浅谈地基处理技术在实际工程的应用

邹洪忠

摘    要：地基是地层的一部分，建筑工程基础设计中包括了对基础的设计和对地基的处理。地基处理的好坏将直接关系到整个工程的质量、工期及其造价。随着科学技术的不断进步，地基处理的方法也层出不穷，但是每种处理方法都有它的适用范围和局限性，没有一种方法万能的，因此地基处理方法的选择应该根据工程的实际情况，来选择合理的处理方法。

关键词：地基;基础;沉降;变形;强度;处理

1  引言

基础是建筑物和地基之间的连接体。基础把建筑物竖向体系传来的荷载传给地基，地基必须满足两个基本条件即：（1）强度条件、（2）变形条件;若强度不足，则视为软弱地基;若变形不满足，也同样视为软弱地基;必须采取措施对软弱地基进行处理后才能作为基础持力层，在初步计算时，最好先计算房屋结构的大致重量，并假设它均匀的分布在全部面积上，从而得到平均的荷载值，可以和地基本身的承载力相比较，即可以初步判断是否进行地基处理。强度条件——要求作用于地基的荷载不得超过地基的承载力，保证其不发生整体破坏;变形条件——控制基础的沉降不得超过地基的容许变形值，保证结构不因地基变形而破坏或影响其正常使用。常用的地基处理方法有：换填垫层法、强夯法、砂石桩法、振冲法、水泥土搅拌法、高压喷射注浆法、预压法、夯实水泥土桩法、水泥粉煤灰碎石桩法、石灰桩法、灰土挤密桩法和土挤密桩法、柱锤冲扩桩法、单液硅化法和碱液法等。

2  工程概况

某三层银行营业办公用房，位于临沧市沧源县境内，建筑高度12m，采用现浇钢筋混凝土框架结构，经过模型计算单位面积平均荷重约为16kN/㎡，最大柱脚标准组合轴力为1750kN;地勘显示在钻孔揭露的深度范围内，主要由冲洪积层（Q4pl）粉质粘土、圆砾;表层为第四系素填土（Q4ml）。现根据钻孔揭露结果，将20.4m深度范围内地基土层就其工程地质特征分层自上而下简述如图1。

①素填土：褐红色，干～稍湿，松散，新近堆积。主要由角砾、碎块石和粉质粘土组成，高压缩性土。层厚1.5m～2.1m，平均厚度1.92m。

②粉质粘土：棕灰色、灰色，稍湿～湿，可塑～可塑软塑状，无摇振反应，稍有光滑，干强度和韧性中～低等，含粒径约0.1cm～0.3cm，的角砾为5%～8%，呈棱角状、次棱角状，分布不均，压缩系数a1-2=0.603MPa-1，属高压缩性土。层厚1.8m～3.1m，平均厚度2.28m，顶板埋深1.5m～2.1m，地基土承载力特征值fak=110kPa。该土层在整个场地中均匀分布.

③圆砾：灰色、青灰色;稍密;饱和，含2～5cm圆砾约10%～25%，呈圆状、次圆状，中粗砂充填约30%，局部夹粉细砂，颗粒分布不均匀。顶板埋深3.8m～5.1m，地基土承载力特征值fak=200kPa，整个场地广泛分布。

根据地质勘察报告并且结合当地施工技术条件，本工程采用人工挖孔灌注桩基础，桩长在7m以内，均可以达到3层圆砾层作为桩端持力层，桩基平面布置如图2。

由于施工过程中施工单位没有进行施工试挖，而是全面开挖，在施工开挖桩长至4m左右发现地下水大量涌出，出现塌孔，护壁根本无法浇筑形成强度，这与地勘描述有较大出入，可以明显看到场地地下水埋深较浅，其拟作为持力层的3层圆砾层是主要含水层、孔隙发育，赋水性及透水性较强，水力影响半径较小，开挖时即使采取降、排水措施，也无法完成整个场地工程桩的施工。

