第一篇：軟弱膨脹土的地基處理與實(shí)例分析

軟弱膨脹土的地基處理與實(shí)例分析

摘要：軟弱膨脹土地基是一種比較特殊的地基。當(dāng)利用這種土作為建筑物地基時(shí)，必須采取必要的處理措施，以消除土的膨脹潛勢(shì)。處理措施一般分深層和淺層處理，本文通過工程實(shí)例，分析了不同建（構(gòu)）筑物在相同的地質(zhì)條件下的幾種處理方法。

關(guān)鍵詞：膨脹土地基處理灌注樁砂石墊層砂包基礎(chǔ)1概述膨脹土系指粘粒成分主要由強(qiáng)親水性礦物組成，具有吸水膨脹和失水收縮特性的粘性土。由于膨脹性土?xí)驗(yàn)橥林泻康淖兓l(fā)生相應(yīng)的膨脹或收縮變形，特別是在場(chǎng)地膨脹性土層厚度不一，均勻性不

一、不同部位處含水量的變化以及建筑物基底壓力不等等原因時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致地基土不均勻的隆起或下陷，使得建筑物產(chǎn)生墻體開裂、地面隆起或下陷等破壞。因此，必須對(duì)膨脹性土場(chǎng)地進(jìn)行處理，以滿足自由膨脹率δef均小于0.4的要求。2軟弱膨脹土地基處理的一般原則膨脹土地基的處理應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、地基的脹縮等級(jí)、場(chǎng)地的工程地質(zhì)及水文地質(zhì)情況和建筑物結(jié)構(gòu)類型等。結(jié)合建筑經(jīng)驗(yàn)和施工條件，因地制宜采取治理措施。如果能夠采用換填非膨脹土或采取化學(xué)等方法，從根本上改變地基土的性質(zhì)，則是根治的最好方法。如果用樁基或深埋的

辦法，使基礎(chǔ)落到含水量較穩(wěn)定的土層，就能大大減少建筑物的危害；對(duì)于上部荷重較輕的小型建（構(gòu)）筑物，亦可淺埋基礎(chǔ)但必須避免擾動(dòng)下部膨脹土。由此可知，軟弱膨脹土地基的處理應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地土脹縮性能、水文地質(zhì)條件，考慮具體建筑物適應(yīng)變形的能力，采取相應(yīng)的處理措施。同時(shí)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體變形能力，切斷基底下外界滲水條件，以保證地基的穩(wěn)定性。3工程實(shí)例3.1工程概況云南個(gè)舊電解鋁廠位于云南省個(gè)舊市大屯鎮(zhèn)，地面絕對(duì)標(biāo)高為1293.6~1297.57m，地形平坦。在地貌上場(chǎng)地屬于盆地邊緣平坦地貌。據(jù)地質(zhì)勘察資料，本場(chǎng)地為膨脹性填土場(chǎng)地。各地層由上而下為：①1層填土（Qm1）：褐紅色，稍濕，稍密~中密，主要由灰?guī)r碎石、角礫及粘土等組成，層厚0.5~1米。①2層耕植土（Qm1）：褐紅色，稍濕~濕，松散，含植物根系。層厚0.4~0.5米。②1層粘土（Qa1+p1）：褐紅色，可塑狀態(tài)，局部硬塑或軟塑，局部含砂巖圓礫，局部夾薄層圓礫、礫砂，成分主要為砂巖。層厚0.5~2.10米。②2層卵石（Qa1+p1）：褐紅色、褐灰色，稍濕~濕，稍密，砂及粘土充填。層厚1.20~1.30米。③1層粘土（Qp1+1）：黑灰色、灰色、灰黃色，可塑狀態(tài)，局部軟塑狀態(tài)，局部含砂、礫石，次棱角狀，頂部偶見動(dòng)物殘骸，夾細(xì)砂、中砂。層厚3.2~8.4米。③2層中砂（Qp1+1）：灰色、淺灰色、灰黃色，很濕，松散~稍密，分選性較差，含卵石、圓礫，次棱角狀，含量5~10%，含粘粒。④1層粘土（Qa1+p1）：

黃綠色、淺黃色，可塑~硬塑狀態(tài)，局部含少量碎石、角礫。層厚0.6~4.80米。④2層中砂（Qa1+p1）：淺灰色、灰色、黃綠色，濕，稍密~中密，分選性一般，含圓礫、卵石，含量3~10%，含粘粒。層厚0.6~2.9米。④層粘土（Qa1+p1）：淺黃色、褐黃色、黃綠色，硬塑狀態(tài)，局部可塑或硬塑狀態(tài)，含碎石、圓礫，含量約5%左右，局部夾粉質(zhì)粘土。鉆孔未揭穿，層頂埋深6.00~13.40米。本場(chǎng)地地下水穩(wěn)定埋深0~1.3米。上述各土層的物理力學(xué)指標(biāo)見表1，各土層的容許承載力見表2。表1各主要土層主要物理力學(xué)指標(biāo)表土層編號(hào)土層名稱天然含水量（%）重力密度rKN/m3含水比aW孔隙比e液性指數(shù)IL壓縮系數(shù)a1-2MPa-1壓縮模量Es1-2MPa粘聚力CkkPa內(nèi)磨擦角Φk度②1粘土34190.760.960.40.44.9459.5③1粘土3318.80.660.910.30.454.7359.2③2中砂20.8④1粘土2520.50.490.670.050.29.08014④

2細(xì)

砂

④

粘

土2320.40.550.660.060.29.07513.5表2各層土的承載力標(biāo)準(zhǔn)值土層編號(hào)土層名稱土的狀態(tài)地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值（KPa）①1填土稍密70①2耕植土松散②1粘土可塑135②2卵石稍密180③1粘土可塑140③2中砂松散~稍密150③3礫石中密~密實(shí)250④1粘土可塑~硬塑240④2細(xì)砂稍密~中密135④粘土硬塑2403.2地基處理方案的選擇因全廠新建建筑物較多，結(jié)構(gòu)型式多樣，對(duì)不均勻脹縮變形的適應(yīng)能力和使用要求均不同。因此慎重研究比較，合理選擇運(yùn)用地基處理方案，對(duì)于保證

建筑物安全可靠，節(jié)省投資，加快工程進(jìn)度都具有十分具有重要的意義。3.2.1電解車間3.2.1.1概況電解車間全長(zhǎng)313.0米，柱距6.2米，跨度24.0米，鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)，屋架下弦標(biāo)高16.0米，軌頂標(biāo)高9.15米，車間內(nèi)設(shè)有標(biāo)高為2.4米鋼筋混凝土操作平臺(tái)，操作荷載50KN/m2,兩臺(tái)電解鋁多功能起重機(jī)及一臺(tái)20t普通天車，多功能起重機(jī)最大輪壓Pmax為410KN。3.2.1.2地基處理方案的選擇根據(jù)本工程框架內(nèi)力分析結(jié)果，各柱腳內(nèi)力為N=3940kN,M=2200KN.m,V=141KN?；A(chǔ)方案選擇如下：方案一：砂石墊層法。能夠充分利用天然地基強(qiáng)度，減少基底附加應(yīng)力和調(diào)整基礎(chǔ)變形沉降，較深層處理經(jīng)濟(jì)，且施工機(jī)具簡(jiǎn)單，材料來源廣，通常是一種優(yōu)先考慮的地基處理方案。由于本場(chǎng)地地下水位高，且與電解區(qū)域內(nèi)凈化系統(tǒng)除塵煙道較近，煙道開挖較深，如采用本處理方法使得基槽開挖較寬較深，不利于機(jī)械碾壓，如果采用人工分層夯實(shí)，質(zhì)量不易保證，往往壓實(shí)系數(shù)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，施工工期較長(zhǎng)，由于該地區(qū)雨量豐富，工期拖延會(huì)給工程地基處理及基礎(chǔ)的施工質(zhì)量造成不利影響，且砂石用量較大。方案二：沉管灌注樁。該樁單價(jià)低，施工快。但根據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告，沉管灌注樁端阻力小，所需樁數(shù)多，因而對(duì)上部土層的破壞較為嚴(yán)重，且該樁的成樁質(zhì)量人為因素很大，容易產(chǎn)生質(zhì)量缺陷樁。方案三：人工挖孔護(hù)壁灌注樁。該處理方案施工簡(jiǎn)單，機(jī)具設(shè)備少，進(jìn)度快，成本低，也能有效地克服膨脹土對(duì)建筑物的危害。根據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告，人工挖孔護(hù)壁灌注樁樁端阻力大，通過擴(kuò)底等技術(shù)處理，可節(jié)約樁數(shù)量，根據(jù)當(dāng)?shù)厝肆η闆r，可大面積開挖施工，以加快施工進(jìn)度。經(jīng)過技術(shù)及經(jīng)濟(jì)分析比較，本工程采用人工挖孔護(hù)壁灌注樁。由于樁的長(zhǎng)度主要取決于地層的結(jié)構(gòu)和上部結(jié)構(gòu)傳下來的荷載，加上機(jī)械器具的因素，本工程采用Φ800人工挖孔護(hù)壁灌注樁，擴(kuò)底直徑為1.7m。3.2.1.3試樁及分析為了驗(yàn)證人工挖孔擴(kuò)底樁在本工程的適宜程度，在本場(chǎng)地做了兩組挖孔樁的試樁。分析以上兩組P—S曲線可得出單樁極限承載力可取為3200kN，滿足設(shè)計(jì)要求。由此可見，采用人工挖孔擴(kuò)底樁對(duì)本工程是適宜的。3.2.250米磚煙囪3.2.2.1地基處理方案的選擇根據(jù)當(dāng)?shù)靥幚砼蛎浲恋慕?jīng)驗(yàn)，工程采用樁基較為穩(wěn)妥。但根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況，該煙囪位于電解區(qū)域內(nèi)，周邊建（構(gòu)）筑物已基本完工，如采用樁基，施工周期要加長(zhǎng)，且工程造價(jià)也要提高。如果將基礎(chǔ)深埋，即把基礎(chǔ)直接座在第④層土上。這種方法雖然施工簡(jiǎn)單，但基礎(chǔ)高度需加高3米，不僅增加了基礎(chǔ)的造價(jià)，且對(duì)周邊建（構(gòu)）筑物也有一定影響，同時(shí)，對(duì)下部膨脹土層擾動(dòng)過大。經(jīng)過分析比較，決定采用換填級(jí)配良好的砂石墊層。3.2.2.2砂石墊層的設(shè)計(jì)參數(shù)3.2.2.2.1配合比設(shè)計(jì)根據(jù)當(dāng)?shù)匾酝笆瘔|層級(jí)配的配比經(jīng)驗(yàn)，決定選用表3所示的重量比砂石級(jí)配，并進(jìn)行了室內(nèi)壓縮試驗(yàn)。試驗(yàn)表明，該級(jí)配 的砂石，室內(nèi)壓實(shí)下取得了較好的密實(shí)度。表3顆粒組成（%）干重度γd（kN/m3）壓縮系數(shù)a1-2（kPa-1）壓縮模量Es（1-2）（kPa）粒徑（mm）50~2020~5砂松散狀態(tài)45.030.025.019壓

