建筑工程師職稱論文發(fā)表軟基處理技術(shù)應(yīng)用淺析

　　摘要：隨著科學(xué)技術(shù)、生活水平的不斷進(jìn)步，人們對建筑工程的質(zhì)量提出了更為嚴(yán)格的要求，尤其是軟基處理，對建筑工程軟土地基的特點(diǎn)進(jìn)行了分析，舉例并提出相應(yīng)的一些軟土地基處理方法，以供同行參考。

　　關(guān)鍵詞：軟土地基,地基基礎(chǔ),巖土加固,地基處理

　　引言

　　軟土在我國分布廣泛，特別是像南方等地區(qū)。湖南位置地處南方,除個別地段外,大多處于平原水網(wǎng)地帶,地下水位高,表層地質(zhì)層次沉積年代早,結(jié)構(gòu)松軟,含水量高,變形大,多為軟土地基, 軟土具有天然強(qiáng)度低、壓縮性高、透水性小、固結(jié)時間長、流變特性顯著等特點(diǎn)這決定了，需要處理的軟基路段多。這對基坑工程的設(shè)計和施工都提出了更高的要求,所以軟土地基上的構(gòu)筑物常常會出現(xiàn)沉降過大、承載力不足等問題。

　　1 地基處理方法的目的、原則及方法

　　1.1 地基處理的目的

　　軟土地基主要指由淤泥、淤泥質(zhì)土、雜填土或其他高壓縮性土層構(gòu)成的地基。處理的目的是利用換填、夯實、擠密、排水、膠結(jié)、加筋和熱學(xué)等方法對地基土進(jìn)行加固，用以改良地基土的工程特性，主要包括：

　　1)提高地基的抗剪切強(qiáng)度;2)降低地基的壓縮性;3)改善地基的透水特性： 一種增加地基土的透水性加快固結(jié);

　　另一種是降低透水性或減少其水壓力(如基坑抗?jié)B透)。

　　1.2 地基處理的原則

　　選擇地基處理的方法時， 應(yīng)綜合考慮場地的地質(zhì)和水文條件、建筑物對地基的要求、結(jié)構(gòu)類型和基礎(chǔ)型式、周圍環(huán)境影響、材料供應(yīng)、施工條件等多種因素，經(jīng)過綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后采用。同時還要考慮上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)、地基的共同作用， 加強(qiáng)上部及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)剛度和強(qiáng)度可減少地基的不均勻沉降。

　　1.3 常用的地基處理方法一般有：換填法、強(qiáng)夯法、振密法、擠密法、預(yù)壓法、水泥土攪拌法、托換技術(shù)等。

　　2 擬建某工程概況

　　湖南省桂陽縣擬建一個總用地面積約為66666.7 m2，東西向長約266.6 m，南北向長約250 m的倉庫，現(xiàn)場的形狀接近正方形。主要包括單層鋼結(jié)構(gòu)倉庫1，2，3(局部帶夾層)，2層公用樓及物業(yè)辦公，單層門衛(wèi)等一些附屬建筑，其余是現(xiàn)場內(nèi)部的環(huán)形道路、停車位、卸貨區(qū)平臺以及綠化等。

　　根據(jù)本工程地質(zhì)勘察詳勘報告，本場地現(xiàn)地面標(biāo)高在1.25 m～1.86 m(絕對標(biāo)高)，平均按1.6 m考慮;擬建場地有明浜分布，并存在有暗浜，深度為地面下約2.3 m～3.4 m 左右;2層粉質(zhì)粘土層厚約0.4 m~2m，下臥3層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土為流塑狀態(tài)，層厚約4 m~6.8 m，壓縮模量為3.03 MPa，4層淤泥質(zhì)粘土為流塑狀態(tài)，層厚約4.7 m~7.5 m，壓縮模量為1.82 MPa，5層粘土層厚約1.6 m~4.4m，壓縮模量為2.71 MPa，其下為6，7層粉質(zhì)粘土及粉砂層，土性較好。場地類別為IV 類。根據(jù)業(yè)主要求，倉庫地坪荷載采用貨架式考慮，倉庫地面使用荷載定為3t/m2，倉庫1底層平面約92 m×105 m，倉庫2底層平面約92 m×117m，場區(qū)內(nèi)室外道路標(biāo)高定為絕對標(biāo)高2.1 m，建成后建筑室內(nèi)±0.00相當(dāng)于絕對標(biāo)高2.80 m，即在現(xiàn)有地面1.6 m標(biāo)高上需要回填1.2 m高建筑基層和面層。因本工程場地有耕填土及明暗浜土存在，地表面下存在約15 m左右深厚的高壓縮性軟土層，倉庫地坪又需大面積填土，其附加應(yīng)力影響較深，地坪在長期荷載作用下將產(chǎn)生一定的地基變形，需進(jìn)行地基處理。考慮到本工程地質(zhì)情況，周邊建筑沉降經(jīng)驗及業(yè)主要求，如果采用攪拌樁或微型方樁復(fù)合地基，工程成本等方面代價較大，鑒于本工程主體動工時間會推遲將近半年，我們考慮可利用需要填高地坪的土進(jìn)行地坪堆載預(yù)壓，即采用排水固結(jié)法對場地進(jìn)行處理，在施工主體前3個月以上時間，事先對場地土進(jìn)行排水固結(jié)，以完成大部分沉降量。通過對現(xiàn)有場地沉降計算分析，如果采用2 m高堆土，預(yù)估平均沉降量約318 mm。

