中圖分類號：TU472 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：1004-4345（2025）03-0035-06

Abstract Taking a large smelter project as an example，a comprehensive treatment strategy is proposed for a 113hm² treatment areainphases，levelsandregions.Firstly，thearea-widepre-treatmentshouldbeimplementedbyusingvacuumpre-loadingmethod （de-wateringdynamiccompactionmethodadopted inlocalareas）.Then，thecompositefoundationmethodwithbondingstrength reinforcementisusedforsecondaryreinforcementforkeyareassuchasslagstockyardandconcentratestockyard.Thestudyresults showthatthecharacteristicvalueofthefoundationbearingcapacityaftertreatmentisincreasedto2OkPatheaverageconsolidation of the soft soil reinforcement zone is greater than 80% ，and the cumulative settlement after construction is controlled within 30 cm， whichisbeterthanthestandardlimitTeefectivenessofthisstrategyinacceleratingsoildrainageconsolidation，educingpile foundationnegativefritionresistance，andcontrolingfoundationdeformationhasbeeverifiedthroughmonitoringandinspectionof the foundation treatment effect by a third-party agency.

Keywordssoft foundation；foundation treatment;vacuum preloading;dynamiccompaction；consolidationcontrol;layered settlement monitoring

軟弱地基的主要特點包括承載力低、壓縮性高等，這使得其在物理力學(xué)性能上具有復(fù)雜性。對存在軟弱地基場地的工程，軟弱地基處理方案，對工程的質(zhì)量、成本及進(jìn)度控制，都起到了關(guān)鍵性的作用。本文通過對實際工程軟弱地基處理方案進(jìn)行設(shè)計分析，為軟弱地基處理工程綜合解決方案提供了參考。本文方案采用了分層次、分區(qū)域進(jìn)行地基處理，消除了地基沉降帶來的不可預(yù)見的安全隱患和不可控制的投產(chǎn)后維修費用，也降低了地基處理投資。

1工程概況

本項目為新建大型冶煉廠項目，總規(guī)劃用地面積約113萬 m² 處理面積共約113萬 m² ，具體分區(qū)詳見圖1。預(yù)處理后，設(shè)計標(biāo)高為 +6.50m 。項目總工期 150d ，分階段實施：場地平整 15d ，排水板施工30＼～45d，真空預(yù)壓 105～90d 。地基預(yù)處理目標(biāo)為[2]：第1次地基處理處理后地基承載力特征值達(dá)120kPa ，工后累計沉降量 ?30cm ，軟土加固深度范圍內(nèi)平均固結(jié)度 ≥80% ；第2次地基處理處理后地基承載力特征值達(dá) 200kPa ，工后累計沉降量 ?30cm ，軟土加固深度范圍內(nèi)平均固結(jié)度 90% 。

2 場地地質(zhì)條件

2.1地形地貌

擬建場地單元屬于漫灘沉積地層，地形平坦，地勢起伏較小，地層分布均勻?，F(xiàn)狀地面標(biāo)高 4.6～6.5m 。

2.2巖土體工程地質(zhì)層的劃分和評述

項目場地地質(zhì)層分布與特征指標(biāo)見表1，土的物理力學(xué)性質(zhì)、壓縮性指標(biāo)見表2。地基土承載力特征值綜合確定結(jié)果見表3。

本項目場地勘探深度范圍內(nèi)的主要含水層為表層填土及以下土層。擬建場地屬濕潤區(qū)，含水層中的可溶性鹽一般已溶于水中，地下水的腐蝕性能反映含土層的腐蝕性（詳見表4＼～6）。故地基土腐蝕性同地下水腐蝕性是一致的。

根據(jù)水質(zhì)資料及依據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021—2001）（2009版）綜合判別，該場地環(huán)境類型為Ⅱ類，淺部受地下水位升降而呈干濕交替作用，場地地下水對混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具微腐蝕。

根據(jù)場地含水層埋藏、賦存條件、分布、水理性質(zhì)和水力特征，場地勘探深度范圍內(nèi)地下水埋藏類型主要為淺層潛水，主要賦存于第 ① 層松散狀態(tài)填土及下部含水層中（具體參數(shù)詳見表2）。這表明該場地地下水上下貫通，水量較多。地下水的主要補給源為大氣降水和側(cè)向補給，主要排泄途徑為自然蒸發(fā)和地表徑流。在勘察期間鉆孔中觀測到，地下水位埋深為 0.80～1.40m ，地下水高程為 5.76～5.86m 。場地地下水水位受季節(jié)性影響較大，地下水年變化幅度約 1.5m 。

