郭紹強 余楷勤 周尚憲 顏雨 黃家誠

摘要：沿海深厚軟土地區(qū)常面臨地基不均勻沉降問題，當天然地基承載力滿足承載要求或相差不大的情況下，綜合考慮工期等因素選用疏樁復合地基是比較合理的，一般選用4～6倍樁距（D=4d～6d）的疏樁布置，摩擦樁與樁間土共同承擔上部荷載構成復合地基。工程實踐過程中受氣候、環(huán)境、施工工藝等多種因素影響，復合地基所設想的樁-土協同工作較難實現，剛性樁與樁間土的沉降差易出現不均勻沉降問題。本文通過對工程實例的分析，初步闡述了該工程復合地基出現不均勻沉降的原因及后續(xù)處理措施，不斷完善疏樁復合地基處理方法。

Abstract： Non-uniform settlement of the foundation is often faced in deep soft soil along the coast. When the natural foundation bearing capacity meets the bearing requirements or there is not much difference， it is reasonable to consider the construction period and other factors to select sparse pile composite foundation. Generally， 4～6 times the pile spacing? （D=4d～6d） is used for the sparse pile layout. The friction pile and the soil between the piles jointly bear the upper load to form a composite foundation. Affected by many factors such as climate， environment， and construction technology during engineering practice， the pile-soil cooperative work envisaged for composite foundations is difficult to achieve， and the settlement difference between rigid piles and soil between piles is prone to uneven settlement problems. Through analysis of engineering examples， this paper preliminarily elaborates the reasons for the uneven settlement of the composite foundation of the project and the follow-up treatment measures， and continuously improves the treatment method of sparse pile composite foundation.

關鍵詞：減沉疏樁復合地基;樁-土協同受力;不均勻沉降;加固處理

Key words： sparse pile composite foundation;pile-soil cooperative stress;uneven settlement;reinforcement treatment

中圖分類號：TU472.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）21-0098-04

0? 引言

珠江三角洲地區(qū)位于珠江出?？诘臎_積平原上，軟弱地基廣泛分布，在地基主要受力層范圍內，軟弱土層分布自上而下主要為飽和軟土（淤泥或淤泥質土）以及飽和砂土。本項目涉及的飽和軟土地基預處理技術正是針對這種特殊的軟弱地基而提出的。當軟土層天然地基承載力基本滿足要求的情況下，為減少沉降選擇疏樁減沉復合地基方案進行處理，本方案參照上海地標《地基基礎設計規(guī)范》DGJ08-11[1]及《建筑樁基技術規(guī)范》JGJ94-2008[2]中相關復合地基設計的相關條文選擇6倍樁徑的疏樁基礎減沉方案（圖1），設想通過摩擦樁與樁間土協同工作共同承擔上部荷載，達到加固軟弱地基提高承載力并減少沉降的目的。復合地基在上部荷載作用下樁-土受力機理非常復雜，受外部環(huán)境、施工等因素影響較大，很難達成協同工作狀態(tài)，尤其施工過程中考慮工期采用高強度管樁（PHC）后，光滑的樁壁與含水率較大的軟土難于形成樁-土協同工作，樁側摩檫力很難保證有效傳遞荷載，管樁刺入土體后還導致土體固結加速，最終多種因素導致本項目局部區(qū)域地基出現不均勻沉降，本文針對項目處理失效的原因進行了初步分析，并詳細記述了相關整改方案，希望通過本次實例不斷完善改進地基處理方法，以便后續(xù)項目中優(yōu)化改進，取得更好的處理效果。

1? 項目概況

本項目位于廣州市番禺區(qū)，靠近蓮花山水道，原地貌屬于沖積平原地貌（勘察鉆孔標高6.36～6.98m），根據鉆孔揭露，該區(qū)地層按地質成因依次分為：第四系填土層（Q4ml）、第四系沖積土層（Q4al）、第四系殘積土層（Q4el）和基巖（粉砂巖）風化巖帶（K）。因擬建場地內存在深厚流塑淤泥、淤泥質軟土層（詳見圖2），含水量高，孔隙比大，軟土在受荷載后易發(fā)生壓縮變形導致出現不均勻沉降。根據業(yè)主提供的地質勘察報告顯示填土下的軟弱土層主要是淤泥、淤泥質土，灰黑色，飽和，流塑，粘性好，含少許薄層粉砂，稍具臭味。層面埋深3.40～7.10m，平均5.38m;層厚8.70～21.60m，平均厚度15.42m;主要物理指標平均值為：ω=48.11%，e=1.432，IL=1.40，ES=2.91，aV=0.89，標準值C=6.6，Ф=4.2。標準貫入試驗81次，其擊數一般N=1～3擊，平均1.3擊;修正后擊數N=0.7～2.2擊，平均值為N=1.0擊。建議地基承載力特征值fak=70kPa。淤泥層下依次為粉質粘土、中砂、粗砂及粉砂巖等風化巖層。其中砂土輕微液化是主要不良地質作用，后續(xù)出現不均勻沉降也與砂土輕微液化有關。

