高層建筑地基換填加固處理施工技術(shù)

摘要：為解決青島海洋活力區(qū)項(xiàng)目高層地基加固處理等系列技術(shù)問(wèn)題，本文詳盡的論述了高層建筑的地質(zhì)情況、地基加固施工工藝流程、地基換填加固處理施工操作要點(diǎn)等具體內(nèi)容，能夠?qū)τ谄渌嗨乒こ烫峁﹨⒖寂c借鑒作用。

Abstract： In order to solve a series of technical problems such as the reinforcement of high-rise foundations in the Qingdao Ocean Vigorous Zone Project， this article discusses in detail the geological conditions of high-rise buildings， the construction process of foundation reinforcement， and the key points of construction operations for foundation replacement and reinforcement to provide reference for similar projects.

關(guān)鍵詞：高層建筑;地基;加固;施工技術(shù)

Key words： high-rise building;foundation;reinforcement;construction technology

中圖分類號(hào)：TU753.8??????????????????????????????????? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A????????????????????????????????? 文章編號(hào)：1006-4311（2020）28-0142-04

0? 引言

我國(guó)海岸線長(zhǎng)達(dá)18000多公里，臨海區(qū)域面積遼闊，臨海區(qū)域土層與土質(zhì)不均勻、地質(zhì)環(huán)境條件較為復(fù)雜多變，地基處理加固問(wèn)題一直困擾著我國(guó)工程項(xiàng)目的施工生產(chǎn)建設(shè)。本文以青島海洋活力區(qū)項(xiàng)目北區(qū)22#地塊基礎(chǔ)超深換填加固處理施工技術(shù)為例，通過(guò)靜壓承載力試驗(yàn)檢驗(yàn)了處理后的顯著效果。對(duì)其他相似工程提供參考與借鑒作用。

1? 工程與區(qū)域地質(zhì)概況

1.1 工程概況

本工程位于位于青島市黃島區(qū)豆金河西、風(fēng)河北路以北。場(chǎng)地范圍內(nèi)包括8棟高層主樓地下2層（設(shè)夾層），設(shè)商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)1-2層，地下車庫(kù)2層，總建筑面積約為18.8萬(wàn)m2，其中地上建筑面積約13.2萬(wàn)m2，地下建筑面積5.6萬(wàn)m2。其中5#-7#，11#-13#樓開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高，未達(dá)到設(shè)計(jì)要求持力層（強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層），均需繼續(xù)開(kāi)挖至設(shè)計(jì)要求持力層，開(kāi)挖后進(jìn)行超深換填，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

1.2 區(qū)域地質(zhì)概況

第①層：素填土（Q4ml）黃褐色、灰褐色，局部雜色，干～飽和，松散，主要成分為粉砂、粉土，含少量黏性土，頂部見(jiàn)植物根系，局部為廢舊房屋基礎(chǔ)，夾少量碎磚塊、混凝土塊，偶見(jiàn)少量生活垃圾。

第②層：粉細(xì)砂（Q4m）黃褐色，松散，主要成分為長(zhǎng)石、石英，夾少量貝殼碎屑，分選一般，磨圓差，局部相變?yōu)榉弁?，局部夾粉質(zhì)黏土薄層。

第④層：含淤泥粉細(xì)砂（Q4mh）灰黑色，局部灰褐色，松散～稍密，主要成分為長(zhǎng)石、石英，含少量有機(jī)質(zhì)，有腥臭味，夾較多貝殼碎屑，分選差，磨圓差，夾少量卵礫石，局部相變?yōu)榉弁粒植繆A淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土薄層。

第④1層：含淤泥中粗砂（Q4mh）灰褐色、灰黑色，松散～稍密，主要成分為長(zhǎng)石、石英，含少量有機(jī)質(zhì)，夾較多貝殼碎屑，局部夾卵礫石，分選差，磨圓差，局部含少量黏性土，局部相變?yōu)橹?、?xì)砂。

第④2層：中粗砂（Q4mh）黃褐色，松散～稍密，主要成分為長(zhǎng)石、石英，夾少量貝殼碎屑，局部夾卵礫石，分選差，磨圓差，局部夾少量黏性土，局部相變?yōu)橹?、?xì)砂。

第⑥層：粉質(zhì)黏土（Q4mh）灰黑色，軟塑為主，局部流塑，含有機(jī)質(zhì)，具腥臭味，韌性中等，干強(qiáng)度低，切面較光澤，無(wú)搖震反應(yīng)，局部夾少量砂礫，局部夾粉細(xì)砂薄層。