3深層軟土層存在引發(fā)的典型問題

在深厚軟土地基上建設(shè)大型冶煉廠時，由于大荷載的建（構(gòu)）筑物較多，工廠建設(shè)對地面變形的要求較為嚴(yán)格，在建設(shè)和運行過程中主要面臨以下三類巖土工程問題。

1）次固結(jié)沉降影響。軟土屬典型的欠固結(jié)土體，在其自重應(yīng)力作用下會緩慢產(chǎn)生次固結(jié)沉降，并發(fā)生變形，導(dǎo)致建（構(gòu)）筑物傾斜失穩(wěn)、基礎(chǔ)開裂與脫空、廠房內(nèi)外地坪開裂并危及管線安全。一些對沉降敏感的車間生產(chǎn)線，會直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量，工廠需投入高額維護(hù)資金進(jìn)行長期治理。如某鋼廠精煉廠車間因沉降不均勻?qū)е碌孛婧蛪w開裂、生產(chǎn)線輥道扭曲及桁車軌道變形，最終被迫停產(chǎn)將廠房和生產(chǎn)線拆除重建（如圖2）。

2）深厚淤泥層沉降對樁基產(chǎn)生雙重不利影響。（1）對樁基礎(chǔ)產(chǎn)生的負(fù)摩擦阻力增大，導(dǎo)致樁基費用增加。（2）淤泥特有的流變性、觸變性，導(dǎo)致樁基施工時，PHC管樁沉樁過程出現(xiàn)傾斜、偏移，鉆孔灌注樁樁孔縮徑，嚴(yán)重影響成樁質(zhì)量。特別對于含地下室的工程，基坑開挖后再補樁面臨空間限制和技術(shù)風(fēng)險。如圖3所示。某典型案例顯示，項目在未實施地基預(yù)處理的條件下，基坑（深 2.7～3.7m ）開挖引發(fā)坑壁垮塌，PHC管樁群出現(xiàn)大面積傾斜或斷樁率，如圖4所示。

3）軟土抗剪強度非常低，極易產(chǎn)生邊坡失穩(wěn)。當(dāng)?shù)孛嬗卸演d時，堆載區(qū)域易產(chǎn)生地基整體失穩(wěn)，威脅廠房等建筑物安全，甚至造成工廠停產(chǎn)，經(jīng)濟損失巨大，如圖5。

4軟弱地基處理設(shè)計方案

根據(jù)處理目標(biāo)，本項目擬分兩次進(jìn)行地基處理方案設(shè)計；首先實施全場域預(yù)處理，采用真空預(yù)壓法（局部結(jié)合降水強夯法）;隨后針對渣堆場、精礦堆場等部分重點區(qū)域進(jìn)行二次加固處理

4.1地基預(yù)處理

經(jīng)驗表明，對深厚軟土地基進(jìn)行預(yù)處理，能在一定程度上解決地基原本存在的一些問題，例如：事先消除 80% 以上的地面沉降，確保道路、管網(wǎng)、室內(nèi)外地坪安全運行；基本消除樁身負(fù)摩阻，使樁體不易偏斜，降低樁基工程造價；加大基坑側(cè)壁土層穩(wěn)定性，淺基坑可采用坡率法施工，節(jié)省基坑工程造價；降低精礦堆場、強酸性區(qū)地坪二次處理造價；對輕型建（構(gòu)）筑物、堆載不大的堆場，預(yù)處理后可直接采用天然地基。也有一些問題，指用于改善支撐建筑物的地基（土或巖石）的承載能力或改善其變形性質(zhì)或滲透性質(zhì)而采取的工程技術(shù)措施。

4.2第1次地基處理方案

地基處理做法為對上部填土及軟土厚度區(qū)域采用塑料排水板 + 真空預(yù)壓，預(yù)壓完成后進(jìn)行表層填土并進(jìn)行低能級滿夯；對于上部填土及軟土厚度小于 7.0m 區(qū)域，采用降水 + 強夯的復(fù)合處理工藝；地基處理完成后，場地最終標(biāo)高為 6.5m （具體根據(jù)總圖標(biāo)高確定）。

4.2.1處理范圍與目標(biāo)