基坑涌水比较严重，如图3所示。

3  处理方案

3.1  复合地基

对地基进行加芯搅拌处理，形成加芯搅拌桩复合地基，采用水泥土浆液深层搅拌桩作为复合地基竖向加强体，该法适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粘性土、粉土、饱和黄土、素填土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基，但是水泥搅拌桩受其搅拌能力的限制，该法在地基承载力大于140kPa的粘性土和粉土地基中的应用有一定难度。结合该场地实际土层分布情况，场地标高以下4m～5m均为粉质粘土：棕灰色、灰色，稍湿～湿，可塑～可塑软塑状，无摇振反应，稍有光滑，干强度和韧性中～低等，含粒径约0.1～0.3cm，的角礫为5%～8%，呈棱角状、次棱角状，分布不均，压缩系数a1-2=0.603MPa-1，属高压缩性土。层厚1.8m～3.1m，平均厚度2.28m，顶板埋深1.5m～2.1m，地基土承载力特征值fak=110kPa。该土层在整个场地中均匀分布，从技术上很符合深层搅拌桩的施工条件，按照云南省工程建设地方标淮《加芯搅拌桩技术规程 DBJ 53/T-19-2007》要求做计算设计，处理如图4。

技术要求：

（1）搅拌桩有效桩长 L≥6m，进入3层土1.5m.搅拌桩桩径 D=500mm;预制钢筋混凝土芯桩长度L=4m，上端截面240[×]240mm，下端截面140[×]140mm，为倒四方棱台形。芯桩混凝土强度等级为C25，桩身配筋414通长，箍筋6@200。

（2）搅拌桩固化剂选用强度等级为32.5的普通硅酸盐水泥，水泥掺入比暂定20%（待配比试验后进行调整），外掺剂按相关规范、规程及现场试桩后确定。

（3）设计参数：水泥土无侧限抗压强度1.50MPa;桩土面积置换率：12.0%。

（4）加芯搅拌桩单桩竖向承载力特征值 Ra=150kN、复合地基承载力特征值 Fspk=150kPa进行设计。单桩及复合地基承载力特征值应以现场载荷试验值为准，试验值若有出入时，应对设计桩数进行调整。

该处理方案，通过计算分析和处理类似的工程情况经验可知，是很容易满足地基的强度条件和变形条件要求，但是由于该方案技术要求相对严格，工序有一定复杂程度，工程造价相对偏高。

3.2  换填处理

换填垫层法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。其主要作用是提高地基承载力，减少沉降量，加速软弱土层的排水固结，防止冻胀和消除膨胀土的胀缩。考虑到该项目仅为三层结构，整個房屋荷重不大，采用换填处理后能满足下卧层验算及整体均匀变形，沉降差均在允许范围内，是可行的，作如图5布置。

技术要求：

（1）设计要求将1层素填土全部挖出至2层粉质粘土层，用2：1（砂：碎石）换填至设计标高，且要求换填厚度不得低于500mm。

（2）分层夯实，机械碾压夯实每层厚度小于300mm，为保证分层压实质量，应控制机械碾压速度;人工夯实部分每层厚度小于100mm。

（3）每层压实遍数通过实验达到地基土承载力特征值为准。

（4）施工含水量控制在8%～12%之间。

（5）压实系数不小于0.95。

（6）垫层的施工质量检验必须分层进行，应在每层的压实系数符合设计要求后再填上层土。

（7）未注事宜应严格按《建筑地基处理技术规范》要求执行。

经过现场勘查，严格控制换填深度，要求换填深度不低于0.5米不得大于3m，保证一个下限是为了处理后地基能具有相同或相近的土质物理参数，减小土体介质之间的差异，控制上限是为了保证回填质量，使之既能达到回填效果又能控制工程造价。

通过各方面的比较，最后选用了换填处理来解决该场地问题，通过施工阶段到主体断水的沉降观测，沉降量非常小而且均匀，事实证明该处理方式是合理可靠的。

4  结束语

在确定地基处理方案时，宜选取不同的多种方法进行比选，综合考虑结构的安全、适用、经济及当地施工技术条件。对复合地基而言，方案选择是针对不同土层性质、设计要求的承载力提高幅质，选取适宜的成桩工艺和竖向增强体材料。对换填而言，其换填材料、分层厚度、材料含水量、换填厚度都有一定适用要求。在地基处理设计时，还应考虑上部结构、基础和地基的共同作用，必要时应采取有效措施，加强上部结构的刚度和强度，以增加建筑物对地基不均匀变形的适应能力，最终满足设计和使用要求。

参考文献：

[1] GB 50007-2011.建筑地基基础设计规范[S].

[2] 建筑地基基础设计方法及实例分析.中国建筑工业出版社.

[3] 孙更生，郑大同.软土地基与地下工程[J].

[4] 地基基础设计计算与实例.人民交通出版社.

[5] 建筑地基处理技术规范[S].中国建筑工业出版社.

[6] 《地基及基础》第3版，中国建筑出版社.