第⑦層：粉質(zhì)黏土（Q4pl+al）灰褐色、黃褐色，可塑～軟塑，干強(qiáng)度中等，韌性一般，切面無(wú)光澤，含約15～20%砂礫，局部相變?yōu)榉弁粒植繆A中粗砂薄層。

第⑨層：含黏性土中粗砂（Q4pl+al）：黃褐色，稍密～中密，主要成分為長(zhǎng)石、石英，分選差，磨圓差，黏性土約20～25%，局部含量較多，相變?yōu)榉圪|(zhì)黏土薄層。

第{15}層：全風(fēng)化花崗巖（γ53）黃褐色，礦物蝕變嚴(yán)重，原巖風(fēng)化強(qiáng)烈，結(jié)構(gòu)構(gòu)造已完全破壞，大部分礦物成分風(fēng)化為粘性土，含少量風(fēng)化砂，巖芯松散，手搓成砂土狀，略有黏性，干鉆易鉆進(jìn)。

第{16}層：強(qiáng)風(fēng)化花崗巖（γ53）灰白色、肉紅色，結(jié)構(gòu)大部分已破壞，節(jié)理裂隙很發(fā)育，巖芯呈砂土～角礫狀，部分巖芯呈小碎塊狀，主要礦物成分為石英、長(zhǎng)石，沿裂隙面見(jiàn)鐵質(zhì)浸染，礦物蝕變強(qiáng)烈，長(zhǎng)石高嶺土化嚴(yán)重，干鉆難以鉆進(jìn)。

第四系孔隙潛水主要賦存于第①層素填土、第②層粉細(xì)砂、第④層含淤泥粉細(xì)砂、第④1層含淤泥中粗砂、第④2層中粗砂層和第⑨層含黏性土中粗砂中，富水性好，接受大氣降水垂直入滲補(bǔ)給及側(cè)向風(fēng)河水的逕流補(bǔ)給，排泄為側(cè)向逕流和蒸發(fā)排泄;基巖裂隙水主要以層狀、帶狀賦存于基巖裂隙密集發(fā)育帶中，富水性差，水位不連續(xù)，水量不大，接受第四系孔隙水補(bǔ)給。

2? 施工工藝流程

工藝流程：測(cè)量放線→基坑二次開(kāi)挖→清槽→測(cè)量放線→支設(shè)模板→驗(yàn)槽→搭設(shè)混凝土施工操作腳手架→澆筑混凝土→養(yǎng)護(hù)。

3? 地基換填加固處理施工操作要點(diǎn)

3.1 測(cè)量放線

基坑二次開(kāi)挖之前按照基礎(chǔ)筏板邊線，每邊留置超出筏板邊線700mm寬工作面。

3.2 基坑二次開(kāi)挖

基坑二次開(kāi)挖采用機(jī)械開(kāi)挖方式進(jìn)行，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，基坑寬度大于挖掘機(jī)有效裝土半徑，挖掘機(jī)在基坑內(nèi)無(wú)法直接裝車，所以基坑內(nèi)挖掘機(jī)將土先轉(zhuǎn)運(yùn)至基坑邊，由大型挖掘機(jī)裝車倒運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)指定位置。

3.3 清槽

機(jī)械開(kāi)挖時(shí)應(yīng)及時(shí)測(cè)量基坑標(biāo)高，首先采用大型挖掘機(jī)進(jìn)行大開(kāi)挖，開(kāi)挖至標(biāo)高-6.000m處，然后采用人工配合小型挖掘機(jī)清理預(yù)留300mm厚土方，利用人工將覆土徹底清理干凈，清理至-6.300m標(biāo)高處，仍為淤泥質(zhì)土。如圖1所示。

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求，達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高仍為淤泥質(zhì)土，則需繼續(xù)開(kāi)挖至強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層，并深入強(qiáng)風(fēng)化巖層500mm。清槽完成后及時(shí)進(jìn)行地基承載力試驗(yàn)。試驗(yàn)完成后及時(shí)組織驗(yàn)槽并對(duì)基坑進(jìn)行封閉，防止水浸和暴曬。

