關中地區軟弱地基勘察及處理方法分析

陳永恒

西北有色勘測工程公司（710054）

0 前言

河流沖洪積低階地、漫灘常因原始地形平緩或低洼，沉積形成淤泥或淤泥質土等軟弱地層。其平面分布往往大小不一，水平分布連續性差，垂直分布厚度不均，因淤泥或淤泥質土的孔隙比大，含水量高，承載力低，與同時期沖洪積黏性土或粉土相比，在同樣荷載作用下其沉降變形較大，難以滿足建筑物對地基強度和變形的要求，需要進行地基處理。地基受力層范圍內常因含有軟弱下臥層而發生不均勻沉降，引起建筑物不同程度傾斜，嚴重時導致結構破壞，影響建筑物正常使用。

文章結合工程實例，進行施工階段勘察，合理布孔，查明下伏軟弱地層分布及其物理力學性質，針對幾種不同的地基處理方法，對比分析處理后的地基承載力、變形，施工難易程度及經濟效益，提出了場地勘察時應注意的問題和軟弱下臥層地基處理的方法。

1 工程概況

1.1 擬建建筑物概況

擬建建筑為4 棟住宅樓，地上15 層，高度45 m，平面尺寸34.2 m×16.6 m，地下1 層基礎埋深-4.7 m，剪力墻結構、筏基對地基沉降敏感程度為敏感，基底壓力230 kPa。

1.2 軟弱土層地基勘察

1.2.1 初、詳勘階段勘察

對新場地，應充分收集相鄰場地的地質資料，初步了解地層，根據規范合理布設鉆孔。詳勘時可充分利用初勘資料，孔深應滿足地基處理和地基變形計算要求。當預定深度內有軟弱土層時，勘探孔深度應適當增加，部分控制性勘探孔應穿透軟弱土層或達到預計控制深度。當軟弱土層起伏較大時，鉆孔應適當加密。

1.2.2 施工階段勘察

若初、詳勘時未及時發現軟弱土層，施工階段才發現，需查明其空間分布、物理力學參數，同時提供地基處理建議，供設計院參考。施工階段的布孔可結合現場實際情況，采用方格網布設，孔間距以逐步加密為原則，孔深以鉆穿軟弱土層為準，必要時可鉆至基礎底面以下1.0～1.5 倍的基礎寬度。當有臨近場地工程經驗時，孔深達到預計深度即可。

1.2.3 勘察時應注意的問題

在可能形成軟弱地層的場地，如河流低階地、漫灘、池塘等低洼區，現場勘察時，應嚴格把關，控制回次進尺，嚴禁長時間連續鉆進，合理選擇水泵壓力。軟弱土層不宜選擇螺旋鉆具，避免鉆進速度過快及周圍土層擾動后包裹巖芯，導致漏判或誤判。同時，應結合原位測試驗證軟弱土層存在與否及其工程地質性質，如標準貫入試驗、圓錐型動力觸探試驗、基坑開挖后的釬探等。軟弱土層一般會表現出明顯的差異性，外業鉆探應高度重視原位測試。為提供準確的物理力學參數，應采取一定數量的原狀土樣進行室內土工試驗，若難以采取原狀試樣，應采取十字剪切板試驗、靜力觸探試驗等獲取軟弱土層的力學指標，結合工程經驗綜合確定，為設計單位提供科學合理的依據[1]。

1.3 某工程場地巖土工程地質條件

該工程位于渭河北岸，地貌單元為高漫灘。根據相鄰場地的地質資料成果，該區域場地10 m 深度內存在厚度不均的淤泥質土，平面分布不連續，垂直分布厚度不一。該工程基坑開挖后，基底為③層中砂。在進行電梯井施工過程中于1#樓基坑局部發現軟弱夾層，建設單位為此組織有關專家同勘察、設計、施工及監理等單位進行了該工程地基處理方案專家論證。專家們建議，對基底以下地層作進一步施工勘察，根據地區經驗，勘察深度不小于現開挖面以下5 m。目前1#樓基坑超挖約1.3 m，開挖深度約6.0 m，基坑內開挖集水井與電梯井，深度為2.9～4.0 m。

勘察期間，場地實測穩定地下水位埋深14.30～16.00 m，標高363.25～364.67 m，屬孔隙潛水。

各巖土層具體分布及特性如下：

①人工填土：雜色，以建筑垃圾為主，黏性土充填，厚度0.15～1.50 m。

②黃土狀土：黃褐色，可塑-硬塑，土質均勻，厚度2.85～4.25 m。

③中砂：灰黃色，稍濕-濕，中密，厚度10.00～16.10 m。

③-1 淤泥質土：深灰色，軟塑，有臭味，厚度0.20～2.80 m。

④粉質黏土： 灰褐色，硬塑，土質均勻，厚度0.50～2.00 m。

⑤中砂：灰黃色，飽和，密實，厚度0.30～11.20 m。

⑥粉質黏土： 黃褐色，硬塑，土質均勻，厚度2.20～5.50 m。

⑦中粗砂：灰黃色，飽和，密實，最大揭露厚度11.8 m。

2 地基處理方法

2.1 天然地基

據勘察資料，③-1 層淤泥質土，天然含水率為37.2%，天然孔隙比1.029。1#樓坑底發現較多淤泥質土。其余坑底淤泥質土零星分布，厚度0.1～0.3 m。該層廣泛分布于1#樓基坑底部，由西向東逐漸變厚，西側0.2～0.7 m，東側1.1～2.8 m，埋藏坑底以下3～5 m。水平分布連續，豎向差異較大。