縮

狀

態(tài)42.132.025.926.34×10-533.4×1043.2.2.2.2墊層厚度的確定根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ7-89）及《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-91）的規(guī)定，經(jīng)計(jì)算本工程墊層厚度取1.2m，寬度寬出基礎(chǔ)邊緣1.0米。3.2.2.3砂石墊層的施工在砂石墊層施工前，作為持力層的膨脹土層應(yīng)避免人為擾動(dòng)。級(jí)配填料在摻加總重4.5%的水后，以攪拌機(jī)攪拌均勻，并以0.3~0.5米的厚度分層鋪墊。然后采用120kN的振動(dòng)碾壓機(jī)振碾，碾壓時(shí)采取分條疊合搭接，每次重疊1/2的碾輪，縱橫交錯(cuò)，重疊振壓各四遍。墊層碾壓結(jié)束后，對(duì)墊層進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)，經(jīng)測(cè)定，砂石墊層的壓實(shí)系數(shù)λc＞0.95.滿足規(guī)范要求，可以做為本構(gòu)筑物的地基。3.2.3單層附屬建筑對(duì)于場(chǎng)地內(nèi)單層附屬建筑，由于其上部結(jié)構(gòu)荷載較小，設(shè)計(jì)采用了砂包基礎(chǔ)的處理形式。由于砂包基礎(chǔ)能釋放地裂應(yīng)力，在膨脹土發(fā)育地區(qū)，中等脹縮性土地基，采用砂包基礎(chǔ)、地基梁、梁下油氈滑動(dòng)層以及加寬散水坡四者相結(jié)合的處理措施，能夠取得良好效果。砂采用中砂或當(dāng)?shù)刈匀患?jí)配土加石，基礎(chǔ)下處理厚度不小于300mm，每邊寬出基礎(chǔ)寬度不小于250mm。通過對(duì)已建成建筑物的沉降觀測(cè)，平均沉降

量為50~70mm，相對(duì)傾斜僅為0.01%~0.32%，完全滿足功能使用要求。4結(jié)論基礎(chǔ)的型式很多，設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)上部結(jié)構(gòu)特性、工程地質(zhì)、施工條件、環(huán)境條件、施工工期、經(jīng)濟(jì)條件和材料市場(chǎng)價(jià)格等方面的因素進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，選擇既適應(yīng)上部結(jié)構(gòu)使用要求，又經(jīng)濟(jì)可行的地基處理方案。地基處理的方法很多，但不管采用何種方法，處理后的建筑場(chǎng)地必須滿足強(qiáng)度、變形、動(dòng)力穩(wěn)定、透水性及特殊土地基穩(wěn)定性的要求。

第二篇：軟弱粘土地基處理方案的分析

軟弱粘土地基處理方案的分析

（河北省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，河北石家莊050031）

[摘 要] 文章論述了滄州等地變電站設(shè)計(jì)過程中所遇到的軟土地基處理施工方案，對(duì)軟基加固方法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，并提出了適合該區(qū)域軟基處理的最佳方案，從而達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)、保證建筑結(jié)構(gòu)的安全可靠、減小工程投資的目的。

關(guān)鍵詞：軟弱地基

處理方案

加固



1、前 言

就河北省南部電網(wǎng)而言，滄州等地變電站，屬于軟土地基。它是由海洋變陸地和陸地變海洋多次反復(fù)而成。其間黃河入?？谟商旖蛑饾u南遷，從黃河及其它河流上游攜帶大量泥沙，入海時(shí)沉積造陸，使陸地向海區(qū)延伸，構(gòu)成了這一特殊的復(fù)雜陸域。由大量工程地質(zhì)勘察資料證實(shí)，從地表至地下20 m 范圍內(nèi)均屬近代海陸交替互相沉積的軟弱土層，在-5 m～-15 m高程范圍內(nèi)多由淤泥質(zhì)土組成，其含水量高，孔隙比大，天然容重低，土質(zhì)很軟。本文就滄州等地變電站的軟土工程狀況，提出一個(gè)較全面的評(píng)估和介紹，并就軟基處理施工方案的選擇做出分析比較，以供參考。

2、軟土地基處理的方案選擇

習(xí)慣上，把淤泥、淤泥質(zhì)土以及天然強(qiáng)度低、壓縮性高、透水性小的粘性土總稱為軟土。軟土地基處理的目的在于使低強(qiáng)度的土體達(dá)到穩(wěn)定，并滿足一定的沉降要求。在地基處理中，由于建筑物的種類很多。故需要進(jìn)行地基處理的因素很多，而地基處理的方法也很多，主要包括換填、預(yù)壓、擠密、固化及樁基礎(chǔ)等處理方法。地基處理方案的選擇，不但要考慮到地基的土質(zhì)及其變化情況，還要考慮建筑物的重要性、上部結(jié)構(gòu)形式、荷載分布情況、基礎(chǔ)類型、場(chǎng)地環(huán)境以及施工方法及周期等。所有的地基處理方法從總體上分為2類，即淺基處理與深基處理。由于使用天然地基是較為節(jié)省的方法，因此在決定對(duì)地基進(jìn)行處理之前，應(yīng)對(duì)上述諸多因素加以考慮，并優(yōu)先考慮選用能充分利用天然地基的處理方案，以降低造價(jià)。

對(duì)于較低層建筑，比如3、4層的變電站主控樓及綜合樓，盡管軟土地基的強(qiáng)度很低，地基承載力僅有60 kPa，仍可充分發(fā)揮其潛力，可選用淺基礎(chǔ)。提高該類地基強(qiáng)度的方法以墊層、預(yù)壓為首選。對(duì)8層以上的屋內(nèi)變電站來說，使用較多且效果較好當(dāng)屬樁基礎(chǔ)，屬深基礎(chǔ)范疇。但是，對(duì)5～7層的配電樓基礎(chǔ)的選擇，則是人們爭(zhēng)論的焦點(diǎn)。另外，在處理方案確定之前，既要考慮建筑物自身的安全，還要從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)對(duì)工程進(jìn)行可行性評(píng)估。

2.1換填法

換填法也稱為墊層法，就是把地基上部一定范圍內(nèi)不符合要求的軟弱土挖去，換填強(qiáng)度較大，壓縮性較小的材料，如砂、碎石、礦渣或土等材料并加工夯實(shí)做成墊層，也有用灰土、素土等作為墊層的。

秦皇島五里臺(tái)變電站主控樓基坑進(jìn)行輕便觸探時(shí)，發(fā)現(xiàn)基坑的西端極軟，承載力不足40 kPa，據(jù)調(diào)查該區(qū)原是回填后的污水排放坑。當(dāng)時(shí)采用了將該處淤泥清凈，然后回填素土進(jìn)行夯實(shí)的做法。在清除過程中，發(fā)現(xiàn)該處淤泥分布在-1.5 m～-4.0 m范圍內(nèi)，但由于場(chǎng)地十分狹小，不適于大開挖，經(jīng)計(jì)算決定挖至-3.0 m，改做砂墊層至-2.0 m處，又做素土墊層至基底，并對(duì)基礎(chǔ)稍做變更。該工程完工至今完好無恙。

