淺述軟塑狀態下飽和土的地基處理

摘 要：通過工程實例對軟弱土地基進行方案分析，并從經濟、施工周期、施工實踐等方面對處理軟弱土地基進行方案對比。

關鍵詞：軟土地基;CFG;剛性樁;PHC管樁;復合地基

中圖分類號：U44? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-6903（2022）07-0032-03

0 引言

軟土地基處理方案的選擇多種多樣。根據承載要求不同對地基處理的方案也會不同，如單純承載力不夠，傳統采用CFG等復合地基進行處理;本文根據實際工程僅對軟塑狀態的飽和土，綜合多方對比，通過多方檢測結果論證剛性樁（PHC管樁）復合地基更優于CFG復合地基。

1 工程概況

新建30 000 m3儲罐，設備類型為內浮頂鋼結構儲罐，罐壁高度19.8 m，基礎為鋼筋混凝土環墻，埋深約1 m，基底壓力約為230 kPa。

2 工程地質條件

地基土主要工程性質。

2.1 雜填土

土層厚度為0.3～0.8 m;建筑垃圾為主，巖性不均，土質疏松，結構松散雜亂，含有磚塊、混凝土、有機質，應全部挖除。

2.2 黃土狀土

土層厚度為0.9～2.2 m;壓縮系數平均值a1-2=0.57 MPa-1，屬高壓縮性土;天然孔隙比平均值e=0.892;天然含水率平均值w=22.0%;飽和度Sr=66.0%;液性指數平均值IL=0.30;具輕微濕陷性，fak=90 kPa。

2.3 黃土狀土

土層厚度為0.6～15 m;壓縮系數平均值a1-2=0.33 MPa-1，屬中壓縮性土;天然孔隙比平均值e=0.743;天然含水率平均值w=26.4%;飽和度平均值Sr=97.0%;液性指數平均值IL=0.80，fak=80 kPa。

2.4 -1粉土

壓縮系數平均值a1-2=0.34 MPa-1，屬中壓縮性土;天然孔隙比平均值e=0.744;天然含水率平均值w=26.4%;飽和度平均值Sr=96.0%;液性指數平均值IL=0.95，fak=70 kPa。

2.5 粉質黏土

土層厚度為3.5～15 m;壓縮系數平均值a1-2=0.34 MPa-1，屬中壓縮性土;天然孔隙比平均值e=0.748;天然含水率平均值w=27.2%，飽和度平均值Sr=98.0%;液性指數平均值IL=0.73，fak=90 kPa。

2.6 粉質黏土

土層厚度為8～10.2 m;壓縮系數平均值a1-2=0.34MPa-1，屬中壓縮性土;天然孔隙比平均值e=0.750;天然含水率平均值w=27.2%，飽和度平均值Sr=98.0%;液性指數平均值IL=0.76， fak=100 kPa。

2.7 粉質黏土

土層厚度為7.1～10.1 m;壓縮系數平均值a1-2=0.32 MPa-1，屬中壓縮性土;天然孔隙比平均值e=0.746;天然含水率平均值w=27.2%，飽和度平均值Sr=98.0%;液性指數平均值IL=0.70，fak=110kPa。

2.8 粉質黏土

土層厚度為10.2～13.3 m;壓縮系數平均值a1-2=0.30 MPa-1，屬中壓縮性土;天然孔隙比平均值e=0.710;天然含水率平均值w=25.7%，飽和度平均值Sr=98.0%;液性指數平均值IL=0.61，fak=120 kPa。

2.9 粉質黏土

土層厚度為6.2～18.5 m;壓縮系數平均值a1-2=0.27 MPa-1，屬中壓縮性土;天然孔隙比平均值e=0.650;天然含水率平均值w=23.6%，飽和度平均值Sr=98.0%;液性指數平均值1L=0.38，fak=130 kPa。

地下水位埋深1.60～3.60 m，年變化幅度1.2 m左右。

3 擬建場區工程地質分析

根據擬建場地內各土層分布情況，第①層耕土，含大量植物根系物，土體性質不好，應挖除。

基底壓力要求230 kPa。其地基持力層主要為②、③按照《建筑地基基礎設計規范》對地基土承載力特征值進行深、寬修正，修正結果不能滿足基底壓力的要求。因為考慮到承載力、地基沉降變形等問題，新建30 000 m3儲罐基礎不能采用天然地基，應進行地基處理或采用樁基礎方案。

3.1 墊層地基基礎方案分析

承載力較小的建筑物，采用整片砂石墊層，墊層厚度采用厚1.0 m的砂石墊層回填至設計標高，墊層填料宜采用碎石、礫砂、粗砂、中砂等材料，砂石墊層的壓實系數不小于0.97，根據軟弱下臥層驗算，不滿足承載力要求。因此不采用此方案。

