回填土地基的加固措施及處置效果

孫君武

東風本田汽車有限公司 湖北 武漢 430074

引言

近年，隨著市政工程建設的快速發(fā)展，建構(gòu)筑物所處的工程地質(zhì)條件日趨復雜，如回填土具較大孔隙比和壓縮性，難以滿足工程需要，因此，開展回填土地基的加固處理措施是十分必要的。本文選取了新建汽車制造廠房作為案例，在該工程中具有的復雜地質(zhì)下運用綜合地基處理技術的實例，本著經(jīng)濟安全與便捷施工的原則來選取相應的施工方案，確保在經(jīng)濟優(yōu)化的條件下能夠達到相應的工程效果，得到綜合效益。

綜合上述，結(jié)合工作區(qū)的地質(zhì)條件，開展回填土地基的加固處理措施分析，得到適合處理本地區(qū)類似地基的一些規(guī)律和經(jīng)驗，以便為今后類似工程提供借鑒[1]。

1 工程概況

為滿足東風本田汽車有限公司在湖北省武漢經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)的生產(chǎn)需求，需擴建沖壓/焊裝聯(lián)合廠房，即本文工程實例為沖壓/焊裝聯(lián)合廠房，占地總面積約983280m2，并結(jié)合設計要求，將區(qū)內(nèi)建筑物的基本特征參數(shù)統(tǒng)計如表1所示。

表1 工作區(qū)內(nèi)的建構(gòu)筑物特征參數(shù)

據(jù)勘察成果，工作區(qū)的地質(zhì)概況如下：

1.1 地形地貌及地質(zhì)構(gòu)造

工作區(qū)原始地貌屬長江三級階地，其微地貌可進一步劃分為低壟崗和沖溝，后受人類工程活動影響，對工作區(qū)進行了人工開挖及回填，致使形成現(xiàn)有地形地貌，即場區(qū)高程間于24.20m～25.54m，相對較為平坦，地形起伏較小。

同時，據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，得區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造較為簡單，無斷裂通過，也無滑坡、崩塌和泥石流等不良地質(zhì)現(xiàn)象存在。

1.2 地層巖性

據(jù)鉆探成果，區(qū)內(nèi)地層主要有四個層組，且第④層又可分為二個亞層，各層的基本特征如下：

素填土①（Q4ml）：顏色雜亂，濕～飽和，松散～稍密，巖性主要為黏性土，多呈可塑～軟塑狀態(tài)，局部呈硬塑狀態(tài)，并含大量植物根系，回填時間約兩年，廣泛分布于工作區(qū)，層厚分布差異較大，多間于1.00～8.90 m。

粉質(zhì)黏土②（Q4al+pl）：灰褐色、黃褐色，具可塑狀，含少量鐵錳質(zhì)結(jié)核，在場區(qū)局部范圍內(nèi)可見，層厚間于0.00～2.20 m。

黏土③（Q3al+pl）：黃褐色、灰褐色，具可塑～硬塑狀，含少量高嶺土團塊，在場區(qū)局部范圍內(nèi)可見，層厚間于0.00～4.40 m。

黏土④-1（Q2al+pl）：棕紅色、黃褐色，具硬塑～堅硬狀，也少量高嶺土團塊，并在區(qū)內(nèi)廣泛分布，層厚間于4.30～13.90。

含角礫黏土④-2（Q2al+pl）：棕紅色、青灰色，具硬塑～堅硬狀，不僅含少量高嶺土團塊，還局部含5%～10%石英砂巖礫石，粒徑約2～20mm，平均粒徑約10mm，此層位于下部地層，未完全揭穿，最大厚度為17.00m。

通過現(xiàn)場取樣試驗，得到各土層的基本特征參數(shù)如表2所示。

表2 地層特征參數(shù)統(tǒng)計結(jié)果

1.3 水文條件

據(jù)區(qū)內(nèi)地層分布情況，得粉質(zhì)黏土②層、黏土③、④-1層和含角礫黏土④-2層屬相對隔水層，地下水含量較少，因此，地下水主要集中于素填土①層中，并按其賦存條件，主要為上層滯水，水位及水量具季節(jié)性變化特征；在鉆探期間測得上層滯水埋深間于1.10～3.20m，水位標高為21.62～23.71m，對工程具有較大影響[2]。

通過上述分析，得到工作區(qū)范圍內(nèi)的地質(zhì)條件較為復雜，難以滿足建構(gòu)筑物的基礎要求，需對其進行加固處理。

2 地基加固處理措施分析

基于工程概況，得工作區(qū)地質(zhì)條件較差，需對其進行加固處理，因此，該節(jié)重點結(jié)合區(qū)內(nèi)地層特征，先開展巖土工程性質(zhì)評價，再進行地基加固措施分析，分述如下：

2.1 巖土工程性質(zhì)評價

據(jù)鉆探資料，區(qū)內(nèi)巖土層共計四個層組，各層的巖土工程性質(zhì)如下：

素填土①層為新近回填，即其回填時間約兩年，使得其具結(jié)構(gòu)松散、密實度相對偏低的特點，屬欠固結(jié)狀態(tài)；同時，受原始地形地貌影響，該層土的均勻性差，滲透性較強，降雨易入滲，無法作為天然地基使用。

粉質(zhì)黏土②層具中等偏高壓縮性，承載力也一般，但據(jù)鉆探揭露，其在場區(qū)范圍內(nèi)并非廣泛分布，僅在局部范圍內(nèi)可見，因此也不宜作為持力層使用[3]。