位于天津大港的小王莊變電所，所址地區(qū)地層為第四系全新統(tǒng)濱海相沖積物，巖性以粉土和粘性土為主，表層為雜填土、粉質(zhì)粘土，下層為淤泥質(zhì)粉土，承載力為70 kPa，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)各個(gè)生產(chǎn)建筑物包括配電室、中央控制室以及電氣設(shè)備所處位置、荷載進(jìn)行計(jì)算分析，對(duì)重要的設(shè)備基礎(chǔ)、各個(gè)生產(chǎn)建筑物以及對(duì)變形要求較高的設(shè)備基礎(chǔ)采用砂墊層處理，砂墊層采用中、粗砂填料，各基礎(chǔ)側(cè)壁也采用中砂分層回填，從而確保了設(shè)備的安全運(yùn)行。

該方法的最大優(yōu)點(diǎn)就是簡(jiǎn)便易行，但是挖除原地基軟弱土的深度小于3 m是可行的。如果挖土深度過大則不經(jīng)濟(jì)。在這種情況下考慮采用其他方法或是結(jié)合其他方法對(duì)軟土地基進(jìn)行處理是比較明智的。

回填材料多種多樣，也可用回收的工業(yè)廢渣。近年來，有些工程采用輕質(zhì)材料比如粉煤灰作為回填物，其特點(diǎn)在于“輕”。用這種材料可同時(shí)解決承載力及沉降問題。

2.2 預(yù)壓法

預(yù)壓法是在修造建筑物之前，用與設(shè)計(jì)相同或略大的荷載亦稱為預(yù)壓荷重如土、砂、石料等，也可利用大氣壓力作為預(yù)壓荷載，使地基強(qiáng)迫壓密沉陷，以提高地基的強(qiáng)度，減少建筑物的后期沉降量。待強(qiáng)度變形達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，將預(yù)壓荷載搬走，而后在經(jīng)預(yù)壓過的地基上修建建筑物。如地質(zhì)條件適用，也可用布設(shè)砂井或降低地下水位的方法，使所得效果更佳。預(yù)壓法適用于軟弱的正常固結(jié)或輕度超固結(jié)的粉土、粘土或有機(jī)土地基。

加載預(yù)壓法為常用方法，值得提出的是真空井點(diǎn)預(yù)壓法。該法自五十年代提出后，由于密封、工藝設(shè)備問題沒有解決好，很長(zhǎng)時(shí)間未能在工程中得到成功應(yīng)用，直到八十年代初才對(duì)該法的預(yù)壓機(jī)理及工程實(shí)踐進(jìn)行了深入研究，使之在生產(chǎn)中得以推廣應(yīng)用，我國沿海地區(qū)的港口碼頭軟基加固大多采用該法。但是，該方法加固軟基所需時(shí)間較長(zhǎng)，按傳統(tǒng)的加固方式施工周期為4～5個(gè)月，又由于砂井阻力的存在，使得加固效果隨深度的增加而逐漸降低。為研究如何改善真空預(yù)壓效果而進(jìn)行的室內(nèi)模型實(shí)驗(yàn)表明：負(fù)壓源下移后，可有效改善預(yù)壓效果，顯著縮短加固周期，并證實(shí)了在砂井底抽真空可有效減輕砂井阻力的影響。當(dāng)然，這一結(jié)論的得出還僅限于室內(nèi)模型實(shí)驗(yàn)上。

2.3 擠密法

擠密顧名思義即為增加其密實(shí)度，用密實(shí)方法使基土的孔隙減小。在工程中常見的有重錘夯實(shí)法、強(qiáng)夯法、擠密砂柱法和碎石樁法。前兩者系沖擊功法，后兩者為振動(dòng)功法。

重錘夯實(shí)法是利用起重機(jī)械將錘提到一定高度，然后自然落下，多次反復(fù)夯擊對(duì)地基進(jìn)行加固。傳統(tǒng)的重錘夯實(shí)法只適應(yīng)于軟基的淺層壓密，其加固效果遠(yuǎn)不如強(qiáng)夯法。強(qiáng)夯法是一種快速加固軟基的方法，亦名動(dòng)力固結(jié)法。是利用高沖擊功使基土產(chǎn)生液化或觸變后變密。

河北南部電網(wǎng)的兆通變電站就是使用的這種方法。此變電站地處滹沱河南岸的二級(jí)階地上，階地上部一、二土層為近代Q4沖洪積層，下部三層及以下為Q3沉積。所區(qū)7.0 m以上均為壓縮性較高的新近堆積非自重濕陷性黃土，-2.6～7.0 m一層輕亞粘土在7度地震時(shí)要發(fā)生液化，經(jīng)強(qiáng)夯后的振動(dòng)測(cè)試分析報(bào)告得知：場(chǎng)地地基土可作為天然地基使用，各層土均可作為建筑物基礎(chǔ)的持力層。地基土強(qiáng)夯后，經(jīng)取80個(gè)厚狀土試樣浸水實(shí)驗(yàn)，其相對(duì)濕陷系數(shù)均小于0.002，土的性質(zhì)已發(fā)生變化，濕陷性已被消除。7度地震時(shí)也不會(huì)發(fā)生液化。

由于強(qiáng)夯法在工程中要考慮噪音及震動(dòng)影響，使得這種方法在應(yīng)用時(shí)受到很多限制，當(dāng)人們不得不選用擠密法時(shí)，往往將方案偏向于擠密砂樁或碎石樁。但是，長(zhǎng)期的工程實(shí)踐表明，在沿海軟土地區(qū)采用碎石樁不僅不經(jīng)濟(jì)，也沒有多大效果。秦皇島的涉外辦公樓采用碎石樁進(jìn)行地基處理，竣工數(shù)月后的檢測(cè)結(jié)果很不理想。樁身具有一定強(qiáng)度，而樁間土的強(qiáng)度仍停留在原來水平上，擠密效果無從談起。在對(duì)天津小王莊變電所附近區(qū)域地基處理的調(diào)研中得知：滄州某煉油廠設(shè)備裝置采用碎石樁基，樁距1 m，樁徑600 mm,樁長(zhǎng)10 m，按梅花形布置。處理前原地基承載力為100～140 kPa，平均值125 kPa，處理后復(fù)合地基承載力為115～185 kPa，平均值150 kPa，承載力增長(zhǎng)了20%，效果并不明顯。

擠密樁處理一般的5～7層屋內(nèi)配電裝置地基比較適宜，但由于土質(zhì)與場(chǎng)地環(huán)境等因素的制約，使得這些方法不能充分發(fā)揮其作用。有鑒于此，一種新技術(shù)“重錘沖擊建筑垃圾加固軟土地基技術(shù)”誕生了。這種技術(shù)采用重錘，將其提到一定高度使之自由落下，錘擊原地基，數(shù)擊后沖成一深達(dá)2 m左右的短孔，用鏟車向孔中拋填適量稍加粉碎的建筑垃圾，提錘并錘擊填料，將之擊入土中，擊數(shù)以能托住重錘為度。然后，再次填料、錘擊，直至添滿短孔形成一泡狀錘擊體為止。錘擊體在場(chǎng)區(qū)內(nèi)可按矩形、三角形、梅花形布置。按一定順序完成各錘擊體后，地基便得到加固，可使上部荷載均勻傳至處理后的地基上，使錘擊體與土共同作用，形成復(fù)合地基。日前,該法已在滄州、衡水、保定、天津大港等地區(qū)廣泛應(yīng)用。采用該技術(shù)處理的地基承載力提高50％～100%。經(jīng)觀測(cè)，建筑物的沉降與沉降差均符合規(guī)范要求。該項(xiàng)技術(shù)具有施工快、費(fèi)用低、低振動(dòng)及效果好等特點(diǎn)。對(duì)處理5～7層屋內(nèi)配電裝置軟基來說不失為一推薦方案。由于施工過程中充分利用了建筑垃圾，既解決了城市污染問題，又解決了建筑物推薦承載力不足的問題，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2.4 固化法

利用化學(xué)溶液或膠結(jié)劑，采用灌入或拌合加固技術(shù)可達(dá)到土固化之目的。其主要加固原理是土粒間增加粘結(jié)力，膠結(jié)材料（如水泥、水玻璃、丙烯酸氨或紙漿液等）充填于孔隙體中。用這些方法加固的地基具有高強(qiáng)度和低透水性。其主要方法有壓力灌漿法、旋噴法及深層攪拌法。