3.2 水泥土攪拌樁復合地基方案分析

采用水泥土攪拌樁復合地基方案，根據場地地層分布情況，樁端設置在第④層粉質黏土的中部，水泥土攪拌樁的施工工藝采用粉體攪拌法，樁徑500 mm，有效樁長為21，固化劑選用強度等級32.5級以上的普通硅酸鹽水泥，水泥摻入比宜為15%～20%。樁距2 m，水泥土攪拌樁施工完成后，應在基底下鋪設厚度為30 cm的級配砂石褥墊層。

經處理后的復合地基承載力為215 kPa.不能滿足地基承載力要求。因此不采用此方案。

3.3 粉煤灰碎石樁（CFG樁）復合地基

復合地基承載力估算：樁長為18～24 m，樁端土層選第④層粉質黏土下部或第⑤層粉質黏土中部，樁徑可選400 mm，樁間距1.2 m，采用等邊三角形布樁，樁頂上應設置0.3 m厚的整片砂石墊層，預處理后水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）承載力特征值，見表1。

復合地基的設計、施工與檢測應符合規范JGJ 79-2012第7章的有關規定，其最終承載力應通過現場靜載荷試驗確定。

荷載效應的準永久組合值按230 kPa采用，基底埋深d=-1.0 m，基地附加應力p0=210.0 kPa，按荷載均勻分布，初步計算建筑物沉降量30.2～37 mm， 沉降差3.4 mm。

3.4 鉆孔灌注樁方案分析

樁端設置在第⑤層黃土狀土層底部或⑥層粉質黏土底層，有效樁長可選25.0～36.0 m，鉆孔灌注樁樁徑600 mm。單樁豎向極限承載力標準值估算，見表2。樁基沉降量估算56～63 mm， 沉降差7 mm。

成樁可行性分析：采用灌注樁基礎方案時，根據現場鉆探資料、土工試驗資料及場地地層分布情況，在第③層黃土狀土層和④層粉質黏土層中存在軟塑狀態的飽和黃土，該兩層黃土土層軟塑狀態，壓縮系數較大，鉆孔成孔過程中應注意③層黃土狀土層和④層粉質黏土層的縮徑，采用合適配比的泥漿或化學漿液，或進行預處理后成孔。水泥灌注過程中應 緩慢提鉆避免抽吸作用引起塌孔，同時應保證孔底沉渣不超過10 cm及樁身混凝土連續完整性。

3.5 靜壓樁方案分析

采用靜壓樁方案。樁端設置在第⑥層黃土狀土層上部或⑦層粉質黏土層，有效樁長可選28.0～38.0 m，樁徑500 mm，

單樁豎向極限承載力標準值估算，見表3。樁基沉降量估算42～46 mm， 沉降差4 mm。

成樁可行性分析：根據本次勘察鉆探結果，樁身通過的地層主要為粉質黏土層，無砂層分布，成樁較易。在施工過程中應注意樁間距應滿足規范要求（不宜小于4 d），且靜壓樁制作時應考慮場地土及地下水對建筑材料的弱～中等腐蝕性問題，應嚴格控制樁基施工順序及成樁速度，防止管樁上浮，建議施工時應隔樁跳打（相鄰樁的施工間隔時間不小于24 h）。

4 地基處理方案及現場試樁實驗情況

根據建筑物荷載、地基土分布情況特征，施工周期和難易程度，本著經濟合理的原則，地基處理方案為水泥粉煤灰碎石樁（CFG）復合地基。

現場2018年11月進行現場CFG施工實驗，實驗結果：施工11根樁，在相鄰樁（樁間距約2～4 m）施工中出現前期已施工的樁下沉2～7 m，充盈系數為2～3。隨后進行樁身完整性檢測。

根據檢測結果判斷在第③層黃土狀土層和④層粉質黏土層中存在軟塑狀態的飽和黃土，該兩層黃土土層軟塑狀態，壓縮系數較大，該層中容易形成串樁或糖葫蘆樁。

根據現場試樁結果CFG樁成樁難度高，且實際效果完全不能保證，不建議采用此方案進行地基處理。以免后續工程樁再次出現此類情況。

5 地基處理方案對比

根據工程地質文件及CFG現場施工實驗，地基處理擬選用如下三種：

①旋噴樁進行基礎處理預處理，之后再進行預制樁處理。②因根據初勘資料設計的CFG成樁困難，因此采用預制砼管樁（剛性樁復合地基）。③最穩妥的方案為預應力混凝土管樁+承臺。

6 方案工程量經濟對比（表4）

7 地基處理方案結論

根據上述對比，從工程造價、施工周期對比，成樁效果等綜合對比，采用采用剛性樁（PHC管樁）復合地基處理方案，并最終通過現場適用性。

因此在軟土地基處理中不能只考慮經濟因素，技術可靠、經濟合理且施工便捷是工程建設的首選。

收稿日期：2022-05-20

作者簡介：李楊（1984—），女，遼寧鐵嶺人，本科，工程師，研究方向：建筑工程。