3.4 支設(shè)模板

清槽完成后組織測(cè)量人員，將混凝土換填邊線、電梯井基坑、集水坑邊線撒出，根據(jù)邊線支設(shè)混凝土換填邊界模板。

3.5 搭設(shè)混凝土施工操作腳手架

由于基坑寬度較大，澆筑混凝土?xí)r難以操作，需在基坑內(nèi)搭設(shè)2條寬度為1.2m，高度為2.5m鋼管腳手架，腳手架立桿橫向間距1200mm，立桿縱向間距1500mm，水平桿間距1200mm，架體頂部滿鋪鋼制腳手板?；A(chǔ)平面布置圖如圖2所示。

3.6 換填混凝土澆筑

本工程基礎(chǔ)換填澆筑類型屬于大體積混凝土澆筑，澆筑原則：由深至淺，先厚后薄，分層依次澆筑?；炷练謪^(qū)段連續(xù)澆筑，澆筑過(guò)程中電梯基坑、集水坑底部處需先澆筑，待混凝土稍微凝固后，在混凝土初凝之前完成電梯井等周圍的混凝土澆筑，不得留設(shè)施工縫，混凝土澆筑沿著一個(gè)方向澆筑。混凝土澆筑時(shí)按300～500mm控制，并確保混凝土層與層之間不會(huì)有冷縫現(xiàn)象的存在。

3.7 大體積混凝土澆筑

3.7.1 混凝土澆筑工藝

基礎(chǔ)換填混凝土應(yīng)分層分段、連續(xù)澆筑，澆筑過(guò)程電梯基坑及集水坑底部處需要先澆筑，待混凝土稍微凝固后，在混凝土初凝之前完成電梯井等周圍的混凝土澆筑，不得留設(shè)施工縫。

3.7.2 混凝土澆筑原則

①混凝土澆筑過(guò)程中采用分層分段、薄層澆筑振搗、自然流淌、循序漸進(jìn)、一次到位的連續(xù)澆筑方式?；A(chǔ)換填混凝土澆筑采用階梯式推進(jìn)，澆筑時(shí)間間隔不得超過(guò)混凝土初凝時(shí)間。

混凝土澆筑振搗斜面分層坡度一般為1：6左右，混凝土澆筑振搗斜面分層厚度控制以覆蓋上層混凝土澆筑時(shí)間不大于2小時(shí)為原則，本工程按500mm控制，并確?；炷翆优c層之間不會(huì)出現(xiàn)冷縫現(xiàn)象。斜面分層如圖3所示。

②混凝土澆筑過(guò)程中，需要先澆筑較深部位的混凝土，注意澆筑厚度，對(duì)電梯井等較深部位的混凝土需要進(jìn)行兩側(cè)對(duì)稱澆筑，控制澆筑高差，避免模板發(fā)生移位。

3.8 特殊部位澆筑工藝

現(xiàn)場(chǎng)采用的是預(yù)拌混凝土，在混凝土罐車卸料前罐車必須時(shí)刻保持慢速轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，混凝土卸料前罐車需要高速旋轉(zhuǎn)20s，從而保證罐車內(nèi)混凝土不發(fā)生凝固，改善其流動(dòng)性。

混凝土澆筑過(guò)程中對(duì)局部深度較深、坡度較大的電梯井，要先澆筑電梯井底部，采取分層連續(xù)澆筑，并要分層進(jìn)行振搗，振搗上層混凝土?xí)r需要將振搗棒插入到下一層混凝土內(nèi)50～100mm，以保證混凝土的整體性。待坑底混凝土澆筑結(jié)束后，對(duì)邊坡混凝土由下至上進(jìn)行澆筑，電梯井邊坡混凝土要對(duì)稱澆筑，并控制兩邊的澆筑高差在500mm以內(nèi)。

3.8.1 混凝土的振搗工藝

①混凝土振搗方法。

根據(jù)混凝土的澆筑與振搗原則，混凝土在澆筑與振搗時(shí)要嚴(yán)格控制混凝土分層厚度，均勻布料，覆蓋完全。澆筑過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)混凝土的振搗以利于加強(qiáng)混凝土的密實(shí)性及與鋼筋的握裹力，減少混凝土的收縮。振搗時(shí)應(yīng)采用插入式振搗器，振搗完成情況應(yīng)以混凝土表面泛漿，骨料下沉，表面不再出現(xiàn)氣泡為原則。振搗時(shí)，振搗間距為1.5倍振動(dòng)棒的作業(yè)半徑。采用由后向前，依次振搗的順序，振搗器應(yīng)垂直于混凝土面向下插入，并深入至下層已完成混凝土50～100mm，確保上、下層混凝土完全融合。