在滄州地區(qū)的軟基處理中粉體噴射攪拌樁（簡(jiǎn)稱粉噴樁）法被廣泛應(yīng)用。該法是以生石灰粉或者水泥粉等粉體材料作加固料，用空壓機(jī)作風(fēng)源，使加固料呈霧狀噴入地基內(nèi)部，用特制的攪拌鉆頭使之與原位的地基土進(jìn)行強(qiáng)制性攪拌，使軟土與加固料發(fā)生物理—化學(xué)反應(yīng)，硬結(jié)后形成一種具有整體性、水穩(wěn)性和一定強(qiáng)度的柱狀加固體。但是，采用該項(xiàng)技術(shù)必須保證將原位地基土攪拌均勻，否則將嚴(yán)重影響軟基加固效果。另外，若地基中有不明障礙物，如較大直徑的石塊、未清除干凈的建筑基腳及地下設(shè)有地道等，則不適宜采用該法，采用該技術(shù)進(jìn)行軟基加固，成功的實(shí)例很多，但失敗的教訓(xùn)也不少。最近，由中國建筑科學(xué)研究院所倡導(dǎo)的石灰—粉煤灰樁及水泥—粉煤灰—碎石樁施工技術(shù)也已得到應(yīng)用，并積累了大量成功經(jīng)驗(yàn)。

2.5 樁基礎(chǔ)

樁基礎(chǔ)是由基樁和連接于樁頂?shù)某信_(tái)共同組成。對(duì)于8層以上的屋內(nèi)變電站來說，無疑采用樁基礎(chǔ)是行之有效的方法。它由埋設(shè)在地基中多根細(xì)長(zhǎng)具有一定剛性的結(jié)構(gòu)物（統(tǒng)稱樁群）和把樁群聯(lián)合起來共同工作的承臺(tái)2個(gè)部分組成，通過它們與地基土的相互作用，把樁基礎(chǔ)所承擔(dān)的荷載傳給基土。在建筑物荷載巨大，地基軟弱土層深厚的情況下使用樁基礎(chǔ)，常常是一種既經(jīng)濟(jì)合理又安全可靠的方法。

樁的種類很多，通常簡(jiǎn)單分為預(yù)制樁和灌注樁（也可按其傳遞荷載的方式分為摩擦樁和端承樁）。預(yù)制樁常見的有混凝土樁、木質(zhì)樁、鋼樁及預(yù)應(yīng)力混凝土樁。預(yù)制樁屬于排土樁，其施工方式分打入、靜壓、沖入及震入等，由于預(yù)制樁的施工過程伴有較大的噪音和震動(dòng)，故在建筑物密集區(qū)極少應(yīng)用。灌注樁又可分為鉆孔、挖孔及沉拔管式灌注樁，由于滄州等地變電站地下水位較高，一般只采用水下鉆孔及沉拔管式灌注樁。沉拔管式灌注樁具有許多優(yōu)點(diǎn)，但其致命的弱點(diǎn)是極易造成縮頸，盡管有些地區(qū)采用“復(fù)打”工藝，因有關(guān)指標(biāo)及工藝技術(shù)難以控制，故不宜采用。近年來，秦皇島、黃驊一帶的高層樓基大多采用水下鉆孔灌注樁，又由于采用了孔底壓力注漿新技術(shù)，解決了灌注樁在軟弱基層可能產(chǎn)生縮頸或斷樁以及孔底虛土難以清除干凈致使樁的端承力不能發(fā)揮的兩大難題，給鉆孔灌注樁法注入了新的生命力。1991年做滄州某煉油廠配電樓設(shè)計(jì)過程中了解到該廠18層住宅樓即采用了該技術(shù)，樁合格率達(dá)到100％。

3、結(jié) 語

以上所述為地處滄州等地變電站軟基處理的概述，就目前狀況而言，對(duì)5～7層屋內(nèi)配電樓地基處理采用較多的仍屬重錘夯實(shí)法。目前應(yīng)對(duì)該種方式的加固機(jī)理、計(jì)算理論以及動(dòng)力特性等進(jìn)行深入研究。

參考文獻(xiàn)

［1］建筑地基處理技術(shù)規(guī)范（JGJ79-91）［S］. ［2］建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ94-94）［S］.

［3］地基處理技術(shù)［M］.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1996. ［4］軟土地基加固［M］.上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1990.

第三篇：淺談軟弱地基處理方法研究進(jìn)展

淺談軟弱地基處理方法研究進(jìn)展

［論文關(guān)鍵詞］軟弱地基；處理方法

［論文摘要］地基處理的研究一直是土木工程的一個(gè)熱點(diǎn),常用的軟弱地基處理方法分四大類，應(yīng)綜合考慮選擇合理經(jīng)濟(jì)的方法。

我國《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007—2002）中規(guī)定，軟弱地基系指主要由淤泥、淤泥質(zhì)土、沖填土、雜填土或其它高壓縮性土層構(gòu)成的地基。它是指基本上未受過地形及地質(zhì)變動(dòng)，未受過荷載及地震動(dòng)力等物理作用或土顆粒間的化學(xué)作用的軟粘土、有機(jī)質(zhì)土、飽和松砂和淤泥質(zhì)土等地層構(gòu)成的地基。

1.軟弱地基加固處理方法

軟弱地基的加固處理[1]，按其原理和作法的不同，可分為以下四類：

1.1排水固結(jié)法

排水固結(jié)法又稱預(yù)壓法，其包括堆載預(yù)壓法、超載預(yù)壓法、真空預(yù)壓法、真空與堆載聯(lián)合作用法、降低地下水位法和電滲法等多種方法；通過在預(yù)壓荷載作用下使軟粘土地基土體中孔隙水排出，土體發(fā)生固結(jié)，土中孔隙體積減小，土體強(qiáng)度提高，達(dá)到減少地基施工后沉降和提高地基承載力的目的。

1.2振密、擠密法

振密、擠密法有表層原位壓實(shí)法、強(qiáng)夯法、振沖密實(shí)法、擠密密實(shí)法、爆破擠密法和土樁、灰土樁等多種方法；采用一定措施，通過振動(dòng)和擠密使深層土密實(shí)，使地基土孔隙比減小，強(qiáng)度提高。

1.3置換及拌入法

置換及拌入法有換填墊層法、振沖置換法、高壓噴射漿法、深層攪拌法、褥墊法等多種方法；采用砂、碎石等材料置換軟弱土地基中部分軟弱土體或在部分軟弱土地基中摻入水泥、石灰或砂漿等形成加固體，與未被加固部分的土體一起形成復(fù)合地基，從而達(dá)到提高地基承載力減少沉降量的目的。

1.4加筋法

加筋法有加筋土法、錨固法、樹根樁法、低強(qiáng)度砼樁復(fù)

合地基法、鋼筋砼樁復(fù)合地基法等多種方法。通過在土層埋設(shè)強(qiáng)度較大的土工聚合物、拉筋、受力桿件等達(dá)到提高地基承載力，減小沉降，維持建筑物穩(wěn)定。

以上方法的原理、適用范圍及工程實(shí)例可參考殷宗澤、龔曉南主編的《地基處理工程實(shí)例》[2]一書。

2.軟弱地基處理方法的選擇

在地基處理中，我們要遵循的原則是：技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用、確保質(zhì)量[3]。可根據(jù)以下條件進(jìn)行選擇：

2.1地質(zhì)條件

不同的方法適用于不同的地質(zhì)條件，可參看規(guī)范。

2.2設(shè)計(jì)施工條件

設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮工期及用料情況：工期不宜安排得太緊；時(shí)間充分，施工時(shí)地基穩(wěn)定性好，遺留問題少。工程用料要求就地取材。施工時(shí)應(yīng)采用科學(xué)的管理方法。

2.3場(chǎng)地環(huán)境條件

要考慮施工時(shí)對(duì)周圍環(huán)境的影響。如：新填土?xí)D壓原有道路、房屋，產(chǎn)生側(cè)向位移或附加沉降；用砂樁、砂井時(shí)，施工有噪聲，靠近居民點(diǎn)會(huì)擾民；采用降低水位法時(shí)，要考慮引起周圍地基的下沉和對(duì)周圍居民用水的影響故應(yīng)預(yù)先調(diào)查或做隔水墻，并考慮施工后注水復(fù)原的問題；采用填土堆載時(shí)要有大量的土料運(yùn)進(jìn)運(yùn)出工地，會(huì)影響交通和環(huán)境衛(wèi)生；打石灰樁、灌注藥物或采用電滲排水時(shí)，會(huì)污染周圍地下水，應(yīng)慎重對(duì)待。

2.4結(jié)構(gòu)物條件

要考慮結(jié)構(gòu)物的等級(jí)、結(jié)構(gòu)體系、斷面形狀、位置、埋深、使用要求和建筑材料等因素對(duì)所選擇加固方法的影響，特別是有地下結(jié)構(gòu)物（地下室、涵洞、地鐵等），或者結(jié)構(gòu)物高低不同、沉降不均時(shí)，應(yīng)當(dāng)特別注意。

3.地基處理技術(shù)的創(chuàng)新

近幾年來，世界各地因地制宜的發(fā)展了許多新的地基處理方法。

3.1。添摻外加劑方面[4]

