淺述軟塑狀態(tài)下飽和土的地基處理

摘 要：通過工程實(shí)例對(duì)軟弱土地基進(jìn)行方案分析，并從經(jīng)濟(jì)、施工周期、施工實(shí)踐等方面對(duì)處理軟弱土地基進(jìn)行方案對(duì)比。

關(guān)鍵詞：軟土地基;CFG;剛性樁;PHC管樁;復(fù)合地基

中圖分類號(hào)：U44? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-6903（2022）07-0032-03

0 引言

軟土地基處理方案的選擇多種多樣。根據(jù)承載要求不同對(duì)地基處理的方案也會(huì)不同，如單純承載力不夠，傳統(tǒng)采用CFG等復(fù)合地基進(jìn)行處理;本文根據(jù)實(shí)際工程僅對(duì)軟塑狀態(tài)的飽和土，綜合多方對(duì)比，通過多方檢測(cè)結(jié)果論證剛性樁（PHC管樁）復(fù)合地基更優(yōu)于CFG復(fù)合地基。

1 工程概況

新建30 000 m3儲(chǔ)罐，設(shè)備類型為內(nèi)浮頂鋼結(jié)構(gòu)儲(chǔ)罐，罐壁高度19.8 m，基礎(chǔ)為鋼筋混凝土環(huán)墻，埋深約1 m，基底壓力約為230 kPa。

2 工程地質(zhì)條件

地基土主要工程性質(zhì)。

2.1 雜填土

土層厚度為0.3～0.8 m;建筑垃圾為主，巖性不均，土質(zhì)疏松，結(jié)構(gòu)松散雜亂，含有磚塊、混凝土、有機(jī)質(zhì)，應(yīng)全部挖除。

2.2 黃土狀土

土層厚度為0.9～2.2 m;壓縮系數(shù)平均值a1-2=0.57 MPa-1，屬高壓縮性土;天然孔隙比平均值e=0.892;天然含水率平均值w=22.0%;飽和度Sr=66.0%;液性指數(shù)平均值IL=0.30;具輕微濕陷性，fak=90 kPa。

2.3 黃土狀土

土層厚度為0.6～15 m;壓縮系數(shù)平均值a1-2=0.33 MPa-1，屬中壓縮性土;天然孔隙比平均值e=0.743;天然含水率平均值w=26.4%;飽和度平均值Sr=97.0%;液性指數(shù)平均值IL=0.80，fak=80 kPa。

2.4 -1粉土

壓縮系數(shù)平均值a1-2=0.34 MPa-1，屬中壓縮性土;天然孔隙比平均值e=0.744;天然含水率平均值w=26.4%;飽和度平均值Sr=96.0%;液性指數(shù)平均值IL=0.95，fak=70 kPa。

2.5 粉質(zhì)黏土

土層厚度為3.5～15 m;壓縮系數(shù)平均值a1-2=0.34 MPa-1，屬中壓縮性土;天然孔隙比平均值e=0.748;天然含水率平均值w=27.2%，飽和度平均值Sr=98.0%;液性指數(shù)平均值IL=0.73，fak=90 kPa。

2.6 粉質(zhì)黏土

土層厚度為8～10.2 m;壓縮系數(shù)平均值a1-2=0.34MPa-1，屬中壓縮性土;天然孔隙比平均值e=0.750;天然含水率平均值w=27.2%，飽和度平均值Sr=98.0%;液性指數(shù)平均值IL=0.76， fak=100 kPa。

2.7 粉質(zhì)黏土

土層厚度為7.1～10.1 m;壓縮系數(shù)平均值a1-2=0.32 MPa-1，屬中壓縮性土;天然孔隙比平均值e=0.746;天然含水率平均值w=27.2%，飽和度平均值Sr=98.0%;液性指數(shù)平均值IL=0.70，fak=110kPa。

2.8 粉質(zhì)黏土

土層厚度為10.2～13.3 m;壓縮系數(shù)平均值a1-2=0.30 MPa-1，屬中壓縮性土;天然孔隙比平均值e=0.710;天然含水率平均值w=25.7%，飽和度平均值Sr=98.0%;液性指數(shù)平均值IL=0.61，fak=120 kPa。