處理后地基承載力特征值達(dá) 120kPa ，軟土加固深度范圍內(nèi)平均固結(jié)度 ≥80% 。

4.2.2真空預(yù)壓設(shè)計方案（處理軟土厚度大于 7.0m ）

1）真空度控制。本次膜內(nèi)真空度要求 ≥80kPa ；真空泵配置單機功率 ?55kW ，單個分區(qū)面積約 4～7hm² O

2）排水網(wǎng)絡(luò)設(shè)置。豎向排水體采用塑料排水板（不低于B型板），間距不大于 1.2m ，插入深度達(dá)到粉砂層上部 1m 。橫向排水次排水管（ ?α25mm 通過手型板連接，間距約 5m ；主排水管（ Δ?50mm 通過三通/四通與次排水管連接，間距約 30m 。

4.2.3黏土封隔墻設(shè)計

考慮到場地處理范圍內(nèi)存在高滲透性砂性土，其孔隙連通性易導(dǎo)致地下水滲流及氣體逸散，影響真空預(yù)壓系統(tǒng)的密閉性。因此，需設(shè)置低滲透性的黏土封隔墻阻隔地下水與氣體的流動通道，確保真空度。黏土封隔墻結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：墻體厚 1.2m （雙排樁徑 0.7m ，搭接 0.2m ）；深度約為 13m ，設(shè) 1m 虛孔；材料采用黏土粉造漿。

4.2.4堆載設(shè)計

真空荷載約 80kPa ，為了防止膜結(jié)構(gòu)壓縮或破損需在膜上尚需加載約 10kPa ，考慮到真空度損失及工期約束，本次堆載設(shè)計采用輕微超載，上覆約1.0m 深水體，總預(yù)壓荷載約 90kPa 。

4.2.5沉降與固結(jié)度計算

1）計算模型。依據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（規(guī) 范編號）經(jīng)典堆載預(yù)壓法公式進(jìn)行計算，將真空荷載 轉(zhuǎn)換為當(dāng)量厚度的堆載土方。

2）沉降修正系數(shù)。按《真空預(yù)壓加固軟土地基技術(shù)規(guī)程》（JTS147-2—2009），在純真空預(yù)壓條件下，地基的最終沉降修正系數(shù)取1.0＼～1.3。

3）沉降與固結(jié)度計算結(jié)果。結(jié)合固結(jié)度、沉降計算及類似工程經(jīng)驗，根據(jù)欠固結(jié)土/固結(jié)土沉降計算公式或Gibson地基沉降計算理論（有限非線性應(yīng)變固結(jié)理論），計算各鉆孔沉降量，并繪制沉降等高線圖。塑料排水板在施工過程中應(yīng)減少對淤泥質(zhì)土層的擾動，確保抽真空時長滿足固結(jié)要求。

4.2.6降水強夯設(shè)計方案（處理軟土厚度 lt;7.0m ）

1）降水系統(tǒng)設(shè)計。采用真空降水法，真空降水井間距 3～4m ，井深長短組合（ 7.0m 與 3.0m ；場地平整后，進(jìn)行3輪強夯，每輪強夯前在真空降水井內(nèi)抽水?dāng)?shù)天，使其達(dá)到要求。一般而言，第1遍強夯前抽水 7～10d ，第2遍強夯前抽水8＼～12d，第3遍強夯前抽水 5～7d 。降水井示意見圖6。

2）強夯設(shè)計。第1遍夯擊采用 1000～1500kN?m 單點夯擊3＼～4次，夯點間距 3～4m 。第2遍夯擊采用 1500～3000kN?m ，單點夯擊5＼～7次，夯點間距3～4m 。拔出中間井點管，進(jìn)行第3遍夯擊，采用1000kN?m ，單點夯擊2＼～3次，滿夯搭接 1/3D 。具體參數(shù)可根據(jù)勘察報告進(jìn)行調(diào)整。夯點示意見圖7。

3）含水率、水位、真空度控制。含水率控制一般是在3次強夯前對土層（地表下 2m 處）取樣進(jìn)行含水率檢測。第1遍強夯前砂性土含水率約 30% （砂性土含水率稍大，黏性土含水率偏?。┑?遍、第3遍的含水率分別控制在 28%25% 以下。水位控制的方式是在降水區(qū)域內(nèi)埋設(shè)水位觀測孔。一般情況下，每1000m² 埋設(shè)1個觀測孔，每天進(jìn)行觀測、記錄，待水位低于地表 2m 才能強夯。為了控制抽水和停泵時間，在抽水泵和水氣分離器之間安裝真空表觀測真空度。觀測結(jié)果表明，開始抽水時真空度 ?70 kPa ，隨著時間延長水位下降，真空度逐漸降低；當(dāng)真空度 lt;20kPa 時，地下水很難再抽上來，此時管內(nèi)一般只能抽氣。抽氣時間超過 2h ，該泵暫停抽水。停泵超過 ^2h 后，再次啟動抽水，直至完成強夯施工。強夯過程中，井點管一直要進(jìn)行高真空排水，所以不需要拔出。強夯施工結(jié)束3d后方可拆除外圍井點。

