[摘要] 由于建筑场地有新填多呈松散状欠固结的杂填土，填土层达2.1～4.8m，填土层下除隔一层相对较薄粘土层外，下卧着一层呈流塑状，且层厚0.40～7.90m的淤泥层（高压缩性土），地上建筑物为商场，结构跨度大，地面堆放活荷载较大，局部存在仓储式堆载，从而导致地面沉降变形过大；针对以上情况进行加固处理的介绍。
[关键词] 填土 淤泥 沉降 钢花管灌浆
Keywords: earth-fill silt subsidence perforated steel pipe
一、工程概况
某山姆店包括一个单层钢结构超市及一个二层钢混结构停车场，位于某市扬桥西路与西洪路交叉口处，占地面积约18000m2，于2001年建成使用。
图一
图二
图三
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图四
该建筑在投入使用后不久地面就开始下沉，并引起一些间隔墙体开裂，门窗变形。业主单位已对部分下沉的地面进行了处理，后因影响商场的营业，暂时停工。局部经处理后的地面外观如图七、图八。
图五
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图六
图七
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图八
根据我们现场测得的数据，柱间地面最大沉降量约为90mm。由于柱基础采用静压预制混凝土桩，故柱基础及地梁沉降量很小，地面沉降呈波浪状，柱基础及地梁位置地面被拉裂，如下图九、图十。被处理后的地面距原柱基础顶面约为55mm。
图九
图十
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二．现状分析评价
根据《某沃尔玛超市岩土工程地质勘察报告》揭示，某山姆店坐落位置原为种植及池塘回填场地，表层杂填土由建筑及生活垃圾、块石、碎砖等混合粘性土组成，表层回填时间短，该层底部下卧层为原池塘黑灰色淤泥，呈软塑~流塑状。由上至下场地土层构成如下：
杂填土，厚度2.1m~4.8m，灰褐色，松散~稍密，湿；
粘土Ⅰ，厚度0.2m~3.9m，褐黄、灰色，可塑，湿；
淤泥，厚度0.4m~7.9m，深灰色，流塑，饱和，触变性强；
粘土Ⅱ，厚度3.9m~16.1m，黄褐、灰白，可塑，湿；
淤泥质土，厚度0.6m~6.6m，深灰色，流~软塑，饱和
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含砾砂质粘性土，厚度0.6m~6.2m；浅灰白，软可塑~可塑，很湿~湿；
图十一
建筑场地大部分上部由杂填土及淤泥组成，二者总厚度在7m左右，最大达13m。
原设计结构施工图对该场地采取了一定的处理措施：局部采用振冲碎石桩加固地基，桩长5m（见图十一，因原设计图未详细标出加固区范围，此图为近似划分）；其余范围室内地面表层处理采用25T压路机振动碾压三遍；地面做法由上至下分别为：①200厚钢筋混凝土结构层，配12@200双层双向钢筋网；②200厚夯石灌砂垫层；③回填砂掺碎石分层夯实。
根据地勘资料及实际效果来看，我们认为原设计不是十分合理。
首先该场地大部分上覆较厚的软土层，地下水位较高（地面下0.5m~1.4m），采用压路机振动碾压只能处理表面较浅的土层，没有根本解决软弱土的加固问题。第一处理方案若时间允许，处理场地土可采用“袋装砂”排水固结法超载预压加固地基，场地堆载半年到一年时间，基本完成地面下卧层软弱地基的固结，不至于建造后地面产生大的沉降。
第二处理方案在施工周期较短的情况下，将首层地面做成钢筋混凝土结构梁板体系（柱距过大时增设管桩支撑点），可将首层地面与软弱土层完全脱开，彻底解决地面下沉问题，估计造价与原设计相比不会相差太多。