2.9 粉質(zhì)黏土

土層厚度為6.2～18.5 m;壓縮系數(shù)平均值a1-2=0.27 MPa-1，屬中壓縮性土;天然孔隙比平均值e=0.650;天然含水率平均值w=23.6%，飽和度平均值Sr=98.0%;液性指數(shù)平均值1L=0.38，fak=130 kPa。

地下水位埋深1.60～3.60 m，年變化幅度1.2 m左右。

3 擬建場區(qū)工程地質(zhì)分析

根據(jù)擬建場地內(nèi)各土層分布情況，第①層耕土，含大量植物根系物，土體性質(zhì)不好，應(yīng)挖除。

基底壓力要求230 kPa。其地基持力層主要為②、③按照《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)地基土承載力特征值進(jìn)行深、寬修正，修正結(jié)果不能滿足基底壓力的要求。因?yàn)榭紤]到承載力、地基沉降變形等問題，新建30 000 m3儲(chǔ)罐基礎(chǔ)不能采用天然地基，應(yīng)進(jìn)行地基處理或采用樁基礎(chǔ)方案。

3.1 墊層地基基礎(chǔ)方案分析

承載力較小的建筑物，采用整片砂石墊層，墊層厚度采用厚1.0 m的砂石墊層回填至設(shè)計(jì)標(biāo)高，墊層填料宜采用碎石、礫砂、粗砂、中砂等材料，砂石墊層的壓實(shí)系數(shù)不小于0.97，根據(jù)軟弱下臥層驗(yàn)算，不滿足承載力要求。因此不采用此方案。

3.2 水泥土攪拌樁復(fù)合地基方案分析

采用水泥土攪拌樁復(fù)合地基方案，根據(jù)場地地層分布情況，樁端設(shè)置在第④層粉質(zhì)黏土的中部，水泥土攪拌樁的施工工藝采用粉體攪拌法，樁徑500 mm，有效樁長為21，固化劑選用強(qiáng)度等級(jí)32.5級(jí)以上的普通硅酸鹽水泥，水泥摻入比宜為15%～20%。樁距2 m，水泥土攪拌樁施工完成后，應(yīng)在基底下鋪設(shè)厚度為30 cm的級(jí)配砂石褥墊層。

經(jīng)處理后的復(fù)合地基承載力為215 kPa.不能滿足地基承載力要求。因此不采用此方案。

3.3 粉煤灰碎石樁（CFG樁）復(fù)合地基

復(fù)合地基承載力估算：樁長為18～24 m，樁端土層選第④層粉質(zhì)黏土下部或第⑤層粉質(zhì)黏土中部，樁徑可選400 mm，樁間距1.2 m，采用等邊三角形布樁，樁頂上應(yīng)設(shè)置0.3 m厚的整片砂石墊層，預(yù)處理后水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）承載力特征值，見表1。

復(fù)合地基的設(shè)計(jì)、施工與檢測(cè)應(yīng)符合規(guī)范JGJ 79-2012第7章的有關(guān)規(guī)定，其最終承載力應(yīng)通過現(xiàn)場靜載荷試驗(yàn)確定。

荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合值按230 kPa采用，基底埋深d=-1.0 m，基地附加應(yīng)力p0=210.0 kPa，按荷載均勻分布，初步計(jì)算建筑物沉降量30.2～37 mm， 沉降差3.4 mm。

3.4 鉆孔灌注樁方案分析

樁端設(shè)置在第⑤層黃土狀土層底部或⑥層粉質(zhì)黏土底層，有效樁長可選25.0～36.0 m，鉆孔灌注樁樁徑600 mm。單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值估算，見表2。樁基沉降量估算56～63 mm， 沉降差7 mm。

