深厚素填土場地地基處理方案比選分析

呂志剛

前言

近年來開山填溝筑地、圍海筑地工程較多，填土常用開山黏土或石料，大小不一，填筑厚度有的達數十米，極不均勻。人工填土按照物質組成和堆填方式可以分為素填土、雜填土和沖填土。素填土是有碎石、砂或粉土、黏性土等一種或者幾種組成的填土，其中不含雜質或者含雜質較少。若經分層壓實則為壓實填土。深厚素填土（未經壓實）地基上進行工程建設，多高層建筑主體結構通常采用樁基，而園區內的市政道路、鋪磚廣場、球場等，為滿足承載力及變形要求，通常需要進行場地地基處理。

1 巖土工程地基加固處理技術分析

根據場地地基處理的加固原理，可以將地基處理方法分為六類，依次為：置換、排水固結、灌入固化物、振密或擠密、加筋[1]。深厚填土（未經壓實）地基中常見的幾種工程地基處理技術如下：

1.1 強夯法

強夯法是指反復將夯錘提到高處使其自由落下，給地基以沖擊和振動能量，將地基土夯實，從而提高地基的承載力，降低其壓縮性，改善地基性能。強夯法適用于處理碎石士、砂土、低飽和度的粉土與黏性土、濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基。非飽和土夯實過程，其本質是土中的氣相被擠出的過程。

1.2 水泥攪拌樁復合地基

水泥土攪拌法是加固飽和軟黏土地基的一種成熟方法，它利用水泥、石灰等材料作為固化劑的主劑，通過深層攪拌機械，在地基中就地將軟土和固化劑（漿液狀或粉體狀）強制攪拌，利用固化劑和軟土之間所產生的一系列物理及化學反應，使軟士硬結成具有整體性、水穩定性和一定強度的優質地基。

水泥土攪拌法最適宜于加固各種成因的飽和軟軟黏土。國外使用深層攪拌法加固的土質有新吹填的超軟士、沼澤地帶的泥炭士、沉積的粉士和淤泥質土等。目前國內常用于加固淤泥、淤泥質土、粉土和含水量較高且地基承載能力標準值不大的黏性士等[2]。

1.3 換填墊層法

換填墊層法就是將基礎底面以下不太深的一定范圍內的軟弱土層挖去，然后以質地堅硬、強度較高、性能穩定、具有抗侵蝕性的砂、碎石、卵石、素土、灰土、粉煤灰、礦渣等材料以及土工合成材料分層充填，并同時以人工或機械方法分層壓、夯、振動，使之達到要求的密實度，成為良好的人工地基。

換填墊層法適用于淺層地基處理，包括淤泥、淤泥質士、松散素填土、雜填土、已完成自重固結的吹填土等地基處理以及暗塘、暗洪、暗溝等淺層處理和低洼區域的填筑。

2 工程實例分析

2.1 工程概況

廣西欽州某產業園區，擬建一中學工程，場區屬沿海丘陵地貌，原為山丘-溝谷組合地形，用地范圍內已作挖填土整平工作，整平后的地面標高與建筑地面設計標高相接近，場地內大范圍屬填方區（未經壓實），填土厚度最深達10.8m。場地平面圖及地基處理分區圖如圖1。

圖1 場地平面圖及地基處理分區圖

2.2 工程地質

據鉆探揭露，上覆土層主要由就近推山整平場地時形成的人工填土、少量耕土、淤積土等組成，厚度0～10.80m。下伏基巖留系全、強風化泥質粉砂巖。典型地質斷面圖如圖2。

圖2 典型地質斷面圖

素填土①（Q4ml）：黃褐、暗紅色，不均勻，松散狀，稍濕，主要由粘性土及各類風化巖碎塊、巖屑及其形成的粘性土構成，分布不均，為近期推填，孔隙度大，疏松，自重固結處于初始階段，屬高壓縮性土層，層厚0.3～12.30m。

全風化泥質粉砂巖④（S）：黃、暗紅、青灰等色，砂泥質結構，層狀構造，原巖結構完全風化變異，顆粒間的粘結力很弱，極破碎呈砂泥狀，用手易捏散，泡水易崩解，屬極軟巖，完整程度為極破碎，巖體的基本質量等級為Ⅴ級，層厚0.50～3.20m。

強風化泥質粉砂巖⑤（S）：黃、暗紅、青灰等色，砂泥質結構，層狀構造，原巖組織結構大部分風化破壞，風化裂隙發育，巖質松軟，手可掰碎，泡水崩解，下部部分夾少量薄層狀的中風化層，屬極軟巖，完整程度為破碎，巖體的基本質量等級為Ⅴ級。

2.3 地基處理方案優選

本次地基處理的范圍包括園區內市政道路、鋪磚廣場、球場、跑道，其中各分區技術指標要求如表1。

通過理正巖土軟件計算發現從地基承載力角度看，無論采用何種地基處理方式，最終都能夠滿足承載力的要求，所以處理本場地地基的關鍵所在是消除場地的工后沉降以及減少地基的不均勻沉降。

采用強夯法處理，先重錘點夯2～3遍（單擊夯擊能為3000kN·m），每遍10擊（具體由試夯決定），后輕錘滿夯1遍（單擊夯擊能為1000kN·m），可以將土體夯實，減小工后沉降，能達到預期效果。采用水泥攪拌樁復合地基法加固園區場地，攪拌樁穿過表層素填土達到巖層表面，可以很好地把荷載傳遞到基巖，且各區估算沉降均能滿足工后沉降要求。采用換填墊層法，可以使地基表面形成一層硬殼層，將表層荷載擴散至地下深處，可減小地表的沉降差，采用毛石換填1～1.5m厚，預估沉降也能滿足工后沉降要求。

表1 各分區技術指標要求

園區場地總計需進行地基處理的面積約1.2847萬m2，強夯單價按120元/m2計，若全場按強夯方案處理，則強夯部分費用合計約：136.7萬元。攪拌樁單價按40～50元/m計，若全場按攪拌樁加固方案（等邊三角形布置）處理，則費用合計約：258.8～323.5萬元；若全場按換填墊層加固方案處理，換填材料采用毛石，換填1.5m深按180元/m2計，換填1.0m深按130元/m2，則費用合計約：187.1萬元。

由此可見，在深厚素填土場地上，地基處理采用強夯法經濟性優于換填墊層法，更優于水泥攪拌樁加固法。然而，本案例因工期緊張，各單體要先行施工，若后期采用強夯法對園區場地進行處理，將對主體結構及樁基產生不利影響，而采用水泥攪拌樁加固法處理，也能達到預期效果，但經濟性較差，故最終在需要處理的全部范圍采用了換填墊層法處理，既滿足地基承載力及變形要求，同時也取得了較好的經濟性，節省了投資。

3 結論

以工程案例為依托，對比分析了深厚素填土場地，采用強夯法、水泥攪拌樁復合地基法、換填墊層法三種地基加固方案的技術性與經濟性，得出結論：針對深厚素填土（未經壓實）場地，以上三種方案技術上均可行，經濟性，強夯法優于換填墊層法，換填墊層法優于水泥攪拌樁加固法。但工程項目最終采用何種地基處理方案，須結合工程進度要求進行最終取舍。

[1]地基處理手冊[M].中國建筑工業出版社，《地基處理手冊》（第二版）編寫委員會[編].2000.

[2]《建筑地基基礎設計規范》（GB50007-2011）[S].2012.