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现代房屋建筑工程地基基础施工技术的应用研究陆慧

发表时间：2021/4/20 来源：《基层建设》2020年第33期作者：陆慧

[导读] 摘要：在房屋建设过程中常遇到软土地基处理问题，软土地基土壤多由软弱土层、淤泥、软杂冲填土等组成，相比于普通地基而言，软土地基呈现出抗压性能差、触变性好、流变性高、抗剪能力弱等特点，是故软土地基处理工作是整个建筑作业的重要组成部分，软土地基处理符合规范也是确保建筑质量的重要基础。

        江苏九天建设集团有限公司江苏淮安 223003
        摘要：在房屋建设过程中常遇到软土地基处理问题，软土地基土壤多由软弱土层、淤泥、软杂冲填土等组成，相比于普通地基而言，软土地基呈现出抗压性能差、触变性好、流变性高、抗剪能力弱等特点，是故软土地基处理工作是整个建筑作业的重要组成部分，软土地基处理符合规范也是确保建筑质量的重要基础。
        关键词：房屋建设；软土地基；深层搅拌；效果分析
        针对软土地基处理，业内也总结出了碎石桩法、石灰桩法、真空预压法等软土地基处理方法，一定程度的解决了软土地基的处理难题，但是鉴于地质结构的复杂性和地基选择的实际情况，采取单一方法往往难以彻底解决软土地基处理问题。某房屋建筑地处丘陵地带，土层以黏土、淤质黏土等为主，属于典型软土地基，为了确保该建筑的后期质量，有必要对该建筑软土地基进行研究，给出合理的处理方案，确保软土地基符合行业规范，满足建筑质量。
        1工程概况
        某房屋建筑地处邵阳丘陵地带，该项目主要包括居民高层建筑、学校、超市等，总建筑面积为14万m2，其中居民高层建筑为主体建筑，高17层，建筑高度为52m，单位载荷为650-800kN/m，按照基本地震烈度为VI度区要求设计。该房屋建筑东北12m左右有老旧3层住宅，南侧为市区交通主干道，基坑周围布置有雨水管、污水管，距离基坑15m布置有南北向天然气管道。工程所处丘陵地带土质主要有淤泥质土、淤泥、松软充填土等组成，软土整体变现较为松散，强度较低，且受到雨水径流等因素的影响，土体承载力相对较低，可收缩性较强，在受压时易出现变形，同时该土体具有低透水性和高吸水性等特点，地基处理不当易出现不均匀沉降和软化现象。鉴于工程周边复杂环境和所处地质条件，施工房建工程风险性较大，基坑一旦出现细微变形即可能对整体建筑物产生威胁，同时还会造成周边建筑物、附属设施、道路等造成不利影响。
        2基坑变形分析
        对工程软土地基土质进一步分析可知，该土体主要为第四系（Q）粘质土，且各土层力学指标差异较大，地层由上至下分别为：杂填土，属老土，较松散，具有高压缩性，厚1.1-2.7m；粉质泥岩，属河流冲积成因地层，具有可塑性，可压缩性一般，工程项目区域均有分部，自西向东逐渐递减，厚1.2-6.2m；风化钙质粉砂岩，根据风化程度分为强风化钙质粉砂岩和中风化钙质粉砂岩，多呈碎块状和碎片状，岩芯水化后易断裂和软化，层厚1.5-7.2m。整体看工程地基土质属于软土类，对各土层承载力进行试验，可知粉质粘土f=180-220kPa，风化钙质粉砂岩f=300-600kPa。勘测范围内地面下5.5-6.5m存在稳定地下水，水量丰富，水位易受到河流水位的影响，承压性较弱，受季节影响，水位和水量变化较大，根据《沿途工程勘察规范》相关要求对水质试验，可知项目工程范围内地下水对混凝土结构和钢筋结构体具有弱腐蚀作用。
        在该项目工程软土地基施工过程中，确保上部房建部分安全可靠的关键在于地下连续墙成槽和控制墙体幅间渗水。同时，鉴于工程地基土质特点，认为基坑围护变形控制难度较大，因现场地貌状况复杂，在土方开挖时容易引起基坑发生变形，进而造成周边附属建筑、设施、管网和道路的破坏，且地基下部存在一含水层，处理渗水问题亦应作为地基施工的重要方面。考虑到该项目工程基地范围较大，如若采用传统开挖方式，土体变形大、承载力弱、强度低、渗水性好，且地下施工空间较大，造价较高，施工工序繁琐，清除淤泥难度大，墙幅间咬合度有限，最终也难以解决软土地基的低强度、渗水性好等问题。
        3软土地基处理
        3.1软土地基方案处理选择
        考虑到项目工程地处区域周围附属建筑、设施较多，含有老旧居民楼、管网及公路，因此在选择地基处理方案时要综合考虑设计施工要求、造价、工期、扰民等多方面因素。

