巖土工程地基加固處理方案分析

何志昌

摘要：文章以某市已建住宅小區5#、6#樓的施工為例，對該工程的巖土地質做具體的勘測和分析評價，對不均勻的地基穩定性驗算和相關的地基加固方法進行分析討論，并采用的長螺旋鉆管內泵壓CFG樁技術對地基進行了穩定加固處理方案。

關鍵詞：地基處理；加固；技術方案；質量控制

一、工程概況

某市一住宅小區5#和6#居民樓，建筑層高分別為20層和18層，其建筑等級為二級，目前還處于詳細勘察階段，主體建筑面積分別為7853m2和6985m2，均為框架結構設計，根據相關勘察資料，該工程所在地區地層主要為沉積層，粉質粘土層為承重層，地籍承載力特征值為180kPa。

二、工程所在地地質條件

2.1地層、通過對現場地層勘察，工程所在地鉆探深度范圍內其地層由下到上可以分為以下四種地層：（1）基巖層（C）。經過勘探，施工現場范圍內的基巖主要為灰巖和石炭系細砂巖，發育強-微風化帶。（2）沉積層（Q4d）。沉積層主要由顏色不同的粉質粘土組成，可塑性較強，且含有少量的強風化灰巖碎片和鐵質結核，少部分地區夾有粉土層，濕度較高。（3）第四系沖擊層（Q4al）。根據性狀不同，該層從上至下依次為粉質粘土、淤泥質粘土、中粗砂、淤泥質粉砂、粉質粘土、中粗砂、粉質粘土、淤泥質粘土。（4）第四系人工填土層（Q4ml）。該層主要由顏色不同的素填土組成，結構較為松散，含有少量碎石和碎磚塊，其底部夾有一層較薄的灰褐色耕土。本層厚度約1.6～2.0m，分布于整個施工場地。

2.2地下水。通過對該工程水文地質情況進行勘察研究，發現工程所在地地下水主要存在于沖積層內的粗砂巖和灰巖縫隙中。粗砂巖縫隙地下水主要來源于大氣降水，屬于地下空隙水，在該地層中含量比較豐富；而灰巖裂縫地下水在該地層中的分布非常不均勻，其水質屬于基性巖體裂縫水。

2.3對巖土工程的分析和評價。2.3.1場地、場地土類別。根據《建筑抗震設計規范》中的有關要求，工程所在地的抗震設防烈度為VI度，整個工程均處于該區范圍之內，因此建筑物需按照國家有關標準的要求設防。根據施工現場土層的平均厚度計算出等效剪切波速值Vse=168.4m/s，場地土的類型為中軟土，基巖埋深11.7m～15.6m，屬II類，根據場地類別對其進行分組，設計特征周期等于0.35s，建筑物抗震為可進行施工建設的一般場地。對工程施工現場地質條件進行分析，其地震烈度為VI度，確定其基本加速度為0.05g，并結合《建筑抗震設計規范》中的要求方法，將此建筑按照相關規定進行抗震設計，對于其中砂土的地震等級及其液化問題先不進行考慮，通過對后期巖體工程地質情況進行勘察，認為該建筑施工場地為中等復雜型地質，可進行下一步地基穩定性評估。2.3.2施工現場的適宜性和穩定性。通過對施工現場進行鉆探勘測，結果顯示工程現場屬于石灰巖替代層，雖然在工程地層范圍內沒有勘測到存在斷裂構造，但在下伏巖地帶中存在部分溶洞，是一種非常不穩定的地層，對施工地基穩定性產生一定的威脅。因此，必須對其采取相應的加固措施，進行處理后才可進行地面施工。

2.4地基穩定性驗算方法。對于非均勻地基，除了要按照有關標準和規范的要求對地面建筑物的傾斜、差異沉降和沉降等特征進行分析外，還要根據建筑物重要性的具體情況對其進行穩定性驗算，通過圓弧法對相關數值進行驗算，也就是最危險的滑動面上的力對滑動中心所產生的抗滑力矩MR與滑動力矩MS應符合以下關系，對于一般的非均勻地基的勘察，除了對相應的建筑傾斜、差異沉降等特征按照相關標準規范進行分析，還要對其地基穩定性進行相關驗算，以確保地基的穩定性符合建筑施工要求。地基穩定性驗算可根據圓弧法進行數據分析驗算，滑動面上的力對滑動中心所產生的抗滑力距MR與滑動力矩MS應根據以下公式進行驗算，即：K=MR/MS≥1.2

圖1 地基穩定性計算簡圖

根據圖1所示，其穩定性安全系數可按下式計算：

式中：（P-PC）—基底附加壓力平均值； bx——附加壓力重心到滑弧圓心的水平距離； Wi—土條重量；li—土條內滑弧長度；Hz—水平外力；Ci——土的抗剪強度；R—圓弧半徑。

運用該式進行整體穩定性計算時，僅適用于小偏心荷載的建筑物，其關鍵是滑弧濃度的確定，滑弧濃度確定了其地基土整體破壞范圍也就確定了，根據多項工程地基土圓弧滑動穩定性驗算及塑性區展形范圍，認為基礎外角點底面以下1/4基礎寬度范圍濃度內，且該點與地面的連線呈45?— /2 夾角的驗算范圍可滿足建筑物安全使用要求；若經上式驗算所得地基穩定性安全系數小于1.2，則應加大基礎埋深，繼續驗算直至滿足要求止；或采用增強滑帶土抗剪強度的辦法重新驗算地基穩定性安全系數。

三、巖土勘察分析

因該小區所建樓梯建筑層數較高，其地基荷載要求比較高，對于建筑設計和施工難度比一般的低層建筑大，因此必須加強對該建筑地基巖土低層的勘察分析。如果將該建筑地基直接建在沉積層粉質粘土層上，該低層無法滿足建筑荷載要求，將導致非常嚴重的塌陷事故。如果采用鉆孔灌注樁技術進行地基加固，在一定程度上可滿足該建筑地基設計的基本要求，但對地基施工泥漿會帶來嚴重污染。最后經過多方分析研究，最終確定了使用長螺旋鉆管內泵壓CFG樁技術進行地基加固。在工程施工時，可將長達18m的CFG樁直接放進沙層中，不僅可以滿足建設地基承載基本要求，而且還可將地層承載力得到良好發揮。CFG樁地基設計需要確定好多參數，可結合地基設計和建筑要求進行相應設計，主要參數有樁徑、樁長、樁身強度、褥墊層厚度以及樁間距設計。根據該建筑工程施工具體要求，CFG樁地基設計樁長為17m，樁身混凝土強度為C25，樁徑設計為450mm，褥墊層的厚度為350mm，樁間距為4-6d。

四、巖土工程地基加固處理施工中的質量控制

通過工程試驗樁加固實踐證明，在地基加固過程中適當的將試驗樁長度加長，使得樁體能夠很好的進入粉質粘土層中，這樣不僅可以達到很好的地基承載要求，而且還可以對樁底土干擾因素起到有效的避免作用。在施工過程中要注意場地局部樁端的持力層變化情況，盡可能避免其進入沙層深度過大現象的發生，可以很好的起到避免涌砂現象的出現，以確保工程施工保質保量的完成。

參考文獻：

[1]楊凱，馮江，趙利軍.概論巖土工程地基加固處理方法.城市建設理論研究，2013（11）.endprint