以前的地基處理方法大多從機(jī)械設(shè)備著手，從而建立某種工法，而從材料入手提高地基處理質(zhì)量和效果的較少。高性能土壤固化劑土壤混合后，特別是與高含水量和富含有機(jī)

質(zhì)的淤泥發(fā)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)，形成相互連接的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而提高固化土的強(qiáng)度，減少地基變形。通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)證明，用高性能土壤固化劑作地基處理特別是對(duì)軟弱地基的處理很有效，比普通水泥加固效果好的多，此項(xiàng)技術(shù)在國外應(yīng)用已相當(dāng)普遍已有很成熟的研究機(jī)構(gòu)和公司，但在國內(nèi)尚屬起步階段。

3.2綜合應(yīng)用水平方面

重視多種地基處理方法的綜合應(yīng)用可取得較好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

真空預(yù)壓法與高壓噴射注漿法結(jié)合可使真空預(yù)壓應(yīng)用于水平滲透性較大的土層，而高壓噴射注漿法與灌漿相結(jié)合使糾偏加固技術(shù)提高到一個(gè)新的水平[5]。

單用動(dòng)力固結(jié)法(俗稱強(qiáng)夯法)處理飽和軟粘土地基時(shí)卻極易產(chǎn)生“橡皮土”現(xiàn)象，難以達(dá)到預(yù)期效果。為此，巖土工程界將強(qiáng)夯法和排水固結(jié)法結(jié)合起來，開創(chuàng)了“動(dòng)力排水固結(jié)法”這項(xiàng)新技術(shù)[6]。

3.3.可持續(xù)發(fā)展方面

我國《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》JGJ79—2002已經(jīng)將粉煤灰正式列為換填墊層法可采用的一種墊層材料。

渣土樁又稱“孔內(nèi)深層夯擴(kuò)擠密樁”，是一種新型地基處理方法，其充分利用建筑垃圾，變廢為寶，施工現(xiàn)場(chǎng)干凈無污染。

地基處理技術(shù)還被用于防止有害物滲出液污染地下水以及防止其他已被污染區(qū)域地下水的流動(dòng)造成污染擴(kuò)散。近期出現(xiàn)的處理新技術(shù)是讓被污染的地下水通過含有將地下水中有害物變性、吸收及降解的鐵屑或碳顆粒的活性截水墻PRB使地下水得到凈化[7]。

4．結(jié)語

我國地基處理技術(shù)發(fā)展很快，但還有許多方面需進(jìn)一步研究：

（1）發(fā)展現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究。

（2）發(fā)展測(cè)試技術(shù)的研究

（3）促進(jìn)地基處理理論方面的進(jìn)一步發(fā)展。

（4）完善工法的質(zhì)量檢驗(yàn)手段。

（5）發(fā)展地基處理新技術(shù)，提高地基處理技術(shù)的綜合應(yīng)用水平的研究。

（6）要因地制宜合理選用處理方法。正確評(píng)價(jià)各種地基處理方法的適用性。

（7）研制新機(jī)械新材料，提高施工工藝，實(shí)現(xiàn)信息化施工的研究。

（8）深化施工管理體制改革，重視專業(yè)施工隊(duì)伍建設(shè)。

參考文獻(xiàn)

[1]顧曉魯,錢鴻縉,劉惠珊,汪時(shí)敏.地基與基礎(chǔ)[M]北京:中國建筑工業(yè)出版社,2003,(15):576

[2]殷宗澤,龔曉南地基處理工程實(shí)例[M]北京:中國水利水電出版社,2000(1):14~17

[3]陳莞爾軟弱地基加固方法的合理選擇[J]地基基礎(chǔ),2004

[4]於春強(qiáng),鄭爾康高性能土壤固化劑及在地基處理中的應(yīng)用[J]第九屆土力學(xué)及巖土工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集2003

[5]朱祖梁,黃光明軟土地基處理方法的實(shí)例分析[J]中國煤田地質(zhì),2005,6

[6]雷學(xué)文,白世偉,孟慶山,王吉利動(dòng)力排水固結(jié)法加固飽和軟粘土地基試驗(yàn)研究[J]施工技術(shù)2004

[7]鄭剛,閆旺地基處理[J]第九屆土力學(xué)及巖土工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集2003 11

第四篇：軟弱地基處理方法選擇探討

馮曉滿 2014-2-28 17：23：16 軟弱地基處理方法選擇探討 開始寫 2500字

軟弱地基處理方法選擇探討

摘要：本文首先闡述了軟弱土的特征和軟弱地基土處理的目的及原則，然后探討了軟弱地基處理常見方法，最后結(jié)合工程實(shí)例進(jìn)行了研究，供參考。關(guān)鍵詞：軟弱土；地基處理；方法 軟弱土的特征

軟弱土系指淤泥、淤泥質(zhì)土和部分沖填土、雜填土及其他高壓縮性土。由軟弱土組成的地基稱為軟弱土地基，其工程特性如下：

a.含水量較高，孔隙比較大。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，軟土的含水量一般為 35% ～80%，孔隙比為 1 ～2。

b.壓縮性較高。軟土的壓縮系數(shù) α1-2在 0.5 ～1.5MPa-1之間，有些高達(dá) 4． 5 MPa-1，且其壓縮性往往隨著液限的增大而增加。

c.抗剪強(qiáng)度很低。天然不排水軟土的抗剪強(qiáng)度一般小于 20kPa。其變化范圍約在 5 ～25kPa。

d.滲透性較差。軟土的滲透系數(shù)一般在 i × 10-5～i × 10-7mm / s(i = 1，2…，9)之間。因此軟土層在自重或荷載作用下達(dá)到完全固結(jié)所需的時(shí)間很長(zhǎng)。

e.具有顯著的結(jié)構(gòu)性。特別是濱海相的軟土，一旦受到擾動(dòng)(振動(dòng)、攪拌或搓揉等)，其結(jié)構(gòu)受到破壞，土的強(qiáng)度顯著降低，甚至呈流動(dòng)狀態(tài)。軟土受到擾動(dòng)后強(qiáng)度降低的特性可用靈敏度表示。我國東南沿海軟土的靈敏度約為 3 ～9cm/s，屬高靈敏土或極靈敏土。

f.具有明顯的流變性。軟土在不變的剪應(yīng)力的作用下，將連續(xù)產(chǎn)生緩慢的剪切變形，并可能導(dǎo)致抗剪強(qiáng)度的衰減。在固結(jié)沉降完成之后，軟土還可能繼續(xù)產(chǎn)生可觀的次固結(jié)沉降。

軟土具有強(qiáng)度低、壓縮性較高和滲透性較差等特性，必須重視地基的變形和穩(wěn)定問題，如果不作任何處理，一般不能承受較大的建筑物荷載。軟弱地基土處理的目的和原則 2.1 地基處理的目的

地基處理的目的主要是改善地基的工程性質(zhì)，包括改善地基土的變形特性和滲透性，提高其抗剪強(qiáng)度等。

2.2 地基處理的原則 地基處理有許多方法，各種方法都有各自的特點(diǎn)和作用機(jī)理。沒有哪一種方法是萬能的，對(duì)于每一個(gè)工程都必須進(jìn)行綜合考慮，通過幾種可能采用的地基處理方案的比較，選擇一種技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)合理、施工可行的方案，既可以是單一的地基處理方法，也可以是多種地基處理方法的綜合。軟弱地基處理方法淺析

目前軟弱地基處理方法主要有以下幾類。3.1 換土墊層 a.主要方法：素土墊層、砂墊層、碎石墊層。

b.原理及作用：挖去淺層土，換用比較好的土料，以提高持力層的承載力，減少部分沉降量，并消除或部分消除土的濕陷性、脹縮性及防止土的凍脹作用，改善土的可液化性能。

c.適用范圍：適用于處理淺層軟弱土地基、濕陷性黃土地基、膨脹土地基、季節(jié)性凍土地基。

3.2 碾壓夯實(shí)

a.主要方法：機(jī)械碾壓法、振動(dòng)壓實(shí)法、重錘夯實(shí)法、強(qiáng)夯法。

b.原理及作用：通過機(jī)械碾壓或夯擊壓實(shí)土的表層，而強(qiáng)夯法則利用強(qiáng)大的夯擊功迫使深層土液化和動(dòng)力固結(jié)而密實(shí)。提高地基土的強(qiáng)度，減少部分沉降量，消除或部分消除黃土的濕陷性，改善土的可液化性。

c.適用范圍：一般適用于砂土及含水量不高的黏性土。強(qiáng)夯法應(yīng)注意其振動(dòng)對(duì)附近建筑物的影響。

3.3 排水固結(jié)法

a.主要方法：堆載擠壓法、砂井堆載預(yù)壓法、排水板法、井點(diǎn)降水預(yù)壓法、真空預(yù)壓法。

b.原理及作用：通過改善地基的排水條件和施加預(yù)壓荷載，加速地基的固結(jié)和強(qiáng)度增長(zhǎng)，提高地基的穩(wěn)定性，并使沉降提前完成。