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目前，软土地基处理中换填法最为简单，且造价低，但是清运土方量和回填土方量较大，施工时间较长，易受天气因素影响，工期难以保证，且因置换土方量较大，中间各环节管控较为困难；采用钻孔灌注桩，施工工序复杂，且投资成本较高，排出的泥浆不易清理，对环境破坏较大，且现场条件也不允许；深层搅拌桩是利用石灰、水泥等掺入粉煤灰及相应的添加剂，将松散度较高、易压缩、含水量高的软拖土层改变为具有高强度的水泥土，施工工序简单，可减少材料输送和降低泥浆量。同时考虑到深层搅拌桩法处理软土地基可以就地成桩，可省去钻孔桩泥浆护壁环节和水下灌注砼环节，另外，桩距无最小距限制，桩位可重叠，可根据实际情况将桩体设计成最优形状。另外，采用深层搅拌桩法处理地基过程中，噪音低，无振动，对于居民生活无不良影响；搅拌桩主要以桩侧摩擦力传递载荷，桩体强度与设计承载力相匹配，能够充分利用桩周围土体的承载力，造价一般为钻孔灌注桩的70%左右。通过综合对比分析，决定采用深层搅拌桩法来进行该项目工程的地基处理。
        3.2深层搅拌桩设计
        根据施工经验，取桩径为0.5m，桩长11m。单桩竖向承载力标准值与天然地基和搅拌桩桩身强度密切相关，水泥土的强度随着水泥掺入量的增加而增大，当水泥掺入量低于5%时，水泥固化作用效果较差，水泥土固化程度较低，离散性较大，考虑到水泥用量和固化效果，要求水泥掺入量最佳范围为8%-15%。水泥土的无侧限抗压强度随着水泥土的含水量降低而呈增加趋势，根据施工经验和该项目桩体强度要求，最终决定采用425#硅酸盐水泥作为固化用料，水泥掺入比确定为12%。同时考虑到该项目工程地基含水量较大，为了进一步减水，需要掺入木质磺酸钙和粉煤灰，这样可有效提高固结材料的和易性，有利于提高水泥土固结效果和桩体强度，同样粉煤灰属于工业废料，价格较低，可一定程度的降低资金预算。深层搅拌桩强度介于钢筋砼桩等刚性桩和砂桩、碎石桩等柔性桩之间，承载力与刚性桩相近结合工程实际，采用柱下独立基础和柱下联合基础，要求地基承载力标准值为200kPa，搅拌桩面积置换率为0.17，依照梅花形在柱基础范围内布桩，基础变形验算可得基础最大沉降量为6.2cm，最大倾斜值为0.0028，基础沉降量和倾斜之均符合行业设计规范。
        3.3地基处理效果分析
        依照所选深层搅拌法处理地基方案，严格落实方案相关工艺和参数进行地基处理，对水泥土进行试验研究可知，水泥土容重比原土增加3%，水泥土的无侧限抗压强度为2.1MPa，符合不低于设计值2.0MPa的要求。基桩施工完毕后，抽取4根桩进行单桩静载荷试验，单桩承载力标准值分别为0.195MPa、0.193MPa、0.192MPa和0.192Mpa，满足设计不低于0.19MPa的要求。考虑到深层搅拌桩为复合地基，且受到桩间土的作用，应对复合地基进行测试，现场抽取4根基桩，依照符合地基载荷板试验要求，确定载荷板尺寸为1000×1000mm2，最终试验得出符合地基承载力标准值为210kPa，从试验结果可知，地基处理后，符合地基承载力标准值能够满足设计要求。目前，该项目工程已经投入使用1年3个月，通过对建筑物沉降观测试验可知，基础沉降累计为6.4cm，且近期未出现沉降量，说明基础已经趋于稳定。
        结语
        软土地基处理时房屋建设工程中经常遇到的施工问题，在遇到软土地基时，应进行科学勘测，掌握软土地基土质的特点及相关力学参数，同时要摸清软土地基周围状况，根据实际合理选择软土地基处理方法，确保软土地基处理能够满足建筑物使用的要求。另外，在遇到软土地基时，应加强软土地基处理过程质量管控，及早发现问题和解决问题，将质量隐患处理在地基处理过程中，避免出现建筑物墙体开裂，不均匀沉降等诸多质量问题。
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