建筑工程师职称论文发表软基处理技术应用浅析

　　摘要：随着科学技术、生活水平的不断进步，人们对建筑工程的质量提出了更为严格的要求，尤其是软基处理，对建筑工程软土地基的特点进行了分析，举例并提出相应的一些软土地基处理方法，以供同行参考。

　　关键词：软土地基,地基基础,岩土加固,地基处理

　　引言

　　软土在我国分布广泛，特别是像南方等地区。湖南位置地处南方,除个别地段外,大多处于平原水网地带,地下水位高,表层地质层次沉积年代早,结构松软,含水量高,变形大,多为软土地基, 软土具有天然强度低、压缩性高、透水性小、固结时间长、流变特性显著等特点这决定了，需要处理的软基路段多。这对基坑工程的设计和施工都提出了更高的要求,所以软土地基上的构筑物常常会出现沉降过大、承载力不足等问题。

　　1 地基处理方法的目的、原则及方法

　　1.1 地基处理的目的

　　软土地基主要指由淤泥、淤泥质土、杂填土或其他高压缩性土层构成的地基。处理的目的是利用换填、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和热学等方法对地基土进行加固，用以改良地基土的工程特性，主要包括：

　　1)提高地基的抗剪切强度;2)降低地基的压缩性;3)改善地基的透水特性： 一种增加地基土的透水性加快固结;

　　另一种是降低透水性或减少其水压力(如基坑抗渗透)。

　　1.2 地基处理的原则

　　选择地基处理的方法时， 应综合考虑场地的地质和水文条件、建筑物对地基的要求、结构类型和基础型式、周围环境影响、材料供应、施工条件等多种因素，经过综合技术经济比较后采用。同时还要考虑上部结构与基础、地基的共同作用， 加强上部及基础结构刚度和强度可减少地基的不均匀沉降。

　　1.3 常用的地基处理方法一般有：换填法、强夯法、振密法、挤密法、预压法、水泥土搅拌法、托换技术等。

　　2 拟建某工程概况

　　湖南省桂阳县拟建一个总用地面积约为66666.7 m2，东西向长约266.6 m，南北向长约250 m的仓库，现场的形状接近正方形。主要包括单层钢结构仓库1，2，3(局部带夹层)，2层公用楼及物业办公，单层门卫等一些附属建筑，其余是现场内部的环形道路、停车位、卸货区平台以及绿化等。

　　根据本工程地质勘察详勘报告，本场地现地面标高在1.25 m～1.86 m(绝对标高)，平均按1.6 m考虑;拟建场地有明浜分布，并存在有暗浜，深度为地面下约2.3 m～3.4 m 左右;2层粉质粘土层厚约0.4 m~2m，下卧3层淤泥质粉质粘土为流塑状态，层厚约4 m~6.8 m，压缩模量为3.03 MPa，4层淤泥质粘土为流塑状态，层厚约4.7 m~7.5 m，压缩模量为1.82 MPa，5层粘土层厚约1.6 m~4.4m，压缩模量为2.71 MPa，其下为6，7层粉质粘土及粉砂层，土性较好。场地类别为IV 类。根据业主要求，仓库地坪荷载采用货架式考虑，仓库地面使用荷载定为3t/m2，仓库1底层平面约92 m×105 m，仓库2底层平面约92 m×117m，场区内室外道路标高定为绝对标高2.1 m，建成后建筑室内±0.00相当于绝对标高2.80 m，即在现有地面1.6 m标高上需要回填1.2 m高建筑基层和面层。因本工程场地有耕填土及明暗浜土存在，地表面下存在约15 m左右深厚的高压缩性软土层，仓库地坪又需大面积填土，其附加应力影响较深，地坪在长期荷载作用下将产生一定的地基变形，需进行地基处理。考虑到本工程地质情况，周边建筑沉降经验及业主要求，如果采用搅拌桩或微型方桩复合地基，工程成本等方面代价较大，鉴于本工程主体动工时间会推迟将近半年，我们考虑可利用需要填高地坪的土进行地坪堆载预压，即采用排水固结法对场地进行处理，在施工主体前3个月以上时间，事先对场地土进行排水固结，以完成大部分沉降量。通过对现有场地沉降计算分析，如果采用2 m高堆土，预估平均沉降量约318 mm。

