土，素填土以及建筑垃圾，原有建筑基礎(chǔ)等。并且分層不均勻，互相摻雜，處理難度較大(見表1)。

表1 地基土分層及主要物理力學(xué)指標(biāo)

3.2 地基處理方案比選

3.2.1 采用整片換填三七灰土

本工程雜填土深度接近8 m，全部挖除雜填土及素填土，整片換填三七灰土；完全消除不良地基，而且換填后，地基均勻，承載力滿足要求。換填方法為：基坑從原場地標(biāo)高開挖至換填底面后，先采用25 t振動壓路機碾壓6遍～8遍，換填至素混凝土墊層底，土料宜采用粉質(zhì)粘土。石灰顆粒不得大于5 mm。每邊寬出基礎(chǔ)最外邊緣1 m。分層夯實，每層厚度不大于200 mm，壓實系數(shù)不小于0.95，換填地基承載力特征值不小于200 kPa。基槽開挖至基礎(chǔ)底設(shè)計標(biāo)高后，對基槽應(yīng)進行釬探，梅花點布置，間距1.5 m。

在基槽開挖及施工過程中如果發(fā)現(xiàn)土質(zhì)與地質(zhì)報告不符合及有洞穴等等異常情況時，須會同各方共同協(xié)商研究處理?；討?yīng)分層分段開挖，并且應(yīng)采取基坑支護措施，以確保既有建筑的安全性。地基處理及主體結(jié)構(gòu)施工時應(yīng)該避免對既有建筑造成影響。

但整片換填三七灰土，換填深度接近8 m，換填深度較深，工程量較大，造價較高；且距離主樓較近，整片開挖后，開挖深度超過了主樓的基底標(biāo)高，對主樓主體結(jié)構(gòu)有安全隱患。且場地地下水水位較高，開挖必需對地下水進行處理，這樣，將會影響既有建筑地基特性，影響安全穩(wěn)定性。

3.2.2 采用CFG樁進行地基處理

天然地基基底為①層雜填土，②層素填土層，承載力為80 kPa，不能滿足上部結(jié)構(gòu)承載力的要求。根據(jù)地質(zhì)資料分析，綜合場地條件以及工程機械施工難易程度，選擇使用CFG樁進行地基處理，對主體結(jié)構(gòu)及相關(guān)范圍進行地基處理，樁長穿透雜填土層到達下部粉土層。此外樁長計算時應(yīng)滿足設(shè)計承載力要求。基礎(chǔ)形式采用梁板式筏板基礎(chǔ)，協(xié)同作用，可以有效防止不均勻沉降，保證主體結(jié)構(gòu)整體性。

CFG樁設(shè)計要求：

1)CFG樁由碎石、石屑、粉煤灰摻適量水泥加水拌和而成,CFG樁直徑為400,樁距1 400 mm×1 400 mm,四邊形布點,有效樁長為8 m,樁體試塊抗壓強度平均值不小于20 MPa,施工過程中應(yīng)抽樣做混合料試塊,一個臺班做一組(3塊),試塊15 cm×15 cm×15 cm,并測定28 d抗壓強度。

2)地基處理后,復(fù)合地基承載力特征值達到200 kPa。

3)CFG樁超打500 mm,待施工褥墊層時鑿掉至褥墊層底。

4)工程樁超打部分樁間土需人工開挖,開挖時不得擾動有效樁部分的樁間土。

5)施工前必須有施工組織計劃和制定施工工藝，并應(yīng)做試樁。樁體施工過程中,不允許有斷樁、縮徑和蜂窩狗洞等質(zhì)量問題。

6)褥墊層厚250 mm,每邊寬出基礎(chǔ)邊500 mm。

質(zhì)量檢驗：

1)施工結(jié)束后(一般不少于28 d)，進行復(fù)合地基檢測。

2)復(fù)合地基承載力采用復(fù)合地基靜載試驗確定,按JGJ 79—2012建筑地基處理技術(shù)規(guī)范執(zhí)行(檢驗不少于總樁數(shù)的0.5%)。

3)采用低應(yīng)變檢測其樁身完整性,驗樁數(shù)量不少于樁數(shù)10%。

基坑回填：

開挖基槽時,不應(yīng)擾動土的原狀結(jié)構(gòu)，不得超挖，坑底應(yīng)保留200 mm厚的土層用人工開挖。如經(jīng)擾動，應(yīng)挖除擾動部分，根據(jù)土的壓縮性選用三七灰土進行回填處理，三七灰土的壓實系數(shù)應(yīng)大于0.95。土方開挖完成后應(yīng)立即對基坑進行封閉，防止水浸和暴露，并應(yīng)及時進行地下結(jié)構(gòu)施工?；A(chǔ)地下室施工完畢后，回填應(yīng)同時回填相對的兩側(cè)或四周。

CFG樁剖面圖見圖2。

CFG樁平面布置圖見圖3。

該處理方案承載力檢測結(jié)果滿足設(shè)計要求。處理完成后，地基整體性較好，在上部結(jié)構(gòu)施工及結(jié)構(gòu)部分完成后，通過對主體結(jié)構(gòu)沉降觀測結(jié)果，主體結(jié)構(gòu)沉降滿足設(shè)計要求。綜合上述結(jié)論，對該場地采取CFG樁進行地基處理，既可以處理不均勻地基，又可滿足施工條件要求，且工程經(jīng)濟性較好。

4 結(jié)語

在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計及施工過程中，不良地基處理的設(shè)計及施工是結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要部分。隨著設(shè)計水平及施工技術(shù)的不斷提高，新技術(shù)，新工藝的不斷涌現(xiàn)，在不良地基處理中，應(yīng)該在滿足規(guī)范要求的前提下，廣泛借鑒相關(guān)地區(qū)的成熟做法，在科學(xué)、合理的地基處理方案制定的前提下，提高工程及施工質(zhì)量，確?；A(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)安全。

在進行地基處理時，要根據(jù)特定場地條件、土質(zhì)狀況、施工難易程度以及地基處理的經(jīng)濟性指標(biāo)等多方面考慮，選擇合適的地基處理方案,在滿足設(shè)計要求的前提下，減少對相鄰建筑的損害，滿足經(jīng)濟性指標(biāo)的要求。

[1] 劉宗仁，王士川.土木工程施工[M].北京：高等教育出版社，2013.

[2] 沈蒲生.建筑工程畢業(yè)設(shè)計指南[M].北京：高等教育出版社，2011.

[3] 金喜平，鄧慶陽.基礎(chǔ)工程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012.

Discussion on poor foundation processing scheme

Wang Jinchun

(ShanxiMechanisationConstructionGroupCompany,Taiyuan030009,China)

In light of the building foundation stability and deformation problems, the paper introduces several common foundation processing methods. Taking the building engineering as an example, through the foundation processing scheme comparison, it applies CFG pile for foundation treatment. As a result, it achieves higher comprehensive benefits, which is worth referring for similar engineering.

foundation, stability, deformation, processing scheme, CFG pile

1009-6825(2015)28-0073-02

2015-07-23

王金春(1971- ),男，工程師

TU472

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