河岸場地某工程地基處理方案分析

肖吉松 耿榮華 李春輝

(青島緯測地理信息有限公司，山東 青島 266431)

靠近河流的河岸場地，通常因其地質(zhì)條件復(fù)雜，巖土層性狀差，地下水豐富，多存在填土層、軟土層、液化土層等工程建設(shè)不利因素，造成工程施工難度大、成本高、工期長，在地基處理和基礎(chǔ)工程方面這些不利條件造成的影響尤為明顯，甚至使建設(shè)成本與施工工期成倍增加，本文依托青島市黃島區(qū)張家樓鎮(zhèn)某河岸場地工程的地質(zhì)條件和特點，分析了幾種該地區(qū)常用的地基處理方法，并根據(jù)工程實際情況提出了相對合理的處理方案。

1 河岸場地地質(zhì)條件分析

通過地質(zhì)調(diào)查及地區(qū)工程經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，近河岸場地的巖土層分布和地質(zhì)情況存在一定的共同點和特殊性，簡述如下。①其地貌類型多為沖積平原，且地勢較平坦，起伏不大；②第四系土層分布較厚，下部基巖埋藏較深，且第四系土層中多存在液化土、淤泥或淤泥質(zhì)土、有機質(zhì)土等；③受人類活動影響較大，多經(jīng)回填、倒運、耕種等人工改造；④地下水埋藏較淺，水量豐富，與河流的水力聯(lián)系密切，受季節(jié)性降水影響較大；⑤地基均勻性與場地穩(wěn)定性差，巖土層壓縮性大，未經(jīng)嚴格處理極易產(chǎn)生基礎(chǔ)沉降。河岸場地的這些特點，給工程建設(shè)活動造成了很多困難和挑戰(zhàn)，為避免河岸場地的這些問題，設(shè)計人員通常選擇樁基礎(chǔ)，但樁基礎(chǔ)的施工工期長、成本高，對于結(jié)構(gòu)簡單、承載力要求較低的建筑物往往產(chǎn)生較大的資源浪費。

2 工程案例

2.1 工程概況

青島市黃島區(qū)張家樓鎮(zhèn)某廠區(qū)建設(shè)工程，該工程包含兩棟2層大跨度廠房，高度15.5m，一棟5層辦公樓，高度20.85m，廠房及辦公樓均為框架結(jié)構(gòu)，獨立基礎(chǔ)，設(shè)計承載力特征值要求不小于200kPa，擬建廠房內(nèi)包含大型冷庫，要求對地基變形量進行嚴格控制。該場地西側(cè)、北側(cè)為城市道路，南側(cè)為鄰區(qū)廠區(qū)，東側(cè)為生態(tài)景觀河流，嚴禁廢水排放和施工污染，河流寬度約50.0m，深度8.0m，常年蓄水，年平均水深2.0m。場地東側(cè)邊界線與河岸垂直距離約4.0～6.0m。

該河岸場地為沖積平原地貌，后經(jīng)人工回填改造，場區(qū)地面較平坦，地面標高最大值16.52m，最小值13.93m，地表相對高差最大2.59m。

2.2 工程地質(zhì)條件

依據(jù)勘察單位提供的勘察報告，場地環(huán)境類型為Ⅱ類，場地地下水類型主要是孔隙潛水，賦存于第四系土層孔隙中，富水性強、連續(xù)、水量大，穩(wěn)定水位埋深0.5～2.3m，穩(wěn)定水位標高12.63～14.52m，水位年變化幅度約1.5m，近3～5年最高水位約為15.0m。

該場地地質(zhì)條件復(fù)雜，揭露的主要地層包含9層，上部為第四系土層，包含填土、粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、砂土，下部為風(fēng)化花崗巖，埋藏較深。所包含的各巖土層及其力學(xué)性質(zhì)的評價見表1。

3 地基處理方案分析

根據(jù)該地區(qū)的工程經(jīng)驗及本河岸場地的地質(zhì)條件，綜合考慮了4種該地區(qū)常用的地基處理方式進行論證和分析，比對其施工特點和適用性。

3.1 換填墊層法

換填墊層適用于淺層軟弱土層或不均勻土層的地基處理，從技術(shù)可行性因素考慮及結(jié)合擬建場區(qū)周邊環(huán)境，換填墊層法施工可行[1]。相比其他地基處理方法具有施工簡便、費用低廉的特點，適用于埋深較淺、便于開挖施工的場地[2]，另外換填墊層法對周邊環(huán)境的影響較小，污染小。

該工程可選用級配砂石對①層素填土進行換填，換填壓實后保證壓實系數(shù)λ﹥0.97，承載力特征值fak可達200kPa以上，滿足設(shè)計承載力要求。但該場地存在③-1淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層，為軟弱下臥層，該層后期易產(chǎn)生固結(jié)沉降，應(yīng)進行處理。若采用換填墊層法對該層進行處理，則換填深度達到3.00～7.50m，十分不經(jīng)濟，應(yīng)作為備選方案。