　　如果采用3 m 高堆土， 即基本在略微超载的情况下进行堆载，预估平均沉降量约494 mm，为确保地坪满足正常使用，我们要求采用3m 的堆载进行预压。

　　具体设计要求如下：

　　(1)先进行清表工作，填前进行碾压及清淤，要求清除明、暗浜，采用中砂(或粗砂)分层回填夯实，压实系数≥0.95。

　　(2)铺设1 层300 mm 厚砂砾过滤层，压实系数≥0.95。

　　(3)设置塑料排水板，板宽≥100 mm，厚≥4 mm，入土深≥15 m，保证穿透淤泥层，按正方形排列，塑料排水板的板距1300 mm左右。

　　(4)排水板打设完毕后，立即铺1层200 mm 砂砾过滤层，处理场地周边设排水沟。

　　(5)分层分阶段填压堆土，填土厚度控制在3000 mm左右。控制每天竖向变形不超过10 mm。

　　(6)约6个月左右时间，将压填土分期挖除至砂垫层面，进行主体建筑桩基施工。

　　(7)地坪施工时，要求采用2：8灰土分层回填夯实，压实系数≥0.95。

　　(8)地坪基层采用250 mm 厚级配碎石垫层。

　　(9)考虑货架荷载非均布荷载，面层采用200 mm 厚C20混凝土随捣随光，内配ф10×150 双层双向。

　　在施工过程中，应分层分阶段填土，堆载过程要进行24 h沉降观测，当垂直位移速度大于10 mm/d，水平位移速率大于5 mm/d时，应停止施工，待小于该值后再恢复填筑，施工可根据现场实际变形情况决定加载方式。并采取可靠措施保证对周边建筑及道路不产生影响。堆载完成后，尽量延长预压期时间，最好不少于3个月，待沉降基本稳定后，并且固结度达到90%方可卸载。

　　要求进行高程测量;沉降板观测(前两个月内每3天观测1次，以后每星期1次，观测精度为二等水准观测精度);孔隙水压力观测(每2 m 安装1 支孔隙水压力计，直至淤泥底面);分层土沉降观测(观测频率为6 d/次);卸载完成后，在交工面上进行载荷板试验，载荷板面积3×3 m2，应每200 m2 测试1 处。

　　根据本地块特点，建议业主采用分期开发施工的方案，可节省堆土材料和运输费用，本地块分4 块进行堆载，用一期的堆土分块堆载，通过合理的安排施工工序，二期堆载时开始施工一期主体， 保证本工程的地基处理不影响整体工期。

　　本工程在地基处理过程中，由于经费等多种因素影响，一期堆土分成两个阶段，第一阶段于2003年4月中旬截止，填土高2 m;第二阶段于2003年8月下旬开始至9月中下旬结束，填土高从原来的2m增至3 m左右。到2003年12月10日，通过4点实测平均沉降449.1 mm，预测最终沉降578.8 mm。用分层总和法算出的沉降量为543.58 mm。为取得实际沉降与计算沉降的差异数据，我们要求对一期处理完成的土层进行了对比试验，在1#仓库堆土处理范围，布置了2个静力触探试验孔、1个采取土试样钻孔、2个采取土试样钻孔加做固结试验、2个带孔压静力触探试验孔、2个十字板试验。在未经过地基处理的3#仓库范围，布置了2个采取土试样钻孔加做固结试验、2个带孔压静力触探试验孔、2个十字板试验， 与1#仓库处理后地质资料进行对比，对主要加固土层进行高压固结试验，得出先期固结压力Pc，进行加固前后对比。

