房屋建筑工程软土地基基础处理方案

摘 要：软土地基处理是建筑工程施工中遇到的难点之一，也是设计及施工单位重点解决的一个环节。软土地基处理的好坏直接影响到建筑的使用功能；在软土地基处理中，水泥搅拌桩是常见的处理方法之一，水泥搅拌桩施工工期短，施工时低压操作，安全可靠，其应用日益广泛。

关键词：软土地基处理 水泥搅拌桩

1 前言

软土地基处理是建筑工程施工中遇到的难点之一，也是勘察设计及施工单位重点解决的一个环节,软土地基处理的好坏直接影响到建筑的使用功能，重在危及结构安全，因此，在施工过程中，对软土地基的处理要引起高度重视。

2 常见处理方法

针对软土地基首先要弄清楚软土地区的地质情况，如工程地质条件复杂。对设计方案进行充分论证，使之经济、合理，且结合当地实际情况，不能为了提高工后沉降控制指标而使投资过分增大。常用的方法有：

（1）换填法

换填法即将基底下一定深度范围内的湿软土层挖去，换以强度较大的砂、碎(砾)石、矿渣、灰土或素土，以及其他性能稳定、无侵蚀性的土类，并予以压实。虽因换填材料的不同，其应力分布有所差异，但其极限承载力都比较接近，沉降特点也基本相似。这种方法适用于淤泥质土、水下沉积的保和软黏土、湿陷性黄土、膨胀土、季节性冻土和多年性冻土等多种不良土质。

（2）粉体搅拌法

粉体搅拌法(简称粉喷法) ，是用特制的设备和机具，将加固剂粉体材料{水泥或石灰) 通过压缩空气的传送，与地基土强行拌和，使之产生充分的物理、化学反应后，形成一定强度的桩体(简称粉喷桩) 。这是一种改善土质，提高地基强度的软土地基加固方法，可以广泛地适用于淤泥质土，杂填土，软粘土等地基加固。

（3）加筋法

加筋法是将抗拉能力很强土工合成材料埋置于土层中，利用土颗粒位移与拉筋产生摩擦力，使土与加筋材料形成整体，减少整体变形和增强整体稳定。福建省福清过桥山围垦工程采用打设塑料排水板，以加速淤泥层排水固结，提高地基强度，又采用砂垫层中铺设土工织物，由于土工织物受拉作用，调整了基底应力分布，地基侧向位移和沉降却相应减少，地基稳定性就大大提高。

3 工程实例

3.1 工程概况

某8层框架结构办公楼，总建筑面积2537m2，地形由北向南西方向倾斜。在洼地中有小溪沟、溪流由东北流向西南，后经回填整平，可作为本工程场地。该场地上部为第四系土层所覆盖，下为伏燕山期粗粒花岗岩体，在勘探深度范围内场地岩土层有以下五种类型：杂填土层、冲洪积泥质中粗砂层、坡洪积砂质粘土层、残积砂质粘性土层、粗粒花岗岩强风化层。

3.2地基处理方案的选择：

由于本工程为8层框架结构建筑物，桩荷载较大，杂填土层（厚度0.4~1.7m）不宜作为基础天然地基持力层，而泥质中粗砂层（厚度0~4m）属中高压缩性土，其承载力标准值仅100KPa，也不是建筑物基础理想的天然地基持力层。除这两层外，其它各土层可作为基础（天然地基或桩基）持力层。

该楼部位土层比较复杂，杂填土层下为2~4m厚的泥质中粗砂层。对该楼地基基础处理基本上有三种方案可选择：一是采用片筏基础，基础落在泥质中粗砂层上，但泥质中粗砂层厚度不一，相差2m，该层又属中高压缩性土，会产生不均匀沉降，建筑物将会出现倾斜现象，故不可取。二是采用独立墩基础，该方案是将泥质中粗砂层挖除掉，然后用C15片石砼墩基作为基础。考虑到泥质中粗砂层透水性好，且地下水位高于砂层，基础施工时，可能产生涌水，流沙等不良现象，给施工带来一定困难，开挖时须采取一些可靠的措施，而采取措施工程费用又要增加，故该方案无论从技术上，还是经济上来看，是大不可取。三是采用桩基础。该方案施工上既安全又可保证质量。

（一）沉管（包括振动或打入式）灌注桩是加固软弱地基常用桩型之一。但沉管灌注桩噪音较大，再加上本场地分布着一定厚度的硬塑沙质粘土层（标贯击数在40左右）将增加桩身贯入的难度，给施工带来一定的困难。

