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(qū)5#、6#樓的施工為例，對該工程的巖土地質(zhì)做具體的勘測和分析評價，對不均勻的地基穩(wěn)定性驗算和相關(guān)的地基加固方法進行分析討論，并采用的長螺旋鉆管內(nèi)泵壓CFG樁技術(shù)對地基進行了穩(wěn)定加固處理方案。

關(guān)鍵詞：地基處理；加固；技術(shù)方案；質(zhì)量控制

一、工程概況

某市一住宅小區(qū)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(jié)構(gòu)設(shè)計，根據(jù)相關(guān)勘察資料，該工程所在地區(qū)地層主要為沉積層，粉質(zhì)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(zhì)條件

2.1地層、通過對現(xiàn)場地層勘察，工程所在地鉆探深度范圍內(nèi)其地層由下到上可以分為以下四種地層：（1）基巖層（C）。經(jīng)過勘探，施工現(xiàn)場范圍內(nèi)的基巖主要為灰?guī)r和石炭系細砂巖，發(fā)育強-微風(fēng)化帶。（2）沉積層（Q4d）。沉積層主要由顏色不同的粉質(zhì)粘土組成，可塑性較強，且含有少量的強風(fēng)化灰?guī)r碎片和鐵質(zhì)結(jié)核，少部分地區(qū)夾有粉土層，濕度較高。（3）第四系沖擊層（Q4al）。根據(jù)性狀不同，該層從上至下依次為粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粘土、中粗砂、淤泥質(zhì)粉砂、粉質(zhì)粘土、中粗砂、粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)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(jié)構(gòu)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(zhì)情況進行勘察研究，發(fā)現(xiàn)工程所在地地下水主要存在于沖積層內(nèi)的粗砂巖和灰?guī)r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?guī)r裂縫地下水在該地層中的分布非常不均勻，其水質(zhì)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(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》中的有關(guān)要求，工程所在地的抗震設(shè)防烈度為VI度，整個工程均處于該區(qū)范圍之內(nèi)，因此建筑物需按照國家有關(guān)標準的要求設(shè)防。根據(jù)施工現(xiàn)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(jù)場地類別對其進行分組，設(shè)計特征周期等于0.35s，建筑物抗震為可進行施工建設(shè)的一般場地。對工程施工現(xiàn)場地質(zhì)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(jié)合《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》中的要求方法，將此建筑按照相關(guān)規(guī)定進行抗震設(shè)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(zhì)情況進行勘察，認為該建筑施工場地為中等復(fù)雜型地質(zhì)，可進行下一步地基穩(wěn)定性評估。2.3.2施工現(xiàn)場的適宜性和穩(wěn)定性。通過對施工現(xiàn)場進行鉆探勘測，結(jié)果顯示工程現(xiàn)場屬于石灰?guī)r替代層，雖然在工程地層范圍內(nèi)沒有勘測到存在斷裂構(gòu)造，但在下伏巖地帶中存在部分溶洞，是一種非常不穩(wěn)定的地層，對施工地基穩(wěn)定性產(chǎn)生一定的威脅。因此，必須對其采取相應(yīng)的加固措施，進行處理后才可進行地面施工。

2.4地基穩(wěn)定性驗算方法。對于非均勻地基，除了要按照有關(guān)標準和規(guī)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(jù)建筑物重要性的具體情況對其進行穩(wěn)定性驗算，通過圓弧法對相關(guān)數(shù)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(chǎn)生的抗滑力矩MR與滑動力矩MS應(yīng)符合以下關(guān)系，對于一般的非均勻地基的勘察，除了對相應(yīng)的建筑傾斜、差異沉降等特征按照相關(guān)標準規(guī)范進行分析，還要對其地基穩(wěn)定性進行相關(guān)驗算，以確保地基的穩(wěn)定性符合建筑施工要求。地基穩(wěn)定性驗算可根據(jù)圓弧法進行數(shù)據(jù)分析驗算，滑動面上的力對滑動中心所產(chǎn)生的抗滑力距MR與滑動力矩MS應(yīng)根據(jù)以下公式進行驗算，即：K=MR/MS≥1.2

圖1 地基穩(wěn)定性計算簡圖

根據(jù)圖1所示，其穩(wěn)定性安全系數(shù)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(nèi)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(wěn)定性計算時，僅適用于小偏心荷載的建筑物，其關(guān)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(jù)多項工程地基土圓弧滑動穩(wěn)定性驗算及塑性區(qū)展形范圍，認為基礎(chǔ)外角點底面以下1/4基礎(chǔ)寬度范圍濃度內(nèi)，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(jīng)上式驗算所得地基穩(wěn)定性安全系數(shù)小于1.2，則應(yīng)加大基礎(chǔ)埋深，繼續(xù)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(wěn)定性安全系數(shù)。

三、巖土勘察分析

因該小區(qū)所建樓梯建筑層數(shù)較高，其地基荷載要求比較高，對于建筑設(shè)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(zhì)粘土層上，該低層無法滿足建筑荷載要求，將導(dǎo)致非常嚴重的塌陷事故。如果采用鉆孔灌注樁技術(shù)進行地基加固，在一定程度上可滿足該建筑地基設(shè)計的基本要求，但對地基施工泥漿會帶來嚴重污染。最后經(jīng)過多方分析研究，最終確定了使用長螺旋鉆管內(nèi)泵壓CFG樁技術(shù)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(shè)地基承載基本要求，而且還可將地層承載力得到良好發(fā)揮。CFG樁地基設(shè)計需要確定好多參數(shù)，可結(jié)合地基設(shè)計和建筑要求進行相應(yīng)設(shè)計，主要參數(shù)有樁徑、樁長、樁身強度、褥墊層厚度以及樁間距設(shè)計。根據(jù)該建筑工程施工具體要求，CFG樁地基設(shè)計樁長為17m，樁身混凝土強度為C25，樁徑設(shè)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(zhì)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?shù)膶⒃囼灅堕L度加長，使得樁體能夠很好的進入粉質(zhì)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(xiàn)象的發(fā)生，可以很好的起到避免涌砂現(xiàn)象的出現(xiàn)，以確保工程施工保質(zhì)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(shè)理論研究，2013（11）.endprint