②混凝土在振搗過(guò)程尤其注意混凝土輸送交接部位的振搗，結(jié)合部位應(yīng)注意避免出現(xiàn)漏振現(xiàn)象。應(yīng)控制每一次混凝土輸送時(shí)振搗范圍應(yīng)振搗至結(jié)合處以外500mm以上，現(xiàn)場(chǎng)值班質(zhì)檢人員應(yīng)加強(qiáng)結(jié)合部位振搗檢查，防止漏振，保證整個(gè)基礎(chǔ)底板混凝土能夠振搗密實(shí)。

③振搗工作從澆筑部位開(kāi)始逐層上移，以確保分層澆筑混凝土間的振搗施工質(zhì)量。

④混凝土振動(dòng)棒的操作要領(lǐng)是做到快插慢拔，在振搗過(guò)程中宜將振動(dòng)棒上下抽動(dòng)，使上下混凝土完全融合，每次振搗時(shí)間以20～30秒為宜（混凝土表面無(wú)氣泡現(xiàn)象出現(xiàn)、泛出混凝土漿為準(zhǔn)）。

⑤混凝土的二次振搗?；炷翝仓瓿梢粋€(gè)平面后，為防止泵送混凝土表面因水泥漿過(guò)多、水份散失過(guò)快，導(dǎo)致表面產(chǎn)生收縮裂縫，由于混凝土在振搗過(guò)程中粗骨料會(huì)下沉，故需要混凝土初凝前（基礎(chǔ)頂面收面前）進(jìn)行二次振搗。振搗應(yīng)注意振搗時(shí)間，以振搗后振搗棒抽出時(shí)無(wú)振搗眼，混凝土自然閉合為宜。排除混凝土由于泌水原因?qū)е略诖止橇?、水平鋼筋下部產(chǎn)生水分及孔隙，提高混凝土的密實(shí)度，減少混凝土內(nèi)部微裂縫、加強(qiáng)混凝土強(qiáng)度，提高抗裂性。振搗完成后及時(shí)用滾筒碾壓，并用木槎打磨、壓實(shí)，以閉合收水裂縫。

3.8.2 混凝土的泌水處理

由于商品混凝土具有較大流動(dòng)性，經(jīng)振搗后混凝土可能會(huì)泌出游離水，為使混凝土泌水能夠完全、順利排出，混凝土在澆筑振搗時(shí)，采用由中間向四周輻射的施工方式，使混凝土的前端形成一定梯度，以確保中間部位的泌水能盡快完全、順利排出。

3.8.3 大體積混凝土表面處理

由于大體積混凝土澆筑過(guò)程中坍落度大，需要在混凝土初凝前采用二次收面施工工藝，并及時(shí)采用塑料薄膜覆蓋，可避免混凝土表面水分散失過(guò)快而出現(xiàn)收縮裂縫，能有效控制混凝土表面細(xì)小裂縫的產(chǎn)生，必要情況下可在混凝土終凝前1～2h進(jìn)行再次抹壓收面處理。

3.8.4 大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)

由于混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)很低，澆筑混凝土后，水泥發(fā)生水化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量得不到有效散發(fā)，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部溫度升高，混凝土內(nèi)外溫差達(dá)到一定極限就會(huì)在其表面產(chǎn)生裂縫。同時(shí)在對(duì)混凝土降溫養(yǎng)護(hù)時(shí)出現(xiàn)收縮性貫穿裂縫，為了避免裂縫的產(chǎn)生及開(kāi)展，就必須嚴(yán)格控制混凝土在養(yǎng)護(hù)階段的里表溫差及延緩混凝土的降溫速率。

①混凝土養(yǎng)護(hù)。

大體積混凝土養(yǎng)護(hù)是個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題，養(yǎng)護(hù)達(dá)不到目的容易產(chǎn)生收縮裂縫或溫差裂縫。養(yǎng)護(hù)目的是降低混凝土內(nèi)外溫差，減少混凝土與外界熱交換，即將已完成的混凝土封閉，以減少內(nèi)外溫差，在降低溫差條件下，使混凝土得以達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。本工程采用保濕保溫法養(yǎng)護(hù)。

②養(yǎng)護(hù)時(shí)間。

本工程為基礎(chǔ)換填混凝土，開(kāi)始養(yǎng)護(hù)時(shí)間為混凝土終凝后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，一般混凝土終凝時(shí)間為8～10h。大體積混凝土養(yǎng)護(hù)采用保濕保溫法養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)天數(shù)至少14天，并根據(jù)測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)判定是否需要繼續(xù)養(yǎng)護(hù)。

