淺談城市綜合管廊施工中不良地基處理及試驗

朱寬 王思 楊鑫堯

中國機(jī)械工業(yè)第二建設(shè)工程有限公司 湖北武漢 430056

1 工程概況

宜昌市將軍路綜合管廊是點軍區(qū)的重要基礎(chǔ)市政設(shè)施，東起將軍路與江南二路，西起將軍路與南站支路，其綜合管廊設(shè)計樁號采用道路樁號設(shè)計，便于施工控制，設(shè)計起點樁號K4+118.34，終點樁號K3+006.2，總長約1.113km。綜合管廊設(shè)計外面輪廓寬10.1m，高度3.9m，頂板和底板厚度為0.45m，兩側(cè)壁厚0.4m，管廊內(nèi)中隔墻壁厚0.3m，中間檢修通道寬度為1.5m。

2 施工中常見不良地基技術(shù)難題及特點

在施工時地勘報告和施工圖中的地形地貌與現(xiàn)場的地形地貌往往有很大的差別，在本項目中設(shè)計圖中的地形地貌為河流是填方區(qū)，我司進(jìn)場前此地塊為棄土場，因此，此塊地成為了雜填土挖方區(qū)，最大開挖深度為8.5米，地質(zhì)復(fù)雜，土質(zhì)多樣化，有粉砂巖、含有機(jī)制土、建筑垃圾土、濕陷性黃土等等。

濕陷性黃土是一種特殊性質(zhì)的土，其土質(zhì)較均勻、結(jié)構(gòu)疏松、孔隙發(fā)育。在沒有受到雨水等浸濕時，一般強度較高，壓縮性較小。當(dāng)在一定壓力下受到雨水等浸濕，土質(zhì)的結(jié)構(gòu)會迅速被雨水破壞，產(chǎn)生較大附加下沉，土質(zhì)的整體強度迅速下降。土質(zhì)里面的有機(jī)質(zhì)土一般呈深褐色或者是黑色，當(dāng)土里面含水量變大時，土的壓縮性變大而且壓縮比例不均勻，經(jīng)常以夾層形式的構(gòu)造存在于粘性土層中。

雜填土也稱不良土，主要是我們?nèi)祟惿詈蜕a(chǎn)活動所遺留或堆放的垃圾土。一般分為三類：建筑垃圾土、生活垃圾土和工業(yè)垃圾土。不同類型和不同時間堆放的垃圾土很難用統(tǒng)一的強度指標(biāo)、壓縮指標(biāo)、滲透性指標(biāo)加以描述。雜填土的主要特點是無規(guī)劃堆積、成分復(fù)雜、性質(zhì)各異、厚薄不均、規(guī)律性差②。在較大外力力度的作用下容易發(fā)生沉降不均勻、變形等危害，從而影響建筑物的力學(xué)性能及結(jié)構(gòu)。同一建筑物場地表現(xiàn)不同，有壓縮性表現(xiàn)和強度特征的明顯不同，這樣就容易造成建筑物或構(gòu)筑物地基基礎(chǔ)的不均勻沉降，在施工過程中通常都需要進(jìn)行地基加固處理。

本工程開挖至設(shè)計標(biāo)高后，發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)土質(zhì)為含有機(jī)制土、建筑垃圾土、濕陷性黃土，地基承載力試驗直為100KPa，設(shè)計值為160KPa，實驗結(jié)論不合格。經(jīng)業(yè)主單位、設(shè)計單位、地勘單位、監(jiān)理等單位會議決定，因設(shè)計管廊距離道路紅線邊為0.5m，為保證管廊的基礎(chǔ)穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)安全，決定本項目管廊全段采用換土墊層法進(jìn)行碎石換填。

3 不良地基常見技術(shù)難題改進(jìn)

3.1 不良地基處理

經(jīng)過各參建單位慎重考慮和綜合意見，本項目采用碎石墊層，墊層的頂寬為管廊底板墊層寬度每邊寬出500mm，墊層的底寬取基礎(chǔ)同寬。同時厚度為1000mm。全部基礎(chǔ)碎石換填完成后采用淺層平板靜載荷試驗進(jìn)行換填后的檢測。

換填前，先將管廊基礎(chǔ)挖至設(shè)計要求的標(biāo)高和寬度，再進(jìn)行挖掉需要換填碎石高度的土，即設(shè)計管廊墊層下1米，挖掉需要換填的土不得超挖或者欠挖。本工程開挖方式采用機(jī)械開挖，機(jī)械開挖到設(shè)計換填標(biāo)高以上20cm土層用人工開挖，基礎(chǔ)兩側(cè)做好溝槽排水，保證地基不受雨水的擾動浸泡，保證基礎(chǔ)干燥施工，基礎(chǔ)溝槽開挖達(dá)到設(shè)計標(biāo)高后會同設(shè)計、監(jiān)理、建設(shè)、地勘等相關(guān)部門進(jìn)行驗槽。驗槽后回填碎石，采用機(jī)械換填，局部人工整平，機(jī)械換填時，及時測量換填的厚度及換填后的標(biāo)高，換填碎石的厚度和標(biāo)高符合要求后方可進(jìn)行下一段的換填。換填段全部換填完成后，會同監(jiān)理單位進(jìn)行換填后的標(biāo)高驗收，驗收合格后及時進(jìn)行淺層平板靜載荷試驗[1]。