c.適用范圍：適用于處理厚度較大的飽和軟土層，但需要具體預(yù)壓條件(時(shí)間)，對(duì)于厚的泥炭層則要慎重。

3.4 振動(dòng)擠密

a.主要方法：砂樁擠密法、土樁擠密法、灰土樁擠密法、生石灰擠密法、振沖法。b.原理及作用：通過擠密或振動(dòng)使深層土密實(shí)，并在振動(dòng)擠密過程中回填砂、礫石等形成砂樁或碎石樁，與樁間土一起組成復(fù)合地基，從而提高地基承載力，減小沉降量。

c.適用范圍：適用于處理砂土、粉砂或部分黏土顆粒含量不高的黏性土。3.5 化學(xué)加固

a.主要方法：硅化法、旋噴法、堿液加固法、水泥灌漿法、深層攪拌法。

b.原理及作用：通過注入化學(xué)漿液將土粒膠結(jié)，或通過化學(xué)作用或機(jī)械拌和等方法改善土的性質(zhì)，提高地基承載力。

c.適用范圍：適用于處理砂土、黏性土、濕陷性黃土等地基，特別適用于工作事故處理。工程實(shí)例 4.1 工程概況

某工程區(qū)域位于青東 5 區(qū)塊內(nèi)，萊州灣西近岸海區(qū)，灣內(nèi)灘涂廣闊，其中潮灘和海灘面積為811.73km2，巖灘 0.46km2，灣內(nèi)大部分水深在 10m 以內(nèi)，屬于典型的灘海油田。青東 5 區(qū)塊 1 號(hào)人工島距廣利港直線距離 24.4km，距東營防潮大堤約 8.2km。

青東 5 區(qū)塊 1 號(hào)島呈矩形布置，長(zhǎng)邊東南向，短邊東北向，有效面積為 150m × 90m。平均水深為 4m，海底高程約為 －3.5m。島面設(shè)計(jì)高程為 3.8m，竣工時(shí)頂高程為 4.0m，預(yù)留沉降為 20cm。人工島四周設(shè)擋浪墻，擋浪墻設(shè)計(jì)頂高程為 5.0m，竣工時(shí)頂高程為5.2m，預(yù)留沉降為 20cm。

4.2 場(chǎng)地地貌和工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件 擬建人工島地貌主要是海、陸相交替沉積的濱海水下三角洲，地勢(shì)整體緩慢向海中傾斜，平均海拔高程約為 －3.5m，地面坡度約為 0.64。

擬建工程所在地泥面以下至 9m 左右地層組成以淤泥質(zhì)軟土為主，間夾薄層粉土。在勘察揭露深度內(nèi)，場(chǎng)地地層均由第四紀(jì)近沉積土和一般沉積土構(gòu)成。4.3 地基處理方案比選 結(jié)合本工程地質(zhì)條件差、工程特征及建設(shè)工期短的情況，根據(jù)各種地基處理方式的特點(diǎn)，進(jìn)行了方案的比選，本工程擬采用碎石樁及塑料排水板共同進(jìn)行地基處理：

（1）島體四周采用碎石樁加固。碎石樁法是指在地基中設(shè)置由碎石組成的豎向樁體，設(shè)置碎石樁后樁體與樁間土形成復(fù)合地基，對(duì)地基土起置換作用，以提高地基承載力和減少沉降，從而達(dá)到地基處理的目的。（2）島體下采用塑料排水板進(jìn)行地基處理。為了有效地對(duì)本工程的深厚軟土地基進(jìn)行處理，加快地基土固結(jié)，提高軟弱土的承載能力，采用排水固結(jié)法進(jìn)行加固。

從已完成碎石樁情況看采用碎石樁處理的海里軟弱地基達(dá)到了預(yù)期效果，具體效果有待于地基處理工程完成，及人工島完工后進(jìn)一步檢驗(yàn)、論證。

參考文獻(xiàn)： JTJ 246-2004 港口工程碎石樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)與施工規(guī)范［S］． 2 JS 206-1-2009 水運(yùn)工程塑料排水板應(yīng)用技術(shù)規(guī)程［S］

第五篇：膨脹土區(qū)域涵洞基礎(chǔ)處理

參評(píng)論文

工程技術(shù)

膨脹土區(qū)域涵洞軟弱基礎(chǔ)處理方法探討

摘要：針對(duì)渝懷鐵路施工過程中遇到的膨脹土區(qū)域涵洞軟弱基礎(chǔ)處理的工程問題，本文結(jié)合該工程實(shí)際情況，根據(jù)我公司以往的施工經(jīng)驗(yàn)提出了一些切實(shí)可行的處理措施。

關(guān)鍵詞：膨脹土、軟弱基礎(chǔ)、處理方法

膨脹土是一種具有裂隙性、脹縮性和超固結(jié)性的高塑性粘土，具有失水收縮開裂，吸水膨脹軟化，強(qiáng)度可大幅度變化等特征，其礦物成分以蒙脫石、高嶺土和伊利石為主。到目前為止，我國現(xiàn)行的鐵路橋涵設(shè)計(jì)和施工規(guī)范針對(duì)膨脹土區(qū)域涵洞軟弱基礎(chǔ)的加固處理方法還沒有明確的規(guī)定和要求，而膨脹土的各項(xiàng)力學(xué)性質(zhì)又和其他土體有明顯的區(qū)別，尤其是膨脹土的強(qiáng)度有隨含水量的增減大幅度變化的特性。設(shè)計(jì)和施工時(shí)若不能充分考慮膨脹土的這些基本特性，簡(jiǎn)單套用一般地區(qū)涵洞基礎(chǔ)處理的辦法和實(shí)例，將對(duì)涵洞基礎(chǔ)造成永久隱患，甚至完全廢棄。本文根據(jù)重慶至懷化新建鐵路第20標(biāo)段膨脹土區(qū)域涵洞施工的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，對(duì)膨脹土區(qū)域涵洞軟弱基礎(chǔ)加固處理方法做一些初步探討。

1、工程概況

渝懷線第20標(biāo)段DK323+600~DK325+400段屬低山剝蝕地貌，線路行走于阿蓬江左岸的山坡上，沿線路縱向地表起伏較大。上覆殘積粘土，下伏基巖為侏羅系中、下統(tǒng)馬鞍山組泥巖夾砂巖，泥鈣質(zhì)膠結(jié)，易風(fēng)化。巖層產(chǎn)狀為N45°E/25°NW（24°），與線路夾角約10°左右。另外，本段位于濯水鎮(zhèn)向斜區(qū)，巖層斜角自坡腳向上逐漸變陡。

本段設(shè)計(jì)有8座涵洞，全部處在沖擊形成的溝槽位置，為陡坡涵洞。地表一般為淤泥質(zhì)粘土，覆層下為粘土夾雜塊石，土質(zhì)比較差。軟弱土層的厚度普遍在3米以上，最深達(dá)到15米左右。

2、工程實(shí)例

（1）DK324+376.5

1-1.5M 鋼筋混凝土蓋板涵：

原設(shè)計(jì)資料涵洞所在位置表層軟塑性粘土δ0=0.10MPa，厚度為1~3米不等，覆層下為硬塑 1 性粘土δ0=0.15MPa。涵洞基底置于換填砂夾卵石層上，換填平均厚度50CM，要求換填層基底承載力不小于0.13MPa，即將表層軟塑粘土挖除，在硬塑性粘土上進(jìn)行換填。

涵洞于2001年9月中旬正式開始施工，當(dāng)時(shí)因?yàn)?、8、9月基本沒有下雨，天氣非常干旱，基坑開挖時(shí)無水，基礎(chǔ)開挖到位后檢測(cè)基底承載力在0.13~0.14MPa之間，滿足設(shè)計(jì)要求（0.13MPa），隨即按照設(shè)計(jì)進(jìn)行了基礎(chǔ)換填加固處理。11月底涵洞全部完工，2001年12月初發(fā)現(xiàn)涵洞沉降縫全部拉開，涵身整體向線路右側(cè)滑移，其中涵洞出口第一節(jié)沉降縫開裂達(dá)到5公分左右，以后裂縫寬度逐漸加大到30公分，涵洞完全報(bào)廢，涵節(jié)沒有變形。此時(shí)涵洞兩側(cè)路基均未施工，涵洞沒有承受任何荷載。

2002年底對(duì)涵洞所在位置進(jìn)行補(bǔ)勘揭示涵洞基礎(chǔ)下有6~8米的軟塑土體。2002年初確定在DK324+339~+416段線路右側(cè)增加10根側(cè)向約束樁，防止該段路基基底的蠕變。2002年12月將報(bào)廢涵洞挖除后發(fā)現(xiàn)：換填的砂夾卵石層富含積水，形成一個(gè)滲水通道，涵洞出口端呈細(xì)流狀。涵節(jié)基底換填層以下膨脹土遇水軟化，呈軟塑~流塑狀，強(qiáng)度降低，涵洞如同船在水上，在自重壓力的作用下滑移、變形。

