浅谈淤泥地质条件下的大规模梁厂地基处理

摘要：针对滨海新区的淤泥地质条件对公路工程尤其是基础处理方面造成的不利影响，本文以实际工程为例，探讨如何在这样一个大范围的淤泥地质条件下进行大型梁厂的地基处理，并在保证安全质量的前提下，寻求技术与经济性的最佳结合。

关键词：淤泥地质、梁厂、地基处理

中图分类号：F407.1 文献标识码：A 文章编号：

前言：

近年来，随着国家对基础建设的大力推动，尤其是在天津滨海新区作为部级开发区的建设发展非常迅速。我们很多施工企业投身滨海新区建设，但是滨海新区特有的淤泥地质条件对我们各类工程施工都或多或少的造成了一些不利的影响，是我们施工中必须克服和设法解决的问题。

一、概况

滨海新区西外环高速公路工程是滨海新区规划的“1环11射、5横5纵”的路网骨架中滨海环线的重要组成部分。由我中铁一局承建的第二合同段为永定新河特大桥，线路总长1386米，全标段均为桥梁。本桥预制小箱梁种类较多，其中40m梁150片，梁高为2.2m；35m梁20片，25m梁10片，梁高均为1.8米；30m梁220片，梁高为1.6m。最大吊装重量为161.5吨。

我们知道，在这样的工程背景下，预制梁的生产和安装是工程成功与否的关键，而我们梁厂建设对预制梁的生产质量控制至关重要。

二、淤泥地质下大规模梁厂地基处理的施工方法

根据前期施工调查和设计院勘察结果，拟建梁场下面分布有3m～12m的淤泥，具有强度低、压缩性高，呈流塑状，施工难度大、风险高。

我们组织项目技术人员和公司内部有关专家就一技术难题进行了讨论。在淤泥地质条件下如何处理才能够有效的防止预制梁施工中地基沉降破坏并且尽可能的节约成本，以最小的投入保证满足施工要求。我们认为要从两个方面入手：一是地基处理方法的选择；二是基础形式的设计。这是控制和预防地基沉降破坏的两个有效途径。

众所周知，一般地基处理所采用的方法为换填法（换土法）。所谓换填法是指将施工范围内的软土清除，用稳定性好的土、石回填并压实或夯实，从而改变地基的承载力特性，提高抗变形和稳定能力。根据以往施工经验，一般地质条件下的预制梁厂软土地基处理可采用砖渣土或灰土换填，为保险起见也可底层铺竹荆笆对填土层进行整体性连接，达到一定的承载力后进行基础施工。戗灰的比例根据实际情况不等，一般可控制在5%～6%以内，厚度一般我们认为不宜超过1m～1.2m，否则这种方法就是不经济的。但是换填法处理的地基的沉降量我们认为是很难能够准确控制的，如果发生不均匀沉降，基础容易开裂，且施工量大，周期长。

另外，软土地基处理可以采用水泥搅拌桩加固地基的方法，这在公路工程中也是经常用到的方法。此方法是基于水泥加固土的物理反应过程，可通过专用机械设备将水泥喷人软土地基内，并在喷注过程中上下搅拌均匀，是水泥与土发生水解和水化反应，生成水泥水化物并形成凝胶体，将土颗粒或小土团体凝结在一起形成一种稳定的结构整体，形成水泥骨架作用，同时，水泥在水化过程中生成的钙离子与土颗粒表面的钠离子进行离子交换作用，生成稳定的钙离子，从而进一步提高土体的强度，达到提高地基承载力的目的。用水泥搅拌桩处理软基效果是显著，而且通过承载力检测是比较容易对基础的承载力状况和整体沉降进行掌握的，而且处理后可很快投入使用。

根据工程的实际情况，我们认为单一的处理方法是达不到预期效果的，所以我们采用灰土换填和水泥搅拌桩加固地基相结合的方法。对台座端部基础受力较大的部位采用搅拌桩加固，中间部分采用灰土换填。具体施工方法和控制要点如下：