③養(yǎng)護(hù)材料。

混凝土澆筑完成后在混凝土表面鋪設(shè)一層聚氯乙烯塑料薄膜，然后鋪設(shè)一層毛氈。混凝土澆筑后應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)內(nèi)外溫差，用以指導(dǎo)混凝土養(yǎng)護(hù)工作，若中心溫度處于平穩(wěn)階段，且內(nèi)外溫差又可以控制在規(guī)定的20℃范圍內(nèi)，但此操作必須在溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)下進(jìn)行，并隨著測(cè)溫顯示混凝土內(nèi)外溫差過(guò)大時(shí)，需要適當(dāng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。

④保溫保濕法養(yǎng)護(hù)。

混凝土澆筑完成后，應(yīng)及時(shí)對(duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，并且要在混凝土內(nèi)部及外部合理布置測(cè)溫線，以便能時(shí)刻對(duì)混凝土內(nèi)外溫度變化進(jìn)行監(jiān)控，定性、定量地指導(dǎo)混凝土養(yǎng)護(hù)，控制混凝土的內(nèi)外溫差、降溫速率，防止大體積混凝土開(kāi)裂現(xiàn)象的出現(xiàn)?；炷两K凝后立即覆蓋塑料膜和保溫層。

⑤混凝土養(yǎng)護(hù)注意事項(xiàng)。

1）現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)測(cè)溫儀測(cè)得結(jié)果對(duì)基礎(chǔ)底板進(jìn)行指導(dǎo)養(yǎng)護(hù)，當(dāng)混凝土表面溫度與環(huán)境溫度的最大溫差小于20℃時(shí)且趨于穩(wěn)定后，可減少灑水次數(shù)。

2）底板混凝土強(qiáng)度小于1.2MPa時(shí)，不得上人作業(yè)。

3）當(dāng)里表溫差超過(guò)25℃時(shí)，需要對(duì)其進(jìn)行加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，增加保溫層厚度。

4）定期對(duì)基礎(chǔ)灑水養(yǎng)護(hù)，使基礎(chǔ)表面保持濕潤(rùn)狀態(tài)，干燥天氣時(shí)可頻繁灑水養(yǎng)護(hù)。

5）混凝土終凝后進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)。

6）混凝土澆筑體的內(nèi)外溫差不宜大于25℃。

7）混凝土澆筑體的降溫速率不宜大于2.0℃/d。

8）混凝土澆筑體表面溫度與環(huán)境溫度溫差不宜大于20℃。

4? 工程實(shí)例

本工程5#、6#、7#、11#、12#、13#樓采用天然地基，取第16層強(qiáng)風(fēng)化花崗巖作為持力層，基礎(chǔ)采用平板式筏板基礎(chǔ)，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)，地基承載力特征值為600/350kPa?；娱_(kāi)挖后墊層澆筑前應(yīng)及時(shí)通知勘察、設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)槽。若現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況與地質(zhì)報(bào)告不一致，應(yīng)及時(shí)通知設(shè)計(jì)院并做相應(yīng)的變更處理。若開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高未達(dá)到上述巖層，應(yīng)挖至上述巖層，超深部分以C15素混凝土墊至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

5? 結(jié)論

作為建筑工程的一部分，沿海地區(qū)淤泥質(zhì)土、軟土地基處理比較常見(jiàn)。在淤泥質(zhì)土、軟土地基的處理過(guò)程中，如果發(fā)生技術(shù)錯(cuò)誤，將會(huì)對(duì)整個(gè)建筑工程質(zhì)量造成嚴(yán)重影響。所以，與工程施工實(shí)際情況相結(jié)合，運(yùn)用合理、有效的地基處理技術(shù)，降低沉降發(fā)生幾率，能夠促進(jìn)保證工程質(zhì)量，減少經(jīng)濟(jì)損失，促進(jìn)建筑業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。本工程通過(guò)超深換填基礎(chǔ)加固方式，有效合理的降低沉降發(fā)生概率，有利保證本工程質(zhì)量，同時(shí)對(duì)淤泥質(zhì)土軟土地基處理提供了一定的參考與借鑒意義。

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作者簡(jiǎn)介：杜騰宇（1991-），男，山東滕州人，本科，土建工程師，研究方向?yàn)橥聊竟こ獭?/p>