(二) 还有一种桩型是用深层水泥搅拌来加固本场地中的泥质中粗砂层。水泥土搅拌法加固软土技术具有以下独特优点：

①由于将固化剂和原地基软土就地搅拌混合，因此最大限度地利用原土，减少外运土方的工程量，降低了工程成本。

②搅拌时不会使地基侧土挤出，所以对周围原有建筑物的影响很小。

③按照不同地基土的性质及工程设计要求，合理选择固化剂及其配方，设计比较灵活。④施工时无振动、无噪音、无污染，对在密集住宅建筑群周围进行施工，其优点尤为突出。

综上所述，不管从技术上，还是从经济上比较，以及施工对周围环境的影响，用深层水泥搅拌桩来加固本场地的泥质中粗砂层有它独到的优越性。

3.3 深层水泥搅拌桩的基本原理和设计计算

1、深层水泥搅拌桩处理地基的基本原理

它是利用水泥等材料作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂强制搅拌，利用固化剂和软土间所产生的一系列物理、化学反应，形成一种介于刚性桩与柔性桩之间具有一定压缩性的水泥土桩，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥加固土，从而提高地基强度和增大变形模量。

2、深层水泥搅拌桩的设计

根据地质报告，泥质中粗砂层承载力标准100KPa。现要求通过深层水泥搅拌桩加固后的复合层的承载力提高到≥250KPa。

根据本工程土层情况，桩长选择为5m。安全系数为1.5，桩径为0.55m。

②复合地基的变形计算

经过水泥土加固的复合地基其沉降量的计算分为加固区的沉降量S1和加固区下卧层的沉降量S2。

S1的计算L（仍以J-3独立桩基为例）

实体基础底面压力：

pa=RspF+G-Fsf-Rs(F-F1)= 130.4KP

F1

桩群顶面的平均压力：

p=Rsp×F- Rs(F-F1)==199kpa

F1

桩群底面土的附加应力： po = pa-Rp×L=130.4-8.8×5 = 86.4KPa

桩群体中搅拌桩变形模量Eso取120qn=389280KPa，桩间土的变形模量Es 取2200KPa，则桩群体的变形模量Eo为：

Eo=Eso×nA/F1+Es× F1- nA =102.71+1.62 = 104.33 MPa

F1

S1= (P+Po) ×L = 0.7cm

2Eo

S2用分层总和法计算，实体基础底面中点沉降：

S2 = mBPO・Σδ1-δi1= 4.63cm

E1-2i

则总沉降量：S = S1+S2= 0.7+4.63 = 5.33cm

3.4 施工质量控制及验收

（1）严格控制水泥等材料的质量

水泥加固强度与水泥材料质量密切相关，因此进场的水泥必须有出厂合格检验单，水泥制备浆液前宜过筛，去除杂物和块状体。每批进场的水泥应备样进行水泥土强度试验，满足要求的水泥方可投入工程使用。

（2）确保搅拌桩桩身强度和均匀性，这是质量控制的重点

施工时必须有专人负责制桩记录。详细记录每根工程桩的施工工艺，桩的位置，编号，注浆量及二次注浆量等。原始记录须如实并及时汇总分析，发现问题及时予以纠正或采取补救措施。

(3) 桩体和复合地基加固效果的质量检验及工程验收

水泥搅拌桩施工完成后，应抽2%的桩进行桩质量检验，主要是对桩身强度、桩位、桩头及浅层水泥土强度进行检验。在成桩7天内用轻便触探器进行桩身检验，抽样桩不应少于全部桩数的2%，并不少于6根，检测深度不少于1m，通过触探击数检验桩身水泥土强度。在轻便触探后，对桩身强度有怀疑的区段截取芯样，制成试件，逐一编号，经现场签证后方可进行桩身实际强度测定。通过动测检查桩身质量并进行静载试验，检验工程桩的承载力是否满足设计要求。

单桩荷载试验最大加载量为单桩设计荷载的两倍。压板直径和桩径相等，试桩数量不少于桩数的1%，并不少于3根。

4 结 语

该建筑物完成后，通过沉降观测，沉降还是均匀的，没有出现异常现象。通过以上表明，这次基础处理是成功的，达到了预期的效果。搅拌桩比灌注桩节省造价24.85%，取得了较好的经济效益和社会效益。

工程地基的处理，体会到一个工程的地基处理方案，不仅要从技术上去比较，还要从经济上去比较，同时还要从施工对周围环境的影响程度去比较，这样才能既保证质量，又节约投资，取得较好的社会效益的目的。

参考文献：

［1］《建筑工程施工及验收规范》［S］．珠海出版社2001．

［2］叶书麟．地基处理工程实例应用手册[M]．北京：中国建筑工业出版社，1998．

[3] 江显昌．软土地基上的构造物处理方法[J1．引进与咨询．2005年04期．