　　如果采用3 m 高堆土， 即基本在略微超載的情況下進(jìn)行堆載，預(yù)估平均沉降量約494 mm，為確保地坪滿足正常使用，我們要求采用3m 的堆載進(jìn)行預(yù)壓。

　　具體設(shè)計要求如下：

　　(1)先進(jìn)行清表工作，填前進(jìn)行碾壓及清淤，要求清除明、暗浜，采用中砂(或粗砂)分層回填夯實，壓實系數(shù)≥0.95。

　　(2)鋪設(shè)1 層300 mm 厚砂礫過濾層，壓實系數(shù)≥0.95。

　　(3)設(shè)置塑料排水板，板寬≥100 mm，厚≥4 mm，入土深≥15 m，保證穿透淤泥層，按正方形排列，塑料排水板的板距1300 mm左右。

　　(4)排水板打設(shè)完畢后，立即鋪1層200 mm 砂礫過濾層，處理場地周邊設(shè)排水溝。

　　(5)分層分階段填壓堆土，填土厚度控制在3000 mm左右。控制每天豎向變形不超過10 mm。

　　(6)約6個月左右時間，將壓填土分期挖除至砂墊層面，進(jìn)行主體建筑樁基施工。

　　(7)地坪施工時，要求采用2：8灰土分層回填夯實，壓實系數(shù)≥0.95。

　　(8)地坪基層采用250 mm 厚級配碎石墊層。

　　(9)考慮貨架荷載非均布荷載，面層采用200 mm 厚C20混凝土隨搗隨光，內(nèi)配ф10×150 雙層雙向。

　　在施工過程中，應(yīng)分層分階段填土，堆載過程要進(jìn)行24 h沉降觀測，當(dāng)垂直位移速度大于10 mm/d，水平位移速率大于5 mm/d時，應(yīng)停止施工，待小于該值后再恢復(fù)填筑，施工可根據(jù)現(xiàn)場實際變形情況決定加載方式。并采取可靠措施保證對周邊建筑及道路不產(chǎn)生影響。堆載完成后，盡量延長預(yù)壓期時間，最好不少于3個月，待沉降基本穩(wěn)定后，并且固結(jié)度達(dá)到90%方可卸載。

　　要求進(jìn)行高程測量;沉降板觀測(前兩個月內(nèi)每3天觀測1次，以后每星期1次，觀測精度為二等水準(zhǔn)觀測精度);孔隙水壓力觀測(每2 m 安裝1 支孔隙水壓力計，直至淤泥底面);分層土沉降觀測(觀測頻率為6 d/次);卸載完成后，在交工面上進(jìn)行載荷板試驗，載荷板面積3×3 m2，應(yīng)每200 m2 測試1 處。

　　根據(jù)本地塊特點(diǎn)，建議業(yè)主采用分期開發(fā)施工的方案，可節(jié)省堆土材料和運(yùn)輸費(fèi)用，本地塊分4 塊進(jìn)行堆載，用一期的堆土分塊堆載，通過合理的安排施工工序，二期堆載時開始施工一期主體， 保證本工程的地基處理不影響整體工期。

　　本工程在地基處理過程中，由于經(jīng)費(fèi)等多種因素影響，一期堆土分成兩個階段，第一階段于2003年4月中旬截止，填土高2 m;第二階段于2003年8月下旬開始至9月中下旬結(jié)束，填土高從原來的2m增至3 m左右。到2003年12月10日，通過4點(diǎn)實測平均沉降449.1 mm，預(yù)測最終沉降578.8 mm。用分層總和法算出的沉降量為543.58 mm。為取得實際沉降與計算沉降的差異數(shù)據(jù)，我們要求對一期處理完成的土層進(jìn)行了對比試驗，在1#倉庫堆土處理范圍，布置了2個靜力觸探試驗孔、1個采取土試樣鉆孔、2個采取土試樣鉆孔加做固結(jié)試驗、2個帶孔壓靜力觸探試驗孔、2個十字板試驗。在未經(jīng)過地基處理的3#倉庫范圍，布置了2個采取土試樣鉆孔加做固結(jié)試驗、2個帶孔壓靜力觸探試驗孔、2個十字板試驗， 與1#倉庫處理后地質(zhì)資料進(jìn)行對比，對主要加固土層進(jìn)行高壓固結(jié)試驗，得出先期固結(jié)壓力Pc，進(jìn)行加固前后對比。