表1 巖土層力學(xué)性質(zhì)表

3.2 強夯法

強夯法處理地基適用于碎石土、砂土、低飽和度的粉土與黏性土、濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基。強夯法具有加固效果顯著、適用土類廣、設(shè)備簡單、施工方便、節(jié)省勞力、施工工期短、節(jié)約材料、施工文明和施工費用低等優(yōu)點。從技術(shù)可行性因素考慮及結(jié)合擬建場區(qū)周邊環(huán)境，強夯法施工可行。

但該場地水位較高，穩(wěn)定水位埋深0.5～2.3m，強夯法施工前必須先進行降水。場地內(nèi)②-1層中粗砂，④粗砂層均為強透水層，且地下水豐富、連續(xù)、水量大，為保證較好的降水效果，需增加止水帷幕或采用降水井降水，因降水施工工期長，費用高，難度大，固強夯法在該場地條件下應(yīng)作為備選方案。

3.3 水泥土攪拌樁復(fù)合地基

水泥土攪拌樁適用于處理正常固結(jié)的淤泥、淤泥質(zhì)土、素填土、黏性土、粉土、粉細砂、中粗砂、飽和黃土等土層[1]。從技術(shù)可行性因素及場地巖土工程條件考慮，水泥土攪拌樁施工可行。

水泥土攪拌樁受施工工藝限制，施工過程中可能會產(chǎn)生大量的廢棄泥漿，須作好泥漿外運和處理工作，水泥土拌合過程中也會產(chǎn)生粉塵污染，場地東側(cè)距離河岸最小距離只有4.0m，一旦出現(xiàn)施工不當或跑漿、漏漿問題，不可避免對河流造成污染。水泥土攪拌樁地基處理方案應(yīng)慎重選用。

3.4 CFG復(fù)合地基

CFG復(fù)合地基適用于處理黏性土、粉土、砂土和自重固結(jié)已完成的素填土地基。選擇處理擬建建筑物基礎(chǔ)部分，可選擇第⑤層強風(fēng)化花崗巖為持力層，與樁間土體形成復(fù)合地基。選用CFG樁進行地基處理，可以有效地對軟土層進行加固、消除砂土層的液化可能性，同時對地基進行加固。結(jié)合擬建場區(qū)周邊環(huán)境及地層情況CFG復(fù)合地基處理方法可行。

4 CFG復(fù)合地基處理方案設(shè)計

根據(jù)本次勘察資料，樁長范圍內(nèi)有填土、粉質(zhì)黏土、中粗砂、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、粗砂、全風(fēng)化花崗巖，成樁過程中容易出現(xiàn)漏漿、縮徑等事故，但可通過提前對各土層進行適當有效加固處理及增加鋼護筒長度等有效措施進行解決，人工填土層可采用強夯或換填壓實處理。

(1)CFG樁設(shè)計參數(shù)的選用

巖土工程勘察報告提供的各巖土層有關(guān)地基技術(shù)參數(shù)見表1。

結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗，初步確定CFG樁樁徑500mm，樁間距1.2m，正三角形布樁，樁端進入持力層不小于1m，處理后樁間土承載力特征值可?、趯臃圪|(zhì)黏土天然地基承載力特征值，按140kPa取值。

(2)單樁承載力

以辦公樓地層情況為例，樁端至⑥層強風(fēng)化花崗巖，處理深度約11.0m；單樁水泥摻入量15%～17%，估算單樁承載力特征Ra值約為440kN。

(3)樁身強度驗算

(4)復(fù)合地基承載力

初步估算時按下式進行計算。

經(jīng)計算，復(fù)合地基承載力特征值為435kPa。

(5)復(fù)合地基變形計算[3]

復(fù)合地基沉降計算依據(jù)下述公式。

依據(jù)初步設(shè)計參數(shù)，計算地基處理深度范圍內(nèi)的變形量，最不利情況下變形量最大值為s=79.48mm，滿足規(guī)范要求。

通過CFG復(fù)合地基處理方案的初步設(shè)計，該方案處理后的地基承載力與變形量均能滿足擬建物的設(shè)計要求。

5 結(jié)語

河岸場地一般地質(zhì)條件復(fù)雜，巖土層力學(xué)性質(zhì)差，地下水豐富，存在多種工程建設(shè)不利因素，為基礎(chǔ)方案設(shè)計和施工帶來很多難題，因此河岸場地通常選擇樁基礎(chǔ)進行設(shè)計和施工，但樁基造價高、工期長，容易產(chǎn)生資源浪費。通過對本案例的場地條件和常用的地基處理方法進行深度分析，提出選用CFG樁地基處理方案，該方案造價低、施工快，經(jīng)初步設(shè)計可以在河岸場地應(yīng)用，并取得較好的地基處理效果。