宋 靜

(四川省建筑科學(xué)研究院，四川成都610081)

改革開放以來，我國(guó)地基處理技術(shù)發(fā)展很快，新的地基處理技術(shù)不斷涌現(xiàn)。每一種軟基處理技術(shù)都有各自的特點(diǎn)，如有的工期短，有的造價(jià)低，有的安全性好，有的環(huán)境污染小。對(duì)于工程建設(shè)來說，根據(jù)工程實(shí)際情況，了解軟基處理的各種方法充分利用軟基處理特點(diǎn)，從中選取最優(yōu)方案，是進(jìn)行投標(biāo)、設(shè)計(jì)和施工的一項(xiàng)重要任務(wù)。

1 軟土地基處理方法及設(shè)計(jì)原則

目前，解決軟土地基沉降與穩(wěn)定的主要措施有以下幾點(diǎn):(1)增加施工預(yù)壓期，使得軟土地基強(qiáng)度隨著施工加載有所提高，地基沉降盡可能多地在施工期間發(fā)生，減少工后沉降;(2)增加地基排水固結(jié)率，加大軟土地基在給定施工期內(nèi)排水固結(jié)沉降，加快軟土地基強(qiáng)度的增長(zhǎng)，增強(qiáng)地基穩(wěn)定;(3)減少地基總沉降量，即采用樁體復(fù)合地基等措施使得地基在給定的外荷載作用下所產(chǎn)生的總沉降量減少，并相應(yīng)提高地基承載力，增強(qiáng)穩(wěn)定性，減少工后沉降;(4)采用提高路基設(shè)計(jì)標(biāo)高的方法預(yù)留沉降量。

工程建設(shè)中常用的軟土地基處理方法有砂井、塑料排水板、水泥土攪拌樁、CFG樁以及真空預(yù)壓法等。砂井、塑料排水板等排水固結(jié)法理論成熟、施工設(shè)備簡(jiǎn)單、費(fèi)用低，特別是對(duì)于砂井，對(duì)于砂料豐富的地區(qū)當(dāng)是首選方案。但是由于排水固結(jié)法需要預(yù)壓荷載且預(yù)壓時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)于工期緊迫、缺乏預(yù)壓條件的工程難以采用。加之，排水固結(jié)法是加速地基沉降，不能減少地基總沉降量，對(duì)于總沉降和不均勻沉降要求嚴(yán)格的工程有一定的局限性。

復(fù)合地基法是指天然地基經(jīng)地基處理后部分土體得到增強(qiáng)，或被置換，或在天然地基中設(shè)置加筋材料，加固區(qū)是由基體(天然地基土或被改良的天然地基土體)和增強(qiáng)體(樁體)兩部分組成的人工地基。在荷載的作用下，天然地基和增強(qiáng)體共同承擔(dān)荷載。復(fù)合地基法對(duì)提高地基承載力和減少總沉降量方面有較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。復(fù)合地基的處理形式有多種，常用的有水泥土攪拌樁、CFG樁、大直徑現(xiàn)澆薄壁筒樁和預(yù)制管樁等。

真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法與常規(guī)的堆載預(yù)壓法相比，具有加載速度快、地基側(cè)向變形小的優(yōu)點(diǎn)。地基強(qiáng)度比同等荷載條件下常規(guī)堆載預(yù)壓法相比有明顯的增長(zhǎng)。在處理大面積軟土地基方面，具有明顯的優(yōu)勢(shì)，但該方法施工工藝較為復(fù)雜，工程造價(jià)較常規(guī)堆載預(yù)壓法高出較多，施工期較長(zhǎng)。

軟土地基處理方法首先應(yīng)著眼于概念設(shè)計(jì)，著眼于可行方案的篩選和優(yōu)化。一般來說，各種地基處理方法有各自的機(jī)理和使用范圍，在選擇處理方法時(shí)，需根據(jù)地質(zhì)條件、上部結(jié)構(gòu)類型、使用要求、對(duì)周圍環(huán)境的影響、材料供應(yīng)情況、施工條件、施工工期以及工程造價(jià)等因素綜合考慮，做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全實(shí)用、綠色環(huán)保、滿足工期要求以及確保質(zhì)量。

2 軟土地基處理的影響因素

地基處理方法很多，合理選用地基處理方法非常重要，不僅影響地基處理效果，而且影響工程投資的大小。需要在一定地質(zhì)條件(軟土層厚度和力學(xué)指標(biāo))、荷載條件、地基穩(wěn)定條件以及沉降控制標(biāo)準(zhǔn)等基礎(chǔ)上，提出相對(duì)優(yōu)化的軟基處理方案和相應(yīng)設(shè)計(jì)參數(shù)。影響軟土地基設(shè)計(jì)的因素主要有以下幾方面。

(1)技術(shù)與質(zhì)量的可靠性。在當(dāng)前施工條件下，砂井或塑料排水板的最大施工長(zhǎng)度不宜超過20 m，水泥土攪拌樁的最大施工長(zhǎng)度不宜超過15 m，如根據(jù)地基條件、填土荷載以及工后沉降控制標(biāo)準(zhǔn)等計(jì)算的砂井或水泥土攪拌樁的長(zhǎng)度大于最大施工長(zhǎng)度，則認(rèn)為該方案在技術(shù)上是不可行的，必須采取其它地基處理方法或多個(gè)地基處理方法聯(lián)合應(yīng)用。