3.2 淺層平板靜載荷試驗

選取其中樁號K3+060-K3+135段的K3+075、K3+080、K3+085三個點的檢測數(shù)據(jù)作為試驗，試驗如下：

3.2.1 試驗概況

地基類型：天然地基；檢測組數(shù)：3；基礎(chǔ)類型：筏板基礎(chǔ)；檢測方法：慢速維持荷載法；基礎(chǔ)持力層：回填土；加載裝置：壓重平臺；地基處理：碎石墊層換填、機(jī)械夯實；承壓板尺寸：1m×1m（承壓板寬度d=1000mm）；承載力設(shè)計值：160KPa；預(yù)定最大加載力：320KPa；試點決對標(biāo)高：K3+075:65.63、K3+080:65.68、K3+085:65.73

3.2.2 檢測要求

根據(jù)?建筑地基處理技術(shù)規(guī)范?（JGJ79-2012）和?建筑地基基礎(chǔ)檢測技術(shù)規(guī)范?（DB42/269-2003）要求，檢測數(shù)量每單位工程不應(yīng)小于3個點，同時對處理面積1000㎡以上的工程每100㎡至少有一個點，3000㎡以上工程，每300㎡至少應(yīng)有1點。本工程需要換填的碎石面積大于3000㎡，因此每300㎡至少應(yīng)有1點。

3.2.3 現(xiàn)場檢測

（1）加載方式?，F(xiàn)場試驗采用慢速維持荷載法。試驗荷載分級的目的是為讀取各種試驗數(shù)據(jù)提供必需的時間、便于觀察結(jié)構(gòu)變形情況和控制加載速度，祥見下表1。

表1 試驗荷載分級表

（2）荷載及沉降測量。荷載值通過壓力表測量，再由千斤頂?shù)臉?biāo)定曲線換算給出，試點沉降則通過承壓板四邊對稱架設(shè)的機(jī)械式百分表測量，所有百分表均用磁性表座固定于由腳手架鋼管構(gòu)成的基準(zhǔn)梁上，基準(zhǔn)梁在獨立的基準(zhǔn)樁上安裝，基準(zhǔn)樁按規(guī)范要求布設(shè)[2]。

（3）檢查設(shè)備?，F(xiàn)場檢測設(shè)備有千斤頂（型號：QFZ60T-10；量程：600KN），百分表4個（同一型號50mm；靈敏度：0-50mm）；壓力表（型號60MPa，量程：0-60MPa），檢測設(shè)備在使用前已進(jìn)行檢測，現(xiàn)場檢測設(shè)備都在檢定有效期內(nèi)。

（4）地基土荷載、沉降數(shù)據(jù)。單樁豎向靜載荷試驗匯總表記錄每個實驗點位的荷載加持情況和在荷載加持時基礎(chǔ)沉降變形狀況。反映了單樁豎向（抗壓）極限承載力，可以作為設(shè)計依據(jù)，或?qū)こ虡兜某休d力進(jìn)行抽樣檢驗和評價。每個實驗點位單樁豎向靜載試驗匯總詳見下表2、表3、表4。其中最大沉降量為作用在點上面荷載最大時累計沉降量；最大回彈量為最大累計沉降量減去作用在點上面荷載卸載至零后累計沉降量；回彈率等于最大回彈量除以最大沉降量乘以100%[3]。

表2 單樁豎向靜載試驗匯總表

表3 單樁豎向靜載試驗匯總表

表4 單樁豎向靜載試驗匯總表

（5）檢測結(jié)果。樁號K3+075、樁號K3+080、樁號K3+085三個試驗點試驗加載均達(dá)到預(yù)期最大試驗荷載是終止加載。試驗終止荷載均為321KPa，累計總沉降量分別為14.11mm、14.64mm、15.47mm，各試點均無明顯陡降段，于是終止加載進(jìn)行卸載觀測。

據(jù)DB42/269-2003，試點承載力特征值取s/b=0.010所相對應(yīng)的荷載，且其值不得大于加載量的一半。以上所敘的檢測結(jié)果見表5，其中殘余沉降為最大沉降量減去最大回彈量。

表5 檢測結(jié)果匯總表

本次試驗參加統(tǒng)計試驗點為3點（K3+075、K3+080、K3+085），地基承載力特征值為160KPa，符合設(shè)計要求。

4 結(jié)語

良好的地基是保證建筑物的結(jié)構(gòu)安全、使用功能不受周邊環(huán)境侵害的先決條件，只有地基牢固，才能保證建筑物的基礎(chǔ)穩(wěn)定，地基與基礎(chǔ)的穩(wěn)定，是建筑物的質(zhì)量和安全的主導(dǎo)作用和先決條件，地基和基礎(chǔ)的穩(wěn)固是建筑安全的最根本基礎(chǔ)。所以，面對不同的項目和不同的基礎(chǔ)環(huán)境，應(yīng)選用合理的施工方法和技術(shù)措施，并嚴(yán)格按施工設(shè)計圖紙的要求施工和施工驗收規(guī)范質(zhì)量要求來嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，合理安排施工工序和施工措施，確保施工過程中的每道工序的施工質(zhì)量，直至最終保證整個建筑工程的質(zhì)量安全。本文從不良土換土墊層法及淺層平板靜載荷試驗兩個方面分析了不良土基礎(chǔ)技術(shù)處理方法和試驗，對今后遇到不良土的項目提供了寶貴經(jīng)驗。