由于某山姆店的场地大部分为不密实的杂填土及淤泥，当地面堆载（货架或堆货量）较大时、地面行走较重的运货叉车、地下水位的变化均会引起其上地面的下沉。直接砌筑在地面的建筑内间隔墙也随地面下沉而下沉，造成墙体开裂。采用振冲碎石桩处理后的地面以及柱基础之间的地梁处地面因不受上述因素的影响，其沉降很小。地面与桩承台（包括地梁）二者太大的沉降差造成图九所示的地面裂缝。
软弱土层的压缩变形会对静压桩产生负摩擦力，软弱土层较厚时负摩擦力会对主体结构产生不利影响。但根据中国建筑材料工业地质勘查中心福建总队所做的十一次总体沉降观测结果，主体结构影响很小，主体结构原设计满足使用要求，结构安全可靠。
三、地面沉降变形原因
由于建筑场地有新填多呈松散状欠固结的杂填土，填土层达2.1～4.8m，填土层下除隔一层相对较薄粘土层外，下卧着一层呈流塑状，且层厚0.40～7.90m的淤泥层（高压缩性土），地上建筑物为商场，结构跨度大，地面堆放活荷载较大，局部存在仓储式堆载，从而导致地面沉降变形过大。引发沉降变形原因有如下几点：
1、淤泥层在新填土及地面荷载等附加荷载作用下产生压缩变形，产生沉降。
2、新填土自身产生固结，土体产生压缩变形沉降。
3、由于上述两者沉降变形量过大使内地台下地基土与地面钢筋混凝土板之间出现“隔空”现象，加上地面钢筋混凝土板块跨度大，作为结构承受荷载的板其强度及刚度不足，在地面荷载作用下，地梁与板交接处出现裂缝，板跨中产生较大弯曲变形，形成凹状板块。
4、地坪板块较大的沉降变形又进一步加速地基土附加应力的增长，加剧引发原地基土的压缩变形。
四、地基加固构思分析
根据上述资料，结合商场安装了设备及必须继续经营等因素，并考虑施工方便性，对经营影响程度最小、投资最省、工期最短、效果最佳等因素，综合分析优选出静压化学灌浆结合钢花管微型桩加固法进行填土层的加固处理，同时对下覆土体存在较厚的淤泥层且变形量较大的板跨中部，可设置小型钢管桩或小树根桩，通过钢管桩或小树根桩的载荷传递作用，减少作用在软弱土层的附加应力，进一步控制变形。
因引起地面沉降的主要原因是新填土的固结变形，建筑物竣工后至今已达3年，淤泥层的压缩变形量高峰值已过，后期的沉降主要来自填土及厚层淤泥层的固结压缩变形，因此，我们设想通过静压灌浆加固技术，通过压浆的压力对填土颗粒进行挤压和充填，凝固胶结,快速形成强度较高的复合地基，同时利用灌浆压力及桨体充填作用，使地面顶升上抬，达到既加固土体又同时对地面砼板底产生适量的预压效果，通过钢花管在淤泥层灌浆，促使淤泥层进一步加快固结，减少后期的变形。由于柱间跨度大（11.65～23.0m），钢筋砼地面板刚度不足，加上地面堆载大，因此，为提高地面钢筋混凝土板的相对刚度及减少地面荷载对淤泥层的作用，在钢筋砼地面板块中部增设φ140钢管桩或小树根桩，桩端要求穿过淤泥层进入一定深度的强度相对较好的土层，砼地面的下凹部分C25细石砼找平，并在平整钢筋砼地面的同时也提高了板块的刚度。
虽然可利用灌浆压力及桨体充填作用使地面顶升上抬达到一定的恢复效果，但由于存在软弱的淤泥层，顶升量越大，则顶升灌浆压力也大，灌浆压力过大必产生软土层的“跑浆”现象，需耗较大的水泥化学浆材，造价会偏高。
五、灌浆加固的原理
