典型液化土地地基处理方案选择综合分析

乔 江 瀚

(山西中鼎物流集团有限公司，山西 晋中 030600)

1 工程概况及工程地质条件

工程选自位于山西省晋中市榆次区与开发区交界处的新建大型物流园。设计阶段，根据房屋结构、用途、规划位置及造价差异，在地基处理方案选择时，采用了二元复合地基、CFG、混凝土灌注桩等不同形式。

依据工程地质勘探报告[1]，该地区地层主要为第四系全新统人工堆积层和冲击地层覆盖，厚度大于50 m，岩性由黏质黄土、黏土、粉质黏土、粉土、粉砂、细砂等组成。地震液化在沿线分布较广，地下水位以下至20 m范围内粉砂、细砂及粉土层为地震液化土层，埋深3 m～20 m,地震液化层厚1.6 m～11.9 m，液化等级中等～严重，需采取地基处理措施消除。

2 地基处理方案

1)综合楼办公楼，地上8层，地下1层，框架剪力墙结构，地基处理采用碎石桩和预应力高强混凝土管桩二元复合地基，碎石桩桩径0.5 m,桩长20 m,桩间距1.5 m，按正方形布置；管桩桩径0.5 m,桩长12 m，桩间距1.5 m，碎石桩空隙插打管桩。

2)办事大厅，单层，框架剪力墙+球形网架结构，地基处理采用泥浆护壁钻孔灌注桩，桩径0.8 m,1 m，有效桩长不小于25 m，混凝土强度等级为C30。

3)作业办公楼，两层，钢混框架结构，地基处理选用CFG桩复合地基，CFG桩采用长螺旋钻中心压灌成桩，桩径0.6 m，桩长17 m，采用正方形布置。

3 处理方案原理分析

3.1 二元复合地基施工

该方案采用低强度的碎石桩加固液化地基可提高桩周土体密实度，减小土体的振密性；通过成桩时的排水，改善超静孔隙水压力消散条件，限制压力增长。利用管桩的增强效应和挤密效应，改善场地的地基承载力[2]。

3.2 钻孔灌注桩

该方案处理液化主要是利用灌注桩成桩长度可选范围广的优势，选择粉质黏土作持力层，桩身直接穿过液化土层。在计算单桩承载力时，除考虑上部结构正常荷载外，额外将液化土层极限侧阻力乘以土层液化折减系数加大设计承载力特征值，消除液化地基所带来的影响[3]。

3.3 CFG桩复合地基

该方案成桩工艺对桩间土无挤密作用，不能直接消除土中液化，但其桩体本身不会发生液化，通过提高桩体置换率，改变土层非液化部分比重，降低液化土对建筑物的危害。另一方面，CFG桩自身刚度较桩间土较大，由于应力集中作用，大部分力将由桩体承担，减弱不均匀沉降危害[4]。

4 处理方案技术特点分析

选用方案部分特点对比见表1。

表1 选用方案部分特点对比

5 处理方案检测结果分析

在完成上述施工后，利用桩间土标准管粗试验检测桩间土液化消除情况；单桩竖向抗压静载荷试验确定单桩竖向承载力特征值是否满足设计要求；复合地基静载荷试验确定复合地基承载力特征值是否满足设计要求。

1)二元复合地基进行桩间土标贯检测30孔，单桩竖向抗压静载试验桩4根，复合地基载荷试验3点，检测结果均满足设计要求，液化已全部消除。

2)钻孔灌注桩进行单桩竖向抗压静载试验桩3根，单桩竖向抗压承载力特征值为1 100 kN，满足设计要求，液化消除效果一般。

3)CFG桩复合地基进行复合地基增强体单桩静载荷试验桩3根，复合地基载荷试验3点，检测结果均满足设计要求，液化消除效果较明显。

6 处理方案优缺点及适用性

通过前三项分析，可发现二元复合地基，由于采用刚性—柔性组合成的复合地基，可在消除液化、湿陷性沉降的同时，提供较高的复合地基承载。但受限于两种类型桩不能同时作业，预应力管桩需在完成所有碎石桩的前提下进行施工，这就对相邻成品桩体保护提出比较高的要求。考虑到多种桩型所用的机具不同，施工过程中的机具调配较单一桩型频繁，整体施工周期较长。二元复合地基更适用于对消除地基土液化和对地基承载力有差异化需求的建筑，常见应用于大型储油罐或是场地液化相对严重的建筑工程中。

由于钻孔灌注桩的桩长、桩径选择范围大，单桩承载力是三种方案之中最大。目前该工艺技术成熟，可选择施工机具的型号众多，使其对施工场地地质要求较低，适合在各类地层施工，工程建设中适用性广。但其施工环节较多，致使影响其成桩质量因素偏多，施工过程质量卡控需特别关注。因钻孔产生的泥浆若处置不利易造成环境污染，现场还需单独设置泥浆池、沉淀池等设施，众多因素造成钻孔灌注桩造价较高。目前钻孔灌注桩在地基处理方案中占据重要地位，在超高层、高层房屋建筑及桥梁工程较为常见。

CFG桩复合地基显著特点是施工速度快、成桩效率较高，施工过程中无振动、低噪声、轻污染；但受桩架高度及动能的制约，桩长选择范围小，常见有效的桩长均控制在25 m范围内，处理后的地基最大承载力相对前两种方案较小；CFG桩无需配筋，同时利用工业废料——粉煤灰做桩体材料，与其他桩型相比，造价低，经济效益显著，适用于多层和小高层建筑。

7 结语

本文通过对工程实例进行分析，结果表明，采用二元复合地基、CFG桩、钻孔灌注桩加固地基均可以提高地基土的抗液化性能，降低液化土地质引起的不良影响。

通过对三种方案技术特点及成桩检测结果对比、分析，得出三种典型液化土地地基处理方案适用工程类型。本文成果对建设单位在审查设计方案、控制投资及编制指导下施工组织设计时，充分考虑工程质量、安全、工期、投资、环保和稳定的目标要求的前提下，选定适宜的处理方案，提供些许参考。