根據業(yè)主方的要求和專業(yè)咨詢公司意見，為了滿足國際足聯相關認證要求須對場地中四塊標準足球場區(qū)域進行地基加固處理，我方綜合現場條件及工期等因素建議處理方案如下：

方案一 采用表層換填處理方式。施工前清理平整場地至廣州高程6.5m，選用3：7人工級配砂石分層回填（其級配砂礫要求顆粒尺寸在0.5～4cm之間），分層壓實厚度不大于300mm，用振動壓路機或振動碾反復碾壓密實，級配砂石換填至球場夯土面標高。

方案二 挖除場地回填土層，整平場地后打入直徑400mm的PHC400AB95型高強度混凝土管樁，按樁間距2.4m×2.4m正方形布置，加固軟土地基形成樁-土復合地基，管樁頂面設1.4m×1.4m正方形樁帽，樁帽施工完成后鋪設50cm厚碎石墊層，中間鋪設兩層土工格柵并采用沖擊碾壓壓實形成褥墊層，樁基及樁帽布置詳見圖4。待碎石墊層施工完成后，方可進行后續(xù)上部球場種植層施工，回填層要求采用分層碾壓，密實度滿足球場種植、坡度等要求。

2? 方案比選及經濟性分析

國際標準足球場積規(guī)格為：長105m、寬68m，面積7140m2。標準場地處理范圍外擴1m，面積共計約7490m2，四個標準球場處理面積共計∑S=7490*4=29960m2。

方案一為表層換填處理方式。施工前平整場地至廣州高程6.5m，選用3：7人工級配砂石分層回填（其級配顆粒尺寸在0.5～4cm之間），分層壓實且每層厚度不大于300mm，用振動壓路機或振動碾反復碾壓密實，級配砂石換填至球場夯土面標高。換填材料厚度約1070mm，換填方量=29960*1.07=32057.2m3

根據材料單價=215.53元/m3

共計=32057.2*215.53=6909288元

方案一預估工程造價約690萬。

本方案可以與場地平整同時進行，可以大面積施工，施工單位要求較低，施工工期預估30天。

方案一經濟指標統計表見表1。

方案二選疏樁復合地基（PHC400AB管樁正方形布置），正方形布置，樁間距2.4m，樁頭設置1.4m*1.4m寬樁帽，預計樁長約22m，承臺間回填碎石分層壓實至設計標高。四塊場地處理面積共計29960m2，經測算疏樁復合地基單價約978元/m（該場地內高強管樁樁長約22m，按當時信息價單根造價4180元）。復合地基預估造價約2930萬。

上述軟土處理方案中，方案一施工方便，造價低，但其處理范圍有限，難以滿足標準球場驗收要求。方案二造價高、工期長，但施工質量可控，處理范圍較深，在大面積施工中，可通過增加設備數量來使剛性樁復合地基和方案一換填處理方案的工期相近。此外業(yè)主方要求該球場需3個月內交付使用，還需考慮坪養(yǎng)護時間，因此我方考慮工期、造價因素，經與業(yè)主、專業(yè)咨詢公司溝通決定采用方案二對該區(qū)域軟土進行處理。

3? 復合地基不均勻沉降原因分析

2018年5月1號球場區(qū)域全部管樁施工完成，7月初完成了承臺間級配砂石回填并移交球場專業(yè)公司進行球場基層施工。隨后1號球場區(qū)域東側地下車庫基坑開挖，基坑深度5.3m，止水帷幕未出現滲漏水，基坑監(jiān)測數據均正常，平面位移累計3cm。球場完工后進行了培植養(yǎng)護工作，10月中下旬現場巡查發(fā)現1號球場西側臨近地下室基坑的半幅球場局部出現不均勻沉降，主要為承臺間局部凹陷，樁間土體固結沉降后與承臺處最大高差約5cm。近一周內分三次進行了沉降觀測，數據表明1號球場未繼續(xù)發(fā)生沉降。

球場處理區(qū)域發(fā)生局部不均為沉降后，業(yè)主組織多位專家召開現場會議，分析疏樁復合地基出現不均勻沉降的原因，主要為以下幾個方面：

①勘察資料與現場情況有差異，報告中所述淤泥質土受降水等因素影響含水率、飽和度均較大，加之本方案對孔隙水壓力和樁間土隆起等問題估計不足，樁基壓樁時擠壓土體導致弱透水性土層中出現超靜孔隙水壓力，樁基壓樁施工困難，管樁與樁間土未按照預想形成共同承擔荷載的復合地基。施工完成后隨著孔隙水壓力消散、土層再固結沉降產生負摩阻力及樁間土固結下沉[4]，局部承臺間土體出現較大不均勻沉降。