現以1#樓為例進行分析，其持力層為③層中砂與③-1 層淤泥質土，為不均勻地基，③-1 層地基承載力不滿足要求，故天然地基方案不能使用。

2.2 砂石墊層

據《建筑地基處理技術規范》（JGJ 79—2012），砂石墊層處理厚度約5.5 m，此時墊層及下伏③層中砂承載力修正后均滿足地基承載力要求。

若采用砂石墊層處理，存在二次開挖、支護等問題，工期長、造價較高，產生揚塵，污染環境，可行性低。

2.3 水泥土攪拌樁法

地基處理采用水泥土攪拌樁法，水泥和土比例為2∶8。等邊三角形布樁，樁距1.2 m，樁徑0.4 m。從坑底算起，樁長4～6 m，根據《建筑地基處理技術規范》（JGJ 79—2012），估算6 m 單樁承載力特征值Ra=227 kN，（α=0.5），復合地基承載力特征值fspk=239 kPa（λ=1.0，β=0.3），修正后復合地基承載力特征值fspa=338 kPa，承載力滿足要求，其沉降變形較小，可滿足設計要求[2]。

水泥土攪拌樁復合地基，承載力高。僅在基礎范圍內布樁，布樁數量約456 根，平均樁長按5 m計，總樁長2280 m，需水泥土287 m3，施工費約10萬元，工期短，經濟效益顯著。

2.4 旋噴樁法

若采用旋噴樁法，等邊三角形布樁，樁距1.2 m，樁徑0.4 m，樁長4～6 m，根據《建筑地基處理技術規范》，估算6 m 單樁承載力特征值Ra=240 kN，（α=1.0），復合地基承載力特征值fspk=250 kPa （λ=1.0，β=0.3），修正后復合地基承載力特征值fspa=349 kPa，承載力滿足要求，沉降變形較小，可滿足建筑物變形要求[3]。

旋噴樁處理后的復合地基承載力高。僅在基礎范圍內布樁，布樁數量約456 根，平均樁長按5 m計，總樁長2280 m，約需水泥漿927 m3，施工費約34 萬元。

2.5 CFG 樁

如采用CFG 樁，C30，樁徑0.4 mm，樁距1.2 m，等邊三角形布置，按《建筑地基處理技術規范》（JGJ 79—2012），樁長按6 m 估算單樁豎向承載力特征值Ra=389 kN，復合地基承載力特征值fspk=351 kPa（λ=0.8，β=0.9），修正后復合地基承載力特征值fspa=450 kPa，承載力滿足要求，其沉降變形小。

僅在基礎范圍內布樁，布樁數量約456 根，平均樁長按5 m 計算，充盈系數1.3，約需372 m3，施工費約37 萬元。

3 地基處理方案比選

建設單位最終選用CFG，樁徑0.4 m，樁長12 m，等邊三角形布置，樁間距1.6 m，樁數236 根，總樁長2832 m，充盈系數1.3，消耗水泥粉煤灰碎石462 m3，經檢測復合地基承載力和變形均滿足要求，單個基坑施工費用為46 萬元，同場地4 個基坑采用同樣的地基處理方式，耗資184 萬元。

擬建1#樓基底下伏③-1 層淤泥質土分布廣泛，厚度不均。水泥土攪拌樁具有良好的地基處理效果和經濟效益，但地區應用經驗較少，施工時應進行小范圍試驗，以確定設計和施工參數。旋噴樁工藝成熟，常用于加固軟弱地基，地區經驗豐富，施工速度快，地基處理效果及經濟效益突出。CFG 樁地區施工經驗豐富，速度快，因基坑狹小，CFG 樁施工機械較大，且造價高。綜合分析，該地基處理可優先選用水泥土攪拌樁，其次考慮旋噴樁，更為科學經濟。

4 結語

鉆探應按勘察方案實施，并應有一定數量的原位測試，應細心查看巖芯，避免漏判、誤判軟弱土層。淤泥及淤泥質土等軟弱土層承載力低，變形大，若未及時發現或處理不當，會造成地基不均勻沉降，導致建筑物傾斜、開裂，嚴重時影響建筑物正常使用。勘察時應準確查明軟弱土層的空間分布特征及其物理力學性質，提出科學合理的地基處理建議，為設計提供參考。

針對軟弱地層的分布及工程地質性質，科學分析，采取合理的地基處理方式，避免盲目地按經驗統一處理，造成不必要的浪費。