静压注浆加固软弱土层机理：系采用水泥（或化学）浆材，通过注浆管，在压力作用下浆液克服土层的初始应力，引起土体结构的破坏和扰动，使其沿垂直于小应力平面上发生劈裂，使地层土内原有的裂隙或孔隙张开，形成新的裂隙或孔隙，浆液的可灌性和扩散距离增大，浆液充分注入所要加固的土体中，通过浆液在土体中劈裂挤压和渗透等作用机理，使高浓度的水泥化学浆与土体充分结合，形成具有较高强度的水泥土固体和树根状水泥网脉体；同时在钻孔附近形成“浆泡”，随着灌浆压力的增大，浆泡尺寸也逐渐增大，灌浆压力沿钻孔的径向扩展，便产生较大的上抬力而使地面抬起，而离浆泡较远的土则基本上发生弹性变形，因而土的密度有明显的增加，使其强度提高；另外，采用钢滤管（花管）注浆，并保留在土中，使水泥浆在压力的驱动下通过滤管孔眼向四周放射扩散，使注浆花管与水泥土及树根状水泥网脉紧密联结成一体，构成小型桩体，形成复合地基，以达到加固软弱地基的目的。
六、地基加固方案及技术要求
（一）钢花管灌浆
1、灌浆孔的布置：在各划分板块（即板跨内）按纵横间距约1.8m进行布孔（详见灌浆孔平面布置简图），埋管深度管端进入填土层下的粘土层，在沉降较大的板块中部及有动力设备的地方，采用灌浆留管法施工。
2、灌浆加固主要材料：425#普通硅酸盐水泥、水玻璃（速凝剂）、1″镀锌水管。
3、施工过程
钻机开孔：采用100型油压钻机全刚石钻头钻穿钢筋混凝土板块。
埋管：在孔内采用压、击或水冲法将″钢管送压到填土层下粘土层并进入该层≥0.5m（管长约4～5m），钢管底端适当长加工成滤水管，该管为水泥浆注浆管。
洗孔：在上述管内采用1/2”水管用高压水冲洗管里的残土及杂物至管底，并留作化学浆液的注浆管。
浆液配制：用425#水泥，加水搅拌成浆，控制水灰比约0.7～0.8。
灌桨顺序：按建筑物沉降特征及板块大小，由地梁向板跨中方向，由外向内，（即先灌外侧，后浇中间）顺序进行。
劈裂灌浆：通过压浆泵及循环系统连接注浆管，用低压(压力250～600kPa)慢灌逐段提升进行灌浆，即用提升设备（葫芦吊)缓慢地在注浆过程中将达浆管慢慢提升，直提升注浆至开孔孔口见冒浆后停止提管，改为稳压注浆至设计灌浆量。在灌浆过程中掺入约20％左右水玻璃速凝剂，并控制各注浆孔的注浆量及上抬量，预计控制每孔注浆量。
注桨钢管反插：对于保留钢管的注浆孔，拆除″灌浆管，用三星锤将″注浆管击回至无法击进为止，使浆体凝结后与钢管结合成以钢管为主杆的树根状桩体。
变形观测：采用Ⅱ级水准仪监测灌浆施工过程中引起建筑物发生的变形情况，按设计要求控制施工沉降量及上抬量，并根据观测变形量来控制灌浆量及灌浆压力。
（二）钢管桩
1、材料及加工：采用φ140×4mm钢焊管，管的对接采用套管焊接。
2、成孔：采用100型油压钻机成孔。成孔直径为168mm，孔深要求穿过淤泥层进入一定深度的强度相对较好的土层（按计算控制）
3、清孔及注浆：终孔后，利用钻具（至孔底）及钻机泥浆泵进行清水反滤洗孔，反滤液体稍变清时，即灌入用425标号普通硅酸盐水泥按水灰比约0.5配制的水泥浆，直至孔口冒出纯水泥浆为止。
4、投管：在已灌浆的钻孔内投入钢管至孔底。
5、投粗骨料：在钢管内投入碎石直至填满为止。
（三）地面的找平处理（详见下图）
对地面产生较大的凹陷地方，在铺设纵横向的φ6@200的分布筋后，先采用C25的素砼找平至原内地台面标高，后用M20水泥砂浆进行二次找平处理，水泥砂浆厚度50mm；为防止新找平层与旧（原）找平房产生“剥离”，可采用在原砼结构层中植入一定间距的锚钉，使锚钉与新铺设的分布筋形成控结作用办法进行处理。
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图十二
图十三
七、结语
本处理方案技术合理，施工可行，造价合理，工期合理。
参 考 文 献
1.地基处理手册。中国建筑工业出版社。
2.建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002 J220-2002）。2002北京
3.顾晓鲁.地基与基础。中国建筑工业出版社