黏土③層具有較高的承載力，壓縮性屬中等偏低，工程性質(zhì)相對較好，可作為天然地基，但其僅在局部范圍分布，難以廣泛作為持力層使用。

黏土④-1層具有較高的承載力和較低的壓縮性，工程性質(zhì)較好，且其廣泛分布于工作區(qū)，分布厚度相對較厚，因此，可作為天然地基持力層和樁基礎持力層。

含碎石粘土④-2層具有較高承載力和較低壓縮性，工程性質(zhì)也較好，但由于其埋深較大，僅適宜作為樁基礎持力層。

總體來說，工作區(qū)淺部地層的工程性質(zhì)相對較差，尤其素填土①層大面積分布，加之其填土時間較短，固結(jié)程度較低，可能由自重固結(jié)和地面荷載產(chǎn)生的壓縮沉降，致使地坪產(chǎn)生彎弧及開裂而影響建筑物的正常使用。因此，需對工作區(qū)淺部土體進行加固處理，以提升其工程性質(zhì)。

2.2 地基加固措施分析

結(jié)合工程實際，確定本工程的地基加固措施為“強夯+水泥土攪拌樁”，兩者的具體施工參數(shù)及流程分述如下：

2.2.1 強夯的施工參數(shù)及流程。

2.2.1.1 點夯的夯擊能具有兩種，即1500kN.m和3000kN，共計設計2093個夯擊點，其中，前者的夯點數(shù)為1009點，錘底靜壓值控制在30～35kPa，有效影響深度不小于4m；后者的夯點數(shù)為1084點，錘底靜壓值控制在40～50kPa，有效影響深度不小于5m。

2.2.1.2 在夯擊過程中，對夯點的暫停標準進行設置，即：最后連續(xù)2擊的平均夯沉量不大于5cm，但每個夯點的夯擊次數(shù)不應小于8次[4]。

2.2.1.3 由于上部填土巖性屬黏性土，在第一遍夯擊后，易形成超靜孔隙水壓力，因此，兩遍夯擊間應具合理的時間間隔，且其時間長短應由試夯確定，且不應少于2周。

2.2.1.4 點夯過程中，應保存野外記錄資料，并嚴格控制標高在25.1m左右，以保證場地平整。

2.2.1.5 在點夯過后，進行滿夯處理，滿夯單擊夯擊能為800kN.m，每個夯點2擊，滿夯總面積為61105m2，錘底靜壓應控制在15～20kPa；同時，滿夯過程也應保證場地標高，避免起伏差異過大。

2.2.2 水泥土攪拌樁的施工參數(shù)及流程。

2.2.2.1 在攪拌樁施工前，場地標高應平整至±0.00標高以下50cm左右，并在強夯施工驗收合格后再進行水泥土攪拌樁施工，共計設計44612根，合計總樁長為262572m。

2.2.2.2 在施工前，需保證放線準確，如樁位偏差≤50mm，垂直度偏差≤1%。

2.2.2.3 攪拌樁布置形式為正方形，樁徑為50cm，樁間距視現(xiàn)場條件確定，主要有三種形式，即布置邊長為0.8m、1m和1.2m，樁端持力層為黏土③層及黏土④-1層，且樁端進入持力層不應小于0.5m。

2.2.2.4 固化劑為水泥，強度等級為32.5級，水泥漿水灰比選用0.50～0.60；同時，在施工過程中，應保證加固范圍內(nèi)的攪拌次數(shù)不少于20次，且噴漿攪拌時間為30s。

2.2.2.5 在區(qū)內(nèi)建構(gòu)筑物施工前，應在攪拌樁處理范圍內(nèi)設置褥墊層，層厚30cm，材料采用，最大粒徑不大于20mm，夯填度不大于0.9。在水泥土攪拌樁施工過程中，其現(xiàn)場施工可見圖1、圖2[5]。

圖1 強夯現(xiàn)場施工

圖2 水泥土攪拌樁現(xiàn)場施工

3 地基加固措施的處置效果研究

在前述地基加固處理措施分析基礎上，再對其處置效果進行評價，以便為類似工程積累經(jīng)驗；同時，考慮到工后沉降是其處理效果的直觀體現(xiàn)，因此，提出利用工程沉降預測來進行地基加固處置效果研究。

在地基處理后，對其進行了工后沉降監(jiān)測，監(jiān)測頻率為2d/次，其中，沉降板1、2和4的監(jiān)測數(shù)據(jù)較為完善，共計得到27期的監(jiān)測成果，變形曲線如圖3所示。

圖3 地基處理后的變形曲線

通過上述變形監(jiān)測，得地基處理后的沉降變形值相對較小，且變形趨于穩(wěn)定方向發(fā)展，均滿足設計要求，說明地基處理措施是合理有效的[6]。

4 結(jié)束語

通過對沖壓/焊裝聯(lián)合廠房的地基處理措施分析和處置效果研究，主要得出如下結(jié)論：

工作區(qū)淺部地層的工程性質(zhì)相對較差，尤其素填土①層大面積分布，由于其填土時間較短，固結(jié)程度較低，易引發(fā)工程問題，因此，需對工作區(qū)淺部土體進行加固處理，以提升其工程性質(zhì)。

結(jié)合現(xiàn)場工程實際，確定“強夯+水泥土攪拌樁”的地基處理措施，其中，共設計2093個夯擊點和44612根攪拌樁，且合計總樁長為262572m。

通過地基處理后的工后變形預測分析，得出地基處理后的沉降變形值相對較小，且變形趨于穩(wěn)定方向發(fā)展，驗證了地基處理措施的合理性。