（2）DK324+717 1-3.0 M 鋼筋混凝土蓋板涵：

該涵與DK324+376.5 涵洞情況基本類似，并且同時(shí)開工。涵洞基礎(chǔ)開挖時(shí)發(fā)現(xiàn)涵洞所在位置表層淤泥厚度在0.5~3.0米之間，且呈左薄右厚的傾斜狀。出口端12米基礎(chǔ)承載力不足，進(jìn)行分層換填并夯實(shí)處理，換填層基底承載力達(dá)到0.18MPA，2002年3月初涵洞施工完畢開始兩側(cè)路基填筑。

涵洞開工之前，現(xiàn)場(chǎng)勘察涵洞所在位置及DK324+640~DK324+810段路基所處位置都是水田，表層淤泥較深，村民反映本段的稻田在每次的大雨后都會(huì)有少量的移動(dòng)，原有的田埂基本是直的，現(xiàn)在全部呈不規(guī)則的圓弧狀。根據(jù)這些情況，施工方認(rèn)為本段地表有蠕變現(xiàn)象存在，需要增加路基抗滑措施。設(shè)計(jì)補(bǔ)勘后決定在DK324+600~+810段路基左側(cè)側(cè)溝底下設(shè)一道縱向盲溝，在DK324+717涵洞兩側(cè)各設(shè)一道橫向排水溝槽，將地下水引出路基坡腳外。

2002年1月涵洞完工，2002年3月路基填筑到涵洞蓋板頂1米時(shí)發(fā)現(xiàn)涵洞沉降縫拉開，涵身整體向線路右側(cè)滑移。沉降縫拉開最大處有11公分，最小也有4公分左右，涵節(jié)完好，無任 2 何開裂變形。

2002年12月拆除涵洞重建，發(fā)現(xiàn)換填層和涵洞兩側(cè)的盲溝實(shí)際起到了過水廊道的作用，盲溝和換填層中的積水浸泡基底膨脹土，土體呈軟塑狀，強(qiáng)度降低，加上填方基底發(fā)生蠕變，推動(dòng)涵洞開裂變形。

（3）DK324+231 1-3.0 M 鋼筋混凝土蓋板涵：

DK324+231涵洞原設(shè)計(jì)所在位置表層軟塑性粘土δ0=0.10MPa，厚度2~8米不等，覆蓋層下硬塑性粘土δ0=0.15MPa。因?yàn)镈K324+180~+270填方基底水田在雨季發(fā)生蠕變，需要進(jìn)行加固處理，線路右側(cè)設(shè)計(jì)有10根側(cè)向約束樁。涵洞基底置于換填砂夾卵石層上，換填厚度1~6米不等，進(jìn)口端換填深，出口端淺，要求換填層基底承載力不小于0.15MPa。即將表層軟塑粘土挖除，在硬塑性粘土上進(jìn)行換填然后施工涵洞。2001年11月初基礎(chǔ)開挖完成后，用輕型動(dòng)力觸探儀檢測(cè)基底承載力只有0.06~0.10MPa，不能滿足設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)單位先后兩次取基底土樣到成都進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，均為硬塑土，承載力達(dá)到0.18MPa，可以滿足設(shè)計(jì)要求。

在基坑底部挖探坑發(fā)現(xiàn)，基礎(chǔ)底部滲水嚴(yán)重，土體軟弱，按照原設(shè)計(jì)進(jìn)行換填根本無法保證設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度和承載力，更難以保障將來涵洞的安全使用。聯(lián)系DK324+376.5和DK324+717涵洞出現(xiàn)的事故，經(jīng)過多次論證施工方案，包括選用碎石樁、粉噴樁、基礎(chǔ)加深等，權(quán)衡利弊，最終確定涵洞基礎(chǔ)采用樁基承臺(tái)。將涵洞5~7米為一段，每段設(shè)4~5根挖孔樁，樁徑1.25米，樁身穿過軟弱土層，直接嵌入到基巖內(nèi)2米以上，樁頂設(shè)鋼筋混凝土承臺(tái)，結(jié)構(gòu)形式與橋梁的樁基承臺(tái)相同。因?yàn)槁坊覀?cè)有側(cè)向約束樁（樁間距7米）約束基底軟弱土層，涵洞基礎(chǔ)又是樁基礎(chǔ)，既保證了涵洞基底的承載力，又約束住涵洞不能橫向移動(dòng)。DK324+376.5、DK324+717重建和后來施工的DK323+878涵洞全部采取了這種處理方案。

（4）DK323+710

1-1.5M鋼筋混凝土蓋板涵

該涵洞右側(cè)路基設(shè)計(jì)有12根側(cè)向約束樁，本段軟弱土層厚度最深達(dá)到10米左右，涵洞于2001年9月開始施工，基礎(chǔ)開挖到位后發(fā)現(xiàn)基坑周圍邊坡滑塌，基底變形隆起。后來基礎(chǔ)采用碎石樁進(jìn)行加固處理，碎石樁頂鋪設(shè)50公分厚的碎石墊層，涵身變更為拼裝式鋼筋混凝土矩形涵，基坑四周采用鋼軌樁進(jìn)行防護(hù)。

因?yàn)檎惩林袏A雜塊石和大孤石，采用機(jī)械沖擊成孔難度非常大，遇到大塊孤石時(shí)幾乎難以穿過，碎石的施工難度非常大。

本段其余的3座涵洞因?yàn)榈刭|(zhì)條件惡劣，線路改為橋梁通過，涵洞部分修建后報(bào)廢。

3、病害原因分析

導(dǎo)致上述涵洞出現(xiàn)各種問題主要有幾方面的原因：（1）設(shè)計(jì)和施工規(guī)范無明確處理措施及要求

我國現(xiàn)行的鐵路設(shè)計(jì)和施工規(guī)范對(duì)常年凍土、濕陷性黃土等不良地質(zhì)條件下橋涵基礎(chǔ)的處理有明確的規(guī)定和要求，但對(duì)膨脹土地區(qū)橋涵的基礎(chǔ)處理措施和方法目前還沒有定性的結(jié)論。膨脹土區(qū)域涵洞基礎(chǔ)處理套用一般地區(qū)的規(guī)定和參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工，不能針對(duì)具體問題采取合適的處理措施和方案。雖然在施工中補(bǔ)勘查明涵洞基礎(chǔ)為膨脹土，但在具體施工方案的選擇上持續(xù)論證了很長(zhǎng)時(shí)間，對(duì)于各種方案的優(yōu)劣利弊還需要進(jìn)一步的研究和探討。

（2）地質(zhì)勘探不準(zhǔn)確

勘測(cè)設(shè)計(jì)時(shí)未檢測(cè)出將該段屬于膨脹土區(qū)域，涵洞滑移報(bào)廢后補(bǔ)勘查明：該段粘土中含有蒙脫石和高嶺石成分，蒙脫石含量最高達(dá)到27.66%，陽離子交換量（CEC（NH4+）mmol/100g土）最高27.88%，為弱~中膨脹性土。

（3）對(duì)膨脹土強(qiáng)度的變化規(guī)律認(rèn)識(shí)不足

膨脹土因?yàn)楹康牟町悓?dǎo)致其力學(xué)性質(zhì)變化非常大，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的地基承載力情況往往還不是最惡劣的。旱季地表土含水量降低，土體一般為硬塑狀，承載力甚至可以達(dá)到0.18MPa以上，人工用鐵鍬、洋鎬等工具開挖都比較困難；在雨季連續(xù)降雨的情況下，地表土含水量增加，強(qiáng)度急劇下降，土體呈軟塑或流塑狀，地表土普遍發(fā)生滑動(dòng)蠕變。

比如DK324+376.5涵洞，基礎(chǔ)開挖后檢測(cè)承載力達(dá)到設(shè)計(jì)要求的0.13MPa，涵洞滑移后現(xiàn)場(chǎng)鉆孔補(bǔ)勘發(fā)現(xiàn)涵洞基礎(chǔ)以下接近8米的深度全部是夾雜塊石的軟塑砂粘土；DK324+231和DK325+211.5涵洞的情況正好相反，基坑開挖到位后檢測(cè)承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，取樣試驗(yàn)卻達(dá)到或超過了設(shè)計(jì)要求的承載力0.15MPa。約請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)人員現(xiàn)場(chǎng)查勘時(shí)因?yàn)榛恿罆褚延幸欢螘r(shí)間，評(píng)估均認(rèn)為基礎(chǔ)承載力沒有任何問題。