　　通過對比結(jié)果看出，2層土先期固結(jié)壓力提高22%，3層土提高14%，4層土提高23%，各土層物理力學(xué)性能指標(biāo)均有明顯提高。

　　根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)，應(yīng)用雙曲線法擬合預(yù)測未來沉降及根據(jù)沉降速率法預(yù)測剩余沉降， 結(jié)合分層總和法的計算沉降來綜合分析場地現(xiàn)有堆載預(yù)壓的效果，得出沉降預(yù)測相關(guān)結(jié)論以利于業(yè)主對堆載預(yù)壓總周期作決策。一期處理范圍現(xiàn)有沉降在場地中部約為449.1 mm，用雙曲線法擬合預(yù)測其最終沉降在場地中部約為579 mm，用理論公式計算最終沉降為544 mm，平均固結(jié)度基本上在0.90 左右，符合設(shè)計要求。后期殘余沉降，平均約40 mm，最大可達(dá)90 mm，堆載穩(wěn)壓時間為≥6個月。后期變形在規(guī)范允許范圍內(nèi)，可以卸載。

　　因工后沉降仍然較大，我們對地基處理后減少后期殘余沉降進(jìn)行了要求：首先要求室內(nèi)地坪填土、基層應(yīng)先施工，以盡量減少工后沉降，填土材料采用2:8 灰土，分層壓實，保證壓實系數(shù)達(dá)到0.95。地坪施工時與柱承臺部位采用2次澆筑，鋼筋分開，地坪配筋根據(jù)計算要求配置，并做適當(dāng)加強(qiáng)。

　　3預(yù)壓法處理經(jīng)驗探索

　　(1)預(yù)壓荷載分超載、等載與欠載3 種類型。超載預(yù)壓是減少工后沉降的有效方法， 應(yīng)盡可能采用超載或等載預(yù)壓形式，否則工后沉降較大。

　　(2)在目前有限的施工期內(nèi)，堆載時間不可能很長，要通過地基處理來完全消除工后沉降是不現(xiàn)實的，工后修補(bǔ)不可避免。(設(shè)計說明中應(yīng)注明清楚)一般約3~5 年左右，沉降穩(wěn)定。

　　(3)根據(jù)本工程的監(jiān)測經(jīng)驗，經(jīng)塑料排水板堆載預(yù)壓處理，明顯地改善了軟土層的排水固結(jié)過程。在回填層荷載的作用下，地基土的超靜孔隙水壓力不斷消散，地基土承載力不斷提高。軟弱土層的影響深度主要與上覆荷載及排水板的處理深度有關(guān)，從分層沉降、孔隙水壓力及水平位移的測試成果看，主要影響深度在排水板處理深度范圍內(nèi)，對排水板以下地層的影響則較小，土的物理力學(xué)指標(biāo)有明顯好轉(zhuǎn)，如壓縮模量提高，有可能從淤泥變成為粘土。

　　(4)一般情況，場地內(nèi)地基土經(jīng)排水固結(jié)處理后在2年的施工期內(nèi)主固結(jié)沉降將完成或接近完成，但由于軟土地基的次固結(jié)特征比較明顯，次固結(jié)變形將是長期的，要求所有在軟土地基上的建筑物均應(yīng)按規(guī)定設(shè)置永久沉降觀測點(diǎn)，定期觀測。

　　(5)本著安全、經(jīng)濟(jì)的原則，采用排水固結(jié)法對地基進(jìn)行處理，可節(jié)省投資。塑料排水板的施工方便快速，在缺乏砂源的地區(qū)相對價格便宜，且施工工藝成熟，效果顯著。

　　(6)地基條件不同，不同處理方法的效果也存在差異。

　　(7)對于倉庫，一般業(yè)主在方案階段會給我們一個均布荷載要求，其實在目前貨架形式下，荷載大部分都不可能是均布荷載， 建議在地坪配筋計算時采用SATWE傳遞支架集中力作用方式，配筋應(yīng)該比均布荷載更接近實際情況。

　　3 結(jié)束語

　　關(guān)于地基加固的施工方法近年來同行已做出了許多研究與探討，在地基加固方面取得舉世矚目的成就。在選擇施工方法時應(yīng)結(jié)合具體的土的性質(zhì)、地質(zhì)條件、周圍建筑環(huán)境、客戶施工要求以及施工工期、技術(shù)、機(jī)械等要求確定合理的施工方案，以提高施工的質(zhì)量和施工效率。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1] GB50007—2011 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].中國建筑工業(yè)出版社，2011.

　　[2]龔曉南.地基處理手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社.

　　[3]張雁，劉金波.樁基手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社.

　　[4]中國建筑科學(xué)研究院.JGJ79—2002、J220—2002 建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].中國建筑工業(yè)出版社，2002.