不良软土地基对超高层建筑基础沉降变形的影响分析

发表时间:2020/7/20   来源:《基层建设》2020年第9期   作者:张杨 叶国平 刘文锋 陈益 张晓红
[导读] 摘要:我国地域辽阔,存在各种各样特殊的土层,在长江三角洲地区,软弱土层普遍存在。
        中国建筑第四工程局有限公司  广东广州  510006
        摘要:我国地域辽阔,存在各种各样特殊的土层,在长江三角洲地区,软弱土层普遍存在。软土地基的处理质量直接关系到上部建筑物施工的速率的快慢,也直接影响到建筑物的安全。本文以南京某一具体工程为例,分析了软土对地基沉降的变形的不利影响,并对这种情况提出了一些建议和具体处理措施,以供同行借鉴和参考。
        关键词:软弱土层;软土地基;不利影响;建议和措施
        引言
        由于现在可以利用的城市空间越来越少,建筑物修建的越来越高,随之相应的对于建筑地基承载力也在提高,尤其对于一些承载力较弱的软土地区。软土地基其承载能力很低,一般不超过50KN/m2。在软土地基处理过程中必须解决四个方面的问题:1、地基的强度和稳定性问题;2、地基的变形问题;3、地基的渗透和腐蚀问题;4、基础振动液化和振动沉问题。本文以珠海某具体项目为例,详细描述了该问题。
        1 工程概况
        1.1 工程概况
        拟建项目为珠海某超高层项目,总用地面积约为23800平方米,周长630米,本工程设4层地下室,大面积开挖深度约为19.5m,局部开挖深度更是达到27.5m,在横琴岛属于超深、大基坑。由于本项目位于原大、小横琴岛之间,项目地块属于原两岛间海沟,陆域形式为海陆交互相沉积,属滨海滩涂地貌,形成时间比较短,30m以上的土体均为淤泥,且为欠固结,30m-110m的土体为海相沉积砂砾,地质条件及其复杂。
        1.2 土层性质
        场地位处珠江三角洲冲积平原,属河口三角洲冲积地貌,在勘探孔深度控制范围内,场地地层按地质成因分为第四系填土、冲积土和白垩系基岩,现自上而下分述如下:
        (1)填土:杂填土:灰色,局部为灰白色,由于该土层位于地层表面,该区降水比较严重,使得土质松散,含水量大,约为35%大小一般约1~6厘米,含少量粘性土及砂土。
        (2)冲积土:冲积土主要是因为本场地处于长江三角洲地区,土层的含水量比较大,按照土体的性质和粘聚力和内摩擦角的不同,可以将冲积土分为以下4个土层。
        ①-1淤泥:黑色,流塑,饱和,干强度低,高压缩性,低韧性,含腐殖质和有机质。
        ②-2粉砂:灰色,稍密,粉砂中含有小量的淤泥,局部为细砂,厚约2.7米。
        ③-3淤泥:深灰色,流塑,具臭味,含少量腐殖质,局部为淤泥质土。
        ④-4粉土:灰色为主,较上述粉砂层,该层土质较好,土层的粘性更好,层厚为3.8m-5.3m,可以作为搅拌桩的持力土层。
        2 软土地基处理措施
        根据本项目的实际情况,综合分析场地、地基条件及周边环境、各桩型特点、拟建建筑荷载大小等因素,对拟建项目地基采用复合地基进行处理。
        采用增大系数法来计算复合地基加固区的桩体与土体承载变形的复合模量,体现复合地基加固后的模量变化以反映桩体与土体的相互作用,垫层变形则单独计算,刚性桩体的持力层为中风化或微风化岩层,不再计算下卧层的变形。
        桩顶的褥垫层作为复合地基的一部分,较为密实,变形模量较大(一般为200-300MPa),此处对垫层沉降单独计算,垫层模量取200 MPa,荷载取470kPa。
        1#、2#楼褥垫层设置厚度250mm,荷载取390kPa。3#、4#楼褥垫层设置厚度300mm,荷载取470kPa。采用S=Phc/Ec计算垫层沉降。裙楼商铺的褥垫层设置厚度200mm,荷载取200kPa。
        由于桩体的荷载大部分由桩侧摩擦阻力承担,传递至软弱下卧层顶面的荷载为桩体的桩端承载力,下部为微风化岩层,认为软弱下卧层可忽略不计。
        3 地基与基础的抗水平承载力验算
        经查阅,本区域的抗震设防烈度为“6度”区域,但考虑到本建筑为超高层,在进行抗震安全性验算时按“高7度”烈度进行复核即地震加速度为0.15g,对于地震作用的抗水平作用力来说,最大水平作用力为:
                           (1)
        按国家《建筑抗震设计规范》第5.1.4条确定a为0.12g。而本场地采用筏板基础,筏板在上部结构荷载作用下与筏板底垫层及土体具有摩擦作用,此摩擦作用力按照计算为:
                          (2)
        其中:—筏板底面与垫层及土体的摩擦效应系数,本场地按照保守取值为0.25。在不考虑筏板四边侧面、地下室侧壁与周围土体的摩擦作用下,抗水平地震作用力的抗滑系数为:
                  (3)
        因此经验算,地基与基础的水平承载力满足抗震作用要求。
        4 结论
        软土地基具有极大的危害性,软土地基的处理情况直接关系到上部建筑能否顺利的进行,除了复合地基方法之外,常用的方法也有如下两个:①垫层法。其基本原理是挖除浅层软弱土或不良土,分层碾压或夯实土,按回填的材料可分为砂(或砂石)垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、土(灰土、二灰)垫层等。干渣分为分级干渣、混合干渣和原状干渣;粉煤灰分为湿排灰和调湿灰。换土垫层法可提高持力层的承载力,减少沉降量;常用机械碾压、平板振动和重锤夯实进行施工。该法常用于基坑面积宽大和开挖土方量较大的回填土方工程,一般适用于处理浅层软弱土层(淤泥质土、松散素填土、杂填土、浜填土以及已完成自重固结的冲填土等)与低洼区域的填筑。一般处理深度为2m~3m。适用于处理浅层非饱和软弱土层、素填土和杂填土等。②强夯挤淤法。采用边强夯、边填碎石、边挤淤的方法,在地基中形成碎石墩体;可提高地基承载力和减小变形,该方法主要适用于厚度较小的淤泥和淤泥质土地基,应通过现场试验才能确定其适应性。③反压法。反压法是一种传统的软土地基处理方法,很早就使用在堤坝两侧(或一侧)填土或堆石(称为反压平台),以防止基土被挤出,保证堤坝的稳定。使用反压法来处理地基,可以就地取材,施工简便,不需特殊材料,适用于对变形要求不高的道路工程、水利工程等。但是反压平台占地面积大,在农耕区、用地受限制地区不宜采用。
        因此,我们需要在分析软土对地基沉降变形的不利影响的情况下,因地制宜的采取合适的软土地基处理方法,对其进行处理。我国地域辽阔,软土性质各有不同,需要我们这些岩土工作者不断总结实际工程经验,敢于创新,勇于探索,力求用最经济的方法解决实际问题。
        参考文献:
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