4）效果檢測。檢測項目包括孔隙水壓力、地下水位、沉降量、靜力觸探及地基土靜載試驗等。為使設(shè)計參數(shù)達(dá)到最優(yōu)、加固效果達(dá)到最佳，綜合考慮工期因素，正式施工前應(yīng)在場地內(nèi)選有代表性的區(qū)域進(jìn)行試夯先導(dǎo)試驗。

4.3第2次地基處理方案

根據(jù)建構(gòu)筑物的特性和重要等級進(jìn)行針對性的處理，擬采用有黏結(jié)強度增強體復(fù)合地基或強夯置換夯實地基法。針對用地規(guī)劃較明確、地質(zhì)情況清楚、且地基承載力特征值不超過 200kPa ，建構(gòu)筑物沉降敏感性一般的區(qū)域可考慮將一、二次地基處理合并完成，即一步處理到位。

4.3.1處理范圍與目標(biāo)

處理后地基承載力特征值達(dá) 200kPa ，工后累計沉降量 ?30cm ，軟土加固深度范圍內(nèi)平均固結(jié)度 ? 90% 。

4.3.2強夯置換法[5]

根據(jù)處理后復(fù)合地基地基承載力 200kPa 的要求，置換墩承載力暫定 450kPa 的要求，本工程擬采用強夯置換法。強夯置換夯坑填塊石置換方法，塊石粒徑 gt;300mm 的含量不應(yīng) gt;30% ，最大粒徑不應(yīng) gt;800 mm ，不宜采用不適宜用砂、礫、山皮土等作為置換料，強夯置換要求水位降至起夯點以下 2m ，置換后再進(jìn)行一遍滿夯的施工，強務(wù)置換初設(shè)參數(shù)：采用正方形布點，間距 2.0～ 3.5m ，置換深度： gt;7m ；夯錘重： gt;20t ，夯錘直徑： 1.0～ 1.2m ，落距： gt;15.0m ，單擊夯擊能為 ：3000～5000kN?m ：平均墩體直徑： 1.1～1.4m ，滿夯夯擊能： 1000kN?m 。強夯置換工藝施工順序，如圖8所示，

5 地基土監(jiān)測與檢驗

地基處理效果由第三方機構(gòu)檢測與監(jiān)測，相關(guān)檢測與監(jiān)測內(nèi)容如下

5.1現(xiàn)場監(jiān)測

現(xiàn)場監(jiān)測包括地表沉降、分層沉降、孔隙水壓力、水平位移（測斜）地下水位、膜下真空度等內(nèi)容。

1）地表沉降。每道工序前進(jìn)行高程測量或淺層沉降板觀測

2）分層沉降（可選）。以前述垂直位移監(jiān)測基準(zhǔn)點作為基準(zhǔn)，每 3m 設(shè)置1個分層沉降磁環(huán)，采用國產(chǎn)電磁式分層沉降儀測量塑料測管孔口的高程以及孔口各磁環(huán)之間的距離，據(jù)此計算各磁環(huán)位置的實際標(biāo)高及沉降量。為減少測量誤差，每一磁環(huán)應(yīng)重復(fù)測量3次，測量結(jié)果取3次測量的平均值。

3）土體深層水平位移觀測（測斜）。采用國產(chǎn)測斜儀監(jiān)測處理區(qū)周邊土體位移，測斜主要沿處理區(qū)域周邊布置。測量自孔底開始，自下而上沿導(dǎo)槽全長每隔一定距離（通常間隔為 0.5m 測讀1次。通常，測斜儀可以同時測量相互垂直兩個方向的水平位移。每次測量時，應(yīng)將測頭穩(wěn)定在某一位置上。測量完畢后，將測頭旋轉(zhuǎn) 180^° 插入同一對導(dǎo)槽，重復(fù)再測量1次。兩次測量的點應(yīng)在同一位置，確保兩次讀數(shù)數(shù)值接近（絕對值不超過20）符號相反。如果測量數(shù)據(jù)有疑問，應(yīng)及時補測

