淤泥軟土地基處理方法探析

 

　　某地區(qū)建筑場地擬建二層框架結構房屋，建筑平面，室外標高為8.4m（±0.000），根據(jù)地質資料，現(xiàn)有場地標高為1.64m，需填土6.76m，土層依次如下：第一層為素填土，厚度0.5m；第二層為淤泥，厚度為11.4m，為高壓縮性土，壓縮模量Es=1.73MPa，固結系數(shù)Ch=Cv=1.0x10-3c㎡/s；第三層為粉質黏土夾碎石，厚度為4.6m，為中壓縮性土，壓縮模量Es=4.96MPa；第四層為淤泥質黏土，厚度為2.5m，壓縮模量Es=1.85MPa；第五層為粉質黏土，厚度為5.4m，壓縮模量Es=4.3MPa；第六層為淤泥質黏土，厚度為3.2m，壓縮模量Es=1.85MPa；第七層為粗角礫土，厚度為2.2m，壓縮模量Es=10MPa；第八層為粉質黏土，厚度為12.9m，壓縮模量Es=4.8MPa.按《建筑地基基礎設計規(guī)范》，對于高壓縮性土地基，框架結構相鄰柱基沉降差為0.003L（L為相鄰柱距），經(jīng)過初步估算，柱底內力標準值分別約為600KN和1000KN，柱距6米，容許的沉降差為18mm.

　　在施工主體結構基礎前期，由于場地需要回填土而且較厚，在回填施工時期，回填土屬于外加荷載，此時按荷載考慮計算場地的沉降，總沉降量達到1316.34mm.各層沉降量為：第一層淤泥沉降量為946.9mm，占總沉降量的71.9%；第二層淤泥沉降量為131.6mm，占總沉降量的10.0%；第三層淤泥沉降量為189.4mm，占總沉降量的14.4%；第四層淤泥沉降量為48.4mm，占總沉降量的3.7%.此過程為固結排水沉降過程，隨時間的發(fā)展場地土趨于穩(wěn)定。在沉降基本完成時，進行主體結構基礎施工，此時場地土體性質發(fā)生變化，此時各層土的承載力和壓縮模量均會有所增加，假設均比原來土體增加1.1倍。此時按回填土承載力特征值fak=100Kpa，估算C軸交5軸及6軸柱基礎A、B大小，分別為2m×3m和4.0m×4.0m，柱基A總沉降量為55.24mm，占回填土沉降量的4.2%，柱基B總沉降量為71.34mm，占回填土沉降量的5.4%，沉降差16.1mm，小于規(guī)范容許值18mm.從以上分析可以看出，在未進行任何地基處理的情況下，前期沉降占絕大部分，而后期采用獨立擴展基礎已能滿足承載力且無軟弱下臥層和變形要求。因此，地基處理的重點在于加速固結排水過程，減少回填土引起的沉降。

　　1.1 選擇合適的處理措施 目前，軟土地基處理的方法有換填法、預壓法、強夯法和強夯置換法、砂石樁法、水泥土攪拌法、高壓旋噴樁法、樁基法及其他地基處理法。

　　換填墊層法是挖除軟弱地基土，采用砂石、粉質粘土、灰土、粉煤灰、礦渣等材料進行換填作為墊層的一種地基處理方法，通過換填軟弱地基土的變形變成墊層地基的變形，因此能夠減少地基的沉降。本工程軟弱地基土層埋深0.5m，層厚11.4m，首先需要挖除9725.9m3，回填土需要9725.9m3.可見挖土及回填方量相當大，從經(jīng)濟上考慮該方法不適用于該工程軟弱地基處理。

　　堆載預壓法是解決淤泥軟粘土地基沉降和穩(wěn)定問題有效措施，堆載預壓分塑料排水帶活砂井地基堆載預壓和天然地基堆載預壓。通常，當軟土層厚度小于4.0m時，可采用天然地基堆載預壓法處理，當軟土層厚度超過4.0m時，為加速預壓過程，應采用塑料排水帶、砂井等豎井排水預壓法處理地基。本工程淤泥層厚度為11.4m，適合用排水預壓法。

　　強夯法適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基，而強夯置換法適用于高飽和度的粉土與軟塑～流塑的粘性土等地基上對變形控制要求不嚴的工程。此兩種方法都采用夯擊的方法進行地基加固，因此都有一定的加固深度，本工程軟弱土層為淤泥層，該土性質不適用夯擊方法加固，而且土層深度較深�！∩笆瘶斗ㄟm用于擠密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、雜填土等地基，本工程軟弱土層為欠固結土層，在回填土回填至設計標高時，土層在附加應力作用下進行排水固結，土層壓縮，因此不適用。

　　水泥攪拌法分為深層攪拌法和粉體噴攪法，水泥土攪拌法適用于處理正常固結的淤泥與淤泥質土、粉土、飽和黃土、素填土、粘性土以及無流動地下水的飽和松散砂土等地基。當?shù)鼗�土的天然含水量小�?0%、大于70%或地下水的PH值小于4時不宜采用干法。

　　因此本工程合適的地基處理方法可選用堆載預壓法。

　　1.2 排水板堆載預壓法 排水板預壓法由排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)兩部分組合而成。排水系統(tǒng)是在地基中設置排水體，利用地層本身的透水性由排水體集中排水的結構體系，根據(jù)排水體的不同可分為砂井排水和塑料排水帶排水兩種。下面介紹效益較高塑料排水板處理淤泥軟基方法，插入軟基排水板，當填筑基礎及上部建筑物時，荷載作用軟基，地下水由于受擠壓和毛細作用沿塑料排水板上升至砂墊層內，由砂層向兩側排出，從而提高基底承載力，塑料排水板要在砂墊層完成后施工，由測量人員測量出需處理范圍，標出每根排水板具體位置，插板機對中調平，把排水板在鉆頭安放好，開動打樁機錘打鉆桿，將地面上塑料排水板截斷，并留有一定富余長度，在塑料排水板四周填砂后即完成本工程施工。目前，塑料排水板有以下規(guī)格、型號，SPB-A型-寬度100mm，厚度3.5mm，可打入軟基15m；SPB-B型-寬度100mm，厚度4.0mm，可打入軟基25m；SPB-C型-寬度100mm，厚度4.5mm，可打入軟基35m.本工程適合采用SPB-B型，塑料排水板按等邊三角形排列，間距取1.0m，主要受壓層淤泥層層厚11.4m，塑料排水打穿受壓土層，深度取H=11.4m.加載過程按圖3所示進行加載，圖4為固結度Ut與t之間的關系。

　　塑料排水板堆載預壓法在加載70天時，固結度U70=0.74；在加載800天時，固結度U80=0.81；在加載100天時，固結度U100=0.90；在加載120天時，固結度U120=0.95.在固結度U100到達0.90時，可以認為符合設計要求，此時沉降已經(jīng)大部分完成。該處理方法成本估算，需使用SPB-B型塑料排水板27600m.

　　地基處理措施應該根據(jù)工程場地軟土地基的土的性質采用合適的處理方案，可以到達良好的處理效果和經(jīng)濟效果，以上的分析結果是基于規(guī)范的理論分析方法，實際處理后的地基處理效果應經(jīng)過現(xiàn)場的試驗和檢測，得到相關的數(shù)據(jù)后判斷是否能到達設計要求后，才能夠用于工程之中。