4、處理措施

（1）膨脹土區(qū)域應(yīng)避免采用換填方法處理涵洞基礎(chǔ)。

在一般粘土地區(qū)設(shè)計(jì)和施工涵洞，遇到基底承載力不足的情況，傳統(tǒng)方法一般考慮對(duì)基底進(jìn)行換填處理，但在膨脹土地區(qū)套用換填方案加固基底卻會(huì)在基礎(chǔ)留下致命隱患。因?yàn)楹椿A(chǔ)流水面標(biāo)高（排洪、灌溉類涵洞）一般比原地表底，換填的碎石或砂夾卵石層在涵洞基礎(chǔ)以下，雨季地下水位上漲，地表水下滲，致使換填層形成水囊，浸泡基底，基底承載力迅速衰減，在換填層底部形成滑動(dòng)面，從而使涵洞整體失穩(wěn)，或者產(chǎn)生沉降，或者整體滑移。尤其是在高填方地段最為危險(xiǎn)，因?yàn)樘钔翂毫Φ挠绊懸约傲熊囆旭偖a(chǎn)生的荷載，涵洞在巨大的壓力下一旦產(chǎn)生滑移或沉降，撕裂涵身或涵洞下滑偏移，處理難度和造成的損失都將非常巨大。

對(duì)于軟基深度不大的地方（不大于3米），開挖后可以把基礎(chǔ)加深，采用漿砌片石等辦法直接把涵洞基礎(chǔ)落在硬基上。

若軟基很深，土體中塊石和大孤石含量較少時(shí)，可以采用粉噴樁或旋噴樁等進(jìn)行基底加固處理，但不宜使用碎石樁。

對(duì)于軟基很深，且大量夾雜塊石和大孤石的地段，基礎(chǔ)處理有很大難度，本段采用樁基承臺(tái)造價(jià)高昂，目前還沒有比較經(jīng)濟(jì)穩(wěn)妥的辦法。

（2）膨脹土和軟基并存的地段，涵洞的基礎(chǔ)處理與路基抗滑措施應(yīng)該一同考慮。

因?yàn)榈刭|(zhì)構(gòu)造和地形的原因，膨脹土區(qū)域涵洞一般都處在軟基地段。軟基在雨季時(shí)往往會(huì)產(chǎn)生蠕變，路基必須采取加固和防滑處理。在邊坡下游加設(shè)擋土墻或側(cè)向約束樁是比較常用的辦法。如果路基沒有針對(duì)的處理措施，單純處理涵洞基礎(chǔ)一般難以排除隱患。地表有一定橫坡且基巖傾斜時(shí)，軟土的蠕變不僅可以使涵洞失穩(wěn)，更催動(dòng)填方路基產(chǎn)生滑坡和溜坍，危及線路安全。涵洞不僅要防止基礎(chǔ)沉陷，更要防止整體滑移，涵洞和路基必須同時(shí)加強(qiáng)工程措施，才能保證線路將來的安全。

（3）膨脹土區(qū)域涵洞基礎(chǔ)處理應(yīng)以防水為主。

水是膨脹土區(qū)域工程施工的罪魁禍?zhǔn)?。百姓俗語：“晴天是銅，雨天是膿”，是對(duì)膨脹土的真實(shí)寫照。本段線路在施工進(jìn)場(chǎng)時(shí)正逢雨季，連綿陰雨使得大段區(qū)域泥濘軟弱，車輛根本無法通行，5 新開的施工便道鋪墊了近3米厚的石頭還在不停的沉陷。涵洞所在位置施工場(chǎng)地和臨時(shí)設(shè)施無法建設(shè)，當(dāng)?shù)匕傩辗Q那些地方為“牛不去”。雨季結(jié)束后情況立即有所改變，結(jié)合排水、節(jié)水設(shè)施的的建設(shè)，地表很快可以通行施工車輛，施工得以迅速展開。

無水的情況下，膨脹土的各項(xiàng)力學(xué)性質(zhì)均非常好，膨脹土區(qū)域涵洞基礎(chǔ)施工防水為重中之重。如果涵洞基礎(chǔ)底部有積水或滲水，涵洞的基礎(chǔ)承載力迅速下降，甚至在基底形成一個(gè)滑動(dòng)面，若基底為傾斜達(dá)到一定的角度，涵洞不需加載，在自身的重力作用下就可能整體滑移，喻為船行水上。

涵洞施工排水要考慮臨時(shí)工程與永久工程相結(jié)合，施工過程中應(yīng)采取一切措施避免地表和地下水浸泡基礎(chǔ)，不致涵洞基底承載力下降。比如在涵洞上游和基坑周圍挖截水溝截?cái)嗟乇砗偷叵聺B水，在基坑周圍和基底挖設(shè)盲溝阻斷和引出地下水，雨天用防水布遮蔽基坑等措施。

膨脹土與一般粘土的不同之處在于吸水軟塑裂隙封閉之前是可以透水的，并且本段的粘土夾雜砂巖塊石，本身就有一定的透水性。當(dāng)?shù)赜昙緯r(shí)降雨綿綿，地下水位上升，粘土層充分吸水膨脹，涵洞基礎(chǔ)座落在粘土中，基底難免遭受水的侵蝕而使承載力下降，應(yīng)當(dāng)加設(shè)永久設(shè)施阻隔地下水。

（4）膨脹土區(qū)域涵洞基礎(chǔ)承載力的試驗(yàn)確定應(yīng)以現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的辦法，并充分考慮土體含水量的影響。

因?yàn)榕蛎浲恋牧W(xué)性質(zhì)與含水量有密切關(guān)系，取樣試驗(yàn)因?yàn)樗蜆訒r(shí)間、取樣時(shí)基坑晾曬的時(shí)間、取樣時(shí)的季節(jié)和天氣等因素有重大影響，往往不能反映現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況。以DK324+231涵洞的取樣試驗(yàn)為例，四次取樣試驗(yàn)結(jié)果基底土體承載力都達(dá)到或超過了設(shè)計(jì)要求（0.15MPa）?；觿偼陂_時(shí)現(xiàn)場(chǎng)采用輕型動(dòng)力觸探試驗(yàn)結(jié)果承載力不足0.10MPa。DK325+211.5涵洞原設(shè)計(jì)提供的地基承載力達(dá)到0.18MPa，實(shí)際施工時(shí)其實(shí)是軟塑粘土，承載力不足0.08MPa。其他鐵路線路在膨脹土區(qū)域施工時(shí)也遇到了類似的情況，這并非是試驗(yàn)出現(xiàn)了差錯(cuò)，主要是因?yàn)榕蛎浲恋莫?dú)特性質(zhì)以及取樣時(shí)間和季節(jié)的影響，土體的力學(xué)性質(zhì)發(fā)生了變化。

（5）路基改橋不能完全解決線路病害問題

因?yàn)榕蛎浲羺^(qū)域涵洞基礎(chǔ)處理的難度，或許以為路基改橋可以解決這些難題，這種想法尤其 6 應(yīng)該引起注意，值得慎重探討研究。

首先改橋增加了工程的造價(jià)，橋梁的造價(jià)一般來說比路基要高出許多，同時(shí)改橋后大量路基挖方無法利用，造成棄土占地大量增加，環(huán)境和水土保持以及農(nóng)田保護(hù)等費(fèi)用不可低估。

其次對(duì)于軟基較深的膨脹土地段，因?yàn)榛鶐r埋置較深，橋梁墩臺(tái)一般需要采用樁基礎(chǔ)。對(duì)于柱樁來說，因?yàn)闃抖饲度牖鶐r，樁身大部分在軟基中。若軟基存在蠕變現(xiàn)象，蠕變軟土中對(duì)樁身擠壓，導(dǎo)致樁身承受彎距和剪力作用，而橋梁的樁體本身不具備抗剪能力。若沒有相應(yīng)的保護(hù)措施，勢(shì)必將剪斷樁體；若是摩擦樁，則在蠕變的推力作用下，樁身包括承臺(tái)一同向下游滑移，危害更大。

（6）膨脹土區(qū)域涵洞施工應(yīng)合理調(diào)整工序

膨脹土區(qū)域施工要點(diǎn)是避開雨季，突擊旱季，這是盡人皆知的道理。但現(xiàn)在隨著機(jī)械化施工程度的不斷提高，各項(xiàng)重大工程的施工進(jìn)度和施工節(jié)奏也在飛速提升，象渝懷鐵路這樣的國家重點(diǎn)和難點(diǎn)工程，主體工程在兩年內(nèi)基本全部施工完畢。南方氣候多雨，僅靠短暫的旱季施工難以保障全線整體施工進(jìn)度的要求。施工周期的延長(zhǎng)將會(huì)造成人力和機(jī)械設(shè)備的大量閑置和浪費(fèi)，合理安排施工，分解涵洞施工工序，保證雨季和旱季人力和機(jī)械設(shè)備資源的均衡使用尤其必要。

5、結(jié)束語

對(duì)于膨脹土涵洞基礎(chǔ)處理的措施和施工方案，目前還處在不斷地摸索和改進(jìn)階段，對(duì)于類似問題的研究，比如橋梁等其他構(gòu)筑物的基礎(chǔ)處理，也還需要進(jìn)一步的研究。希望在不久的將來，我們能夠?qū)ε蛎浲恋貐^(qū)基礎(chǔ)處理的設(shè)計(jì)和施工有一個(gè)定量和定性的認(rèn)識(shí)，避免類似問題在其他線路出現(xiàn)。

中鐵十五局集團(tuán)第四工程有限公司

佘創(chuàng)涓

撰稿日期

二○○三年十月十二日