成樁可行性分析：采用灌注樁基礎(chǔ)方案時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場鉆探資料、土工試驗(yàn)資料及場地地層分布情況，在第③層黃土狀土層和④層粉質(zhì)黏土層中存在軟塑狀態(tài)的飽和黃土，該兩層黃土土層軟塑狀態(tài)，壓縮系數(shù)較大，鉆孔成孔過程中應(yīng)注意③層黃土狀土層和④層粉質(zhì)黏土層的縮徑，采用合適配比的泥漿或化學(xué)漿液，或進(jìn)行預(yù)處理后成孔。水泥灌注過程中應(yīng) 緩慢提鉆避免抽吸作用引起塌孔，同時(shí)應(yīng)保證孔底沉渣不超過10 cm及樁身混凝土連續(xù)完整性。

3.5 靜壓樁方案分析

采用靜壓樁方案。樁端設(shè)置在第⑥層黃土狀土層上部或⑦層粉質(zhì)黏土層，有效樁長可選28.0～38.0 m，樁徑500 mm，

單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值估算，見表3。樁基沉降量估算42～46 mm， 沉降差4 mm。

成樁可行性分析：根據(jù)本次勘察鉆探結(jié)果，樁身通過的地層主要為粉質(zhì)黏土層，無砂層分布，成樁較易。在施工過程中應(yīng)注意樁間距應(yīng)滿足規(guī)范要求（不宜小于4 d），且靜壓樁制作時(shí)應(yīng)考慮場地土及地下水對(duì)建筑材料的弱～中等腐蝕性問題，應(yīng)嚴(yán)格控制樁基施工順序及成樁速度，防止管樁上浮，建議施工時(shí)應(yīng)隔樁跳打（相鄰樁的施工間隔時(shí)間不小于24 h）。

4 地基處理方案及現(xiàn)場試樁實(shí)驗(yàn)情況

根據(jù)建筑物荷載、地基土分布情況特征，施工周期和難易程度，本著經(jīng)濟(jì)合理的原則，地基處理方案為水泥粉煤灰碎石樁（CFG）復(fù)合地基。

現(xiàn)場2018年11月進(jìn)行現(xiàn)場CFG施工實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果：施工11根樁，在相鄰樁（樁間距約2～4 m）施工中出現(xiàn)前期已施工的樁下沉2～7 m，充盈系數(shù)為2～3。隨后進(jìn)行樁身完整性檢測(cè)。

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果判斷在第③層黃土狀土層和④層粉質(zhì)黏土層中存在軟塑狀態(tài)的飽和黃土，該兩層黃土土層軟塑狀態(tài)，壓縮系數(shù)較大，該層中容易形成串樁或糖葫蘆樁。

根據(jù)現(xiàn)場試樁結(jié)果CFG樁成樁難度高，且實(shí)際效果完全不能保證，不建議采用此方案進(jìn)行地基處理。以免后續(xù)工程樁再次出現(xiàn)此類情況。

5 地基處理方案對(duì)比

根據(jù)工程地質(zhì)文件及CFG現(xiàn)場施工實(shí)驗(yàn)，地基處理擬選用如下三種：

①旋噴樁進(jìn)行基礎(chǔ)處理預(yù)處理，之后再進(jìn)行預(yù)制樁處理。②因根據(jù)初勘資料設(shè)計(jì)的CFG成樁困難，因此采用預(yù)制砼管樁（剛性樁復(fù)合地基）。③最穩(wěn)妥的方案為預(yù)應(yīng)力混凝土管樁+承臺(tái)。

6 方案工程量經(jīng)濟(jì)對(duì)比（表4）

7 地基處理方案結(jié)論

根據(jù)上述對(duì)比，從工程造價(jià)、施工周期對(duì)比，成樁效果等綜合對(duì)比，采用采用剛性樁（PHC管樁）復(fù)合地基處理方案，并最終通過現(xiàn)場適用性。

因此在軟土地基處理中不能只考慮經(jīng)濟(jì)因素，技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)合理且施工便捷是工程建設(shè)的首選。

收稿日期：2022-05-20

作者簡介：李楊（1984—），女，遼寧鐵嶺人，本科，工程師，研究方向：建筑工程。