(2)造價(jià)。造價(jià)估測(cè)主要包括地基處理施工費(fèi)(人工費(fèi)、設(shè)備費(fèi))、處理所用材料費(fèi)、材料運(yùn)輸費(fèi)、土方運(yùn)輸費(fèi)、環(huán)境保護(hù)費(fèi)、試驗(yàn)觀測(cè)費(fèi)等。費(fèi)用計(jì)算以國(guó)家(部)定額與地方有關(guān)法規(guī)相結(jié)合為原則。

(3)環(huán)境。隨著社會(huì)的發(fā)展，人們的環(huán)保意識(shí)不斷增強(qiáng)，地基處理對(duì)環(huán)境的影響程度與周邊情況、處理方法、地質(zhì)條件有關(guān)。為了對(duì)不同地點(diǎn)、不同的工程影響進(jìn)行評(píng)價(jià)，環(huán)境影響因素也成為工程總的評(píng)判因素之一。

(4)工期。工期因素與處理方法相對(duì)應(yīng)，但同時(shí)也應(yīng)看到，即使是同一處理方法，也隨著外部因素(天氣變化、突發(fā)性事件、地層突變)和內(nèi)部因素(施工組織設(shè)計(jì))的變化而存在差異?？偟膩碚f，在保證施工質(zhì)量的前提下，工期越短，該工程項(xiàng)目的效益愈好，因此工期也是一個(gè)影響地基處理方案的重要因素。

3 實(shí)例分析

某沿海城市道路建設(shè)工程，海漫灘地貌，經(jīng)人工回填，場(chǎng)地內(nèi)埋藏的地層主要有填筑土層、第四系海陸交互相沉積層、殘積層，下伏基巖為燕山期花崗巖。根據(jù)各道路地質(zhì)勘探成果，擬建道路場(chǎng)地下絕大部份區(qū)域均分布有0.5～36.0 m厚的淤泥，淤泥層底埋深1.2～40.0 m，僅局部區(qū)域系原山體地質(zhì)僅分布有厚度較小的軟土或未有軟土分布。

軟土層厚0.5～36 m，重力密度γ=16.2 kN/m3，孔隙比e0=1.802，壓縮系數(shù) av=1.65 MPa－1，壓縮模量 Es=1.8 MPa，固結(jié)系數(shù) Cv=7.63×10－4cm2/s，直剪快剪 Cu=6.6 kPa，φu=3.2°，地基處理寬度平均110 m，路基設(shè)計(jì)平均填高4.5 m。

適合本項(xiàng)目的地基處理方法如表1所示。

通過對(duì)地質(zhì)條件、上部結(jié)構(gòu)類型、使用要求、對(duì)周圍環(huán)境的影響、材料供應(yīng)情況、施工條件、施工工期以及工程造價(jià)等因素綜合考慮，對(duì)本項(xiàng)目提出了兩個(gè)比較方案見表2、表3。

表1 常用軟基處理比較方案表

表2 比較方案

方案二復(fù)合地基

表3 兩種方案優(yōu)缺點(diǎn)比較表

以上兩種方案中，方案一(排水固結(jié)法)采用真空聯(lián)合堆載預(yù)壓適用于處理厚度較大的飽和軟土。對(duì)于深厚軟土處理效果好，工后沉降小。但是施工難度較大，且一般用于地質(zhì)剖面無透水層，地下水補(bǔ)給水源不足的地區(qū)，總沉降大，工期長(zhǎng)。方案一軟基處理投資約為15.67億元，工期約12個(gè)月。

方案二(復(fù)合地基+排水固結(jié)法)采用復(fù)合地基為主的地基處理方法施工簡(jiǎn)單、迅速，復(fù)合地基承載力高，工后沉降較小且均勻。方案二軟基處理投資約為25億元，工期約為6個(gè)月。

通過對(duì)技術(shù)可行性、施工工期及工程造價(jià)、環(huán)境等因素綜合考慮，本項(xiàng)目推薦方案采用方案一。軟基處理投資減少9.33億元，工期相應(yīng)增加約為6個(gè)月。

4 結(jié)論

本文闡述了軟土地基處理的常用方法、原則以及地基處理的影響因素，通過實(shí)例分析，說明了在深厚軟土地基處理過程中方案比選時(shí)，應(yīng)從地質(zhì)條件、技術(shù)可行性、施工工期、環(huán)境保護(hù)以及工程造價(jià)等方面進(jìn)行全面考慮，從而對(duì)軟土地基處理措施進(jìn)行優(yōu)化，做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全實(shí)用、綠色環(huán)保、確保質(zhì)量以及滿足工期要求。

[1]龔曉南.地基處理手冊(cè)(第三版)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008

[2]常士驃，張?zhí)K民.工程地質(zhì)手冊(cè)(第四版)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007

[3]婁炎.真空排水預(yù)壓法加固軟土技術(shù)[M].北京:人民交通出版社，2002