②高強度預應力管樁原施工方式為錘擊跳打，后因周邊噪聲控制改用步履式靜壓樁機施工，其自重遠大于錘擊打樁機，靜壓樁機未按規(guī)定路線退打避讓已施工區(qū)域，導致樁身上浮、移位和地面隆起，剛性樁對樁間土擠密效果有限，無法有效形成復合地基。因此，軟土區(qū)域樁基施工應嚴格控制成樁速度，每天成樁根數、成樁速度（一般0.8～1.2m/min）[5]、復壓次數都應明確規(guī)定，施工時按技術方案進行跳打，合理安排工序和打樁線路，避免出現樁基偏位上浮及地面隆起等現象。

③場地內存在大量原建筑基礎承臺，拆除承臺后僅用雜填土回填后即開始基礎施工未進行加固或換填，基礎挖除過程中對原狀地面土體有擾動，后續(xù)不均勻沉降的也主要在這片區(qū)域。廣州夏季降雨偏多，2018年6～7月間降雨尤其頻繁，場地內多次浸水致土體下陷，雖后期碎石墊層碾壓加固了表層土體，但是深層擾動欠固結土層壓縮沉降引起了表層不均勻沉降。深厚軟土地區(qū)開挖過程中擾動后的土層，應進行加固換填處理，基坑回填也不應使用原狀軟土，應嚴格按照圖紙規(guī)范要求選用含水率較低的粘土回填，必要時可使用砂石回填擠密。

④褥墊層的影響。褥墊層厚度及褥墊層的材料都將影響復合地基的承載力和沉降特性。褥墊層太薄，樁與樁間土的差異沉降會比較大，不能很好的發(fā)揮樁周擠密土的承載力，褥墊層厚度太大，不僅不經濟而且有時候還會起到反作用，褥墊層自身也會導致不均勻沉降。本項目中砂石級配墊層壓實擠密后承載力滿足設計要求，但因臺風天氣強降雨較多，砂層逐步被沖涮流失，無法到達密實，導致出現不均為沉降。

4? 改進措施

根據上述分析，疏樁復合地基失效的原因主要是剛性樁刺入破壞、樁間土鼓脹破壞和整體剪切破壞和滑動破壞，施工過程中主要表現為靜壓樁送樁困難和樁間土受剛性樁擠壓后隆起。方案前期未考慮軟土土工參數特性和地下水位等因素，計算時僅計算了復合地基加固區(qū)壓縮量s1，忽略了隆起樁間土的沉降（砂石褥墊層的壓縮量很小，可以忽略不計）。因此，整改方案為原球場處理樁承臺面增設一層100mm厚現澆板，結構板預留PVC泄水孔，板上鋪土工布防止砂石下漏，球場排水盲溝處結構板下凹滿足排水要求。此方案既保證了工期又合理利用了原有樁承臺，隔離了樁間土區(qū)域，保證上部球場種植層不出現不均勻沉降。目前該項目已通過驗收，未出現沉降問題。

5? 結論

疏樁減沉復合地基運用到建筑地基是一種新型的軟土地基處理方式，其傳力模式介于淺基礎與樁基礎之間，一般選擇摩擦樁與土樁通過摩阻力形成協同受力。疏樁復合地基的破壞模式主要有：①剛性樁刺入破壞或因負摩阻力導致樁體下沉;②樁間土體隆起或固結下沉導致不均勻沉降;③剛性樁與土體共同破壞。

復合地基的破壞形式大多數情況下是樁體先破壞，引起復合地基全面失效，而本項目上部荷載不大，主要表現為樁間土隆起破壞，剛性樁并未出現明顯下沉。因此，疏樁復合基礎實際運用當中應更加關注不同地區(qū)的氣候、水文條件和地層差異，重視勘察、物探資料的準確性、時效性，方案計算時考慮樁間土體壓縮量和下臥層壓縮量的疊加，避免出現沉降值大于計算的情況。施工前做好技術交底，詳細宣貫設計意圖及技術要求，施工時嚴格執(zhí)行復合地基方案相關技術要求，合理安排工期及施工順序，不得隨意壓縮工期、縮減工序，現場發(fā)現問題必須及時調整，重新復核方案可行性。軟土地基處理是一項復雜的系統工程，牽涉因素繁多，需要工程人員不斷的嘗試積累經驗，完善優(yōu)化此項技術，使之能夠更加有效的運用到工程實踐當中。

參考文獻：

[1]DGJ08-11-2017，（上海）地基基礎設計規(guī)范[S].

[2]JGJ94-2008，建筑樁基技術規(guī)范[S].

[3]GB 50007-2011，建筑地基基礎設計規(guī)范[S].

[4]劉金礪，邱明兵.軟土中群樁承載變形特性與減沉復合疏樁基礎設計計算[J].巖土工程學報，2008，30（1）：51-55.

[5]龐剛.淺談減沉復合疏樁基礎的設計[J].公路，2015（9）：59-61.

[6]肖賢.減沉復合疏樁基礎在軟土地基中的應用[J].江蘇建筑，2015（5）：86-87，111.

[7]楊磊.剛性疏樁復合地基樁土荷載分擔的實用計算方法[J]. 四川建筑科學研究，2017，43（1）：76-80.