　　通过对比结果看出，2层土先期固结压力提高22%，3层土提高14%，4层土提高23%，各土层物理力学性能指标均有明显提高。

　　根据现场监测数据，应用双曲线法拟合预测未来沉降及根据沉降速率法预测剩余沉降， 结合分层总和法的计算沉降来综合分析场地现有堆载预压的效果，得出沉降预测相关结论以利于业主对堆载预压总周期作决策。一期处理范围现有沉降在场地中部约为449.1 mm，用双曲线法拟合预测其最终沉降在场地中部约为579 mm，用理论公式计算最终沉降为544 mm，平均固结度基本上在0.90 左右，符合设计要求。后期残余沉降，平均约40 mm，最大可达90 mm，堆载稳压时间为≥6个月。后期变形在规范允许范围内，可以卸载。

　　因工后沉降仍然较大，我们对地基处理后减少后期残余沉降进行了要求：首先要求室内地坪填土、基层应先施工，以尽量减少工后沉降，填土材料采用2:8 灰土，分层压实，保证压实系数达到0.95。地坪施工时与柱承台部位采用2次浇筑，钢筋分开，地坪配筋根据计算要求配置，并做适当加强。

　　3预压法处理经验探索

　　(1)预压荷载分超载、等载与欠载3 种类型。超载预压是减少工后沉降的有效方法， 应尽可能采用超载或等载预压形式，否则工后沉降较大。

　　(2)在目前有限的施工期内，堆载时间不可能很长，要通过地基处理来完全消除工后沉降是不现实的，工后修补不可避免。(设计说明中应注明清楚)一般约3~5 年左右，沉降稳定。

　　(3)根据本工程的监测经验，经塑料排水板堆载预压处理，明显地改善了软土层的排水固结过程。在回填层荷载的作用下，地基土的超静孔隙水压力不断消散，地基土承载力不断提高。软弱土层的影响深度主要与上覆荷载及排水板的处理深度有关，从分层沉降、孔隙水压力及水平位移的测试成果看，主要影响深度在排水板处理深度范围内，对排水板以下地层的影响则较小，土的物理力学指标有明显好转，如压缩模量提高，有可能从淤泥变成为粘土。

　　(4)一般情况，场地内地基土经排水固结处理后在2年的施工期内主固结沉降将完成或接近完成，但由于软土地基的次固结特征比较明显，次固结变形将是长期的，要求所有在软土地基上的建筑物均应按规定设置永久沉降观测点，定期观测。

　　(5)本着安全、经济的原则，采用排水固结法对地基进行处理，可节省投资。塑料排水板的施工方便快速，在缺乏砂源的地区相对价格便宜，且施工工艺成熟，效果显著。

　　(6)地基条件不同，不同处理方法的效果也存在差异。

　　(7)对于仓库，一般业主在方案阶段会给我们一个均布荷载要求，其实在目前货架形式下，荷载大部分都不可能是均布荷载， 建议在地坪配筋计算时采用SATWE传递支架集中力作用方式，配筋应该比均布荷载更接近实际情况。

　　3 结束语

　　关于地基加固的施工方法近年来同行已做出了许多研究与探讨，在地基加固方面取得举世瞩目的成就。在选择施工方法时应结合具体的土的性质、地质条件、周围建筑环境、客户施工要求以及施工工期、技术、机械等要求确定合理的施工方案，以提高施工的质量和施工效率。

　　参考文献：

　　[1] GB50007—2011 建筑地基基础设计规范[S].中国建筑工业出版社，2011.

　　[2]龚晓南.地基处理手册[M].北京：中国建筑工业出版社.

　　[3]张雁，刘金波.桩基手册[M].北京：中国建筑工业出版社.

　　[4]中国建筑科学研究院.JGJ79—2002、J220—2002 建筑地基处理技术规范[S].中国建筑工业出版社，2002.