4）孔隙水壓力監(jiān)測（可選）。夯點間布設(shè)監(jiān)測孔，根據(jù)淤泥層厚度確定傳感器埋設(shè)個數(shù)（每 2～4m 埋設(shè)1個），監(jiān)測強夯過程中和強夯后超靜孔隙水壓力增長和消散。觀測頻率為：強夯過程中連續(xù)監(jiān)測，抓獲孔隙壓力峰值，一般每天3次；停夯時每天測1次；特殊情況加密觀測。

5）地下水位監(jiān)測（可選）。在距孔隙水監(jiān)測孔2m 內(nèi)設(shè)地下水觀測孔1個，監(jiān)測強夯過程中和強夯后地下水位的變化規(guī)律，同時結(jié)合孔隙水壓力監(jiān)測結(jié)果計算超孔隙水，判定其變化規(guī)律。（6）真空度測量。采用壓力真空表進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)膜下真空壓力的變化規(guī)律，驗證地基處理區(qū)密封的效果。每個處理區(qū)布設(shè)3＼～5個監(jiān)測點，驗證密封效果。

5.2現(xiàn)場檢測

現(xiàn)場檢測內(nèi)容包括十字板試驗或靜力觸探試驗、鉆孔取土試驗、淺層載荷板試驗等。

1）十字板剪切試驗（可選）。檢測在夯前和地基變形穩(wěn)定后進(jìn)行，檢測點設(shè)置在孔隙水監(jiān)測孔附近軟土層中，每隔 1m 試驗1次。測定原狀土和重塑土的強度。

2）靜力觸探。檢測在夯前和地基變形穩(wěn)定后進(jìn)行，檢測點設(shè)置在孔隙水監(jiān)測孔附近，主要測定錐尖阻力與側(cè)壁摩阻力的變化規(guī)律。

3）土工試驗。土工試驗在地基處理前后鉆孔取樣進(jìn)行，試驗項目包括天然含水率、天然重度、相對密度、孔隙比、飽和度、液限、塑限、塑性指數(shù)、液性指數(shù)、抗剪強度（直快、UU）、壓縮系數(shù)、無側(cè)限抗壓強度等。

4）載荷試驗。淺層平板（ 1.0m×1.0m 載荷試驗，超過 1hm² 的每個區(qū)設(shè)1＼～2個點。

6結(jié)論

本文針對新建大型冶煉廠項目用地填土 + 淤泥質(zhì)土的復(fù)合地層特點，采用分階段、分層次、分區(qū)域的綜合處理策略，通過真空預(yù)壓與強夯協(xié)同處理，使地基承載力提升至 120kPa ，工后沉降量 ?30cm 。預(yù)處理階段，采用塑料排水板 + 真空預(yù)壓的方式，輔以黏土封隔墻，有效阻隔了砂性土的水力遷移通道，使真空預(yù)壓系統(tǒng)密閉效率大幅提升。二次處理階段，采用增強體復(fù)合地基法，使地基承載力提升至不小于200kPa ，工后沉降量 ?30cm 。經(jīng)第三方機構(gòu)監(jiān)測與檢測，驗證了該方案在加速土體排水固結(jié)、降低樁基負(fù)摩阻力及控制地基變形方面的有效性。本項目工程地基處理技術(shù)方案，既滿足業(yè)主要求的質(zhì)量可控、進(jìn)度最快、投資經(jīng)濟的目標(biāo)，又使軟弱地基得到了系統(tǒng)性加固與長效穩(wěn)定的處理。復(fù)合工藝的深度整合代表了軟弱地基處理的前沿方向。傳統(tǒng)的技術(shù)組合往往停留在簡單疊加階段，而新一代時序優(yōu)化型復(fù)合工藝通過精確控制各技術(shù)單元的介入時機和作用強度，實現(xiàn)了‘ 1+1gt;2 ”的協(xié)同效應(yīng)。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范：GB50007—2011[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[2]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.建筑與市政地基基礎(chǔ)通用規(guī)范：GB55003—2021[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2021.

[3]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.建筑地基處理技術(shù)規(guī)范：JGJ79—2012[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[4]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)：GB50202—2018[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2018.

[5]中華人民共和國工業(yè)和信息化部.強夯地基技術(shù)規(guī)程：YS/T5209—2018[S].北京：中國計劃出版社，2018.