2.1基础处理施工方法和控制要点：

1、灰土处理

场地戗灰首先根据我们现场实际情况，以验算的台座中间部分的地基承载力要求为基准，通过试验确定灰剂量。我们最初计划采用6%原地戗灰，但由于本区域淤泥质粘土在土层中的分布状态和含水率都极不均匀，为了更好的保证台座基础处理的效果，我们终将灰剂量调整到6%～8%，并采用集中拌合然后换填方式进行。采用灰土换填施工过程中，我们要注意每次戗拌前测量预计拌合土方量，并明确所需拌入石灰量，做到数据准确，保证灰剂量满足要求且拌合均匀，采用挖掘机和自卸车进行卸料，推土机进行摊铺，边卸料边摊铺的施工方法，摊铺厚度小于30cm。将摊铺后的戗灰土用挖掘机或者推土机碾压2～3遍。碾压施工中，挖掘机往返行驶的轮迹必须重叠20cm。碾压必须均匀，按部就班一遍一遍的操作，做到无偏压、无死角，压实层。碾压完成后进行地基的承载力检测，保证满足台座基础的设计要求。

2、搅拌桩处理

我们知道，采用水泥搅拌桩处理地基最重要的就是确定搅拌桩的工艺参数。根据已知地质条件资料，针对我们现场的实际地质情况，③层粉质粘土可作为拟建梁场的水泥土搅拌桩的持力层，故选用有效桩长为10m，施工时超搅500mm，选择桩直径为500mm，间距1m。根据已知的有效桩长计算单桩的承载力，参照设计图纸《路基路面排水施工通用说明》第20页水泥搅拌桩质量检验项可知，处理后的单桩承载力达到12t，复合地基承载力达到110kpa。然后再确定总桩数，通过进行试桩和承载力试验确定的地基的综合地基承载力可满足施工要求。同时，我们对预制梁厂的大型门式起重机轨道基础同样进行水泥搅拌桩加固处理，处理桩长10m，桩径500mm，间距1m。

搅拌桩基础布置形式可参考如下示意图。

图2.1.1 水泥搅拌桩平面布置图

在施工过程中，我们要注意保证水泥搅拌桩的成桩质量，控制水泥的用量要求达到设计要求，同时在施工前必要时应进行试桩确定单桩承载力是否能够满足要求。

通过采用水泥搅拌桩和灰土换填相结合的处理方法在本文所述工程中得到了很好的效果，不仅解决了大范围的软土地基的承载力不足问题，也降低了施工成本，缩短了梁场建设工期。

2.2台座基础的设计和施工要点

台座的质量对预制梁生产质量的影响至关重要，衡量台座质量的标准主要有两个方面；一是施工过程中发生的沉降量，二是台座自身的开裂损坏。沉降的问题我们通过基础的处理可以进行控制，另一方面就是台座自身在施工过程中，由于在不同工况下的受力变化，导致内外部应力不同造成台座自身的开裂破坏或者是台座本身的施工质量不过关造成在使用过程中的损坏。我们可以认为，施工质量我们是可以控制的那么，关键就在于台座的设计是否能够满足日后施工过程中工况变化的要求。为此，我们在基础的设计时不仅考虑基础所受的荷载和地基的承载力，也充分考虑基础的刚度和柔度要求，确定基础几何尺寸，防止基础开裂，配置基础防裂钢筋，保证日后基础受力后产生的裂缝小于2mm，我们认为通常这样的裂缝是不会造成损害的。

基础的设计形式可参考下图。

图2.2.1基础配筋图图 2.2.2 基础断面图

我们在基础施工时，要注意一些基本的质量控制。要按设计的基础由测量人员放出基础边线，根据边线进行钢筋绑扎和立模板，然后进行混凝土浇筑工作，基础混凝土一次浇筑完成。混凝土分层进行浇筑每层厚度不超过30cm。灌筑过程中设专人随时检查钢筋和模板的稳固性，发现问题及时处理，混凝土浇筑完初凝后及时洒水覆盖养护，待强度达到2.5MPa以上后拆除模板。

基础施工完成后，在预制梁施工过程中，我们的技术人员和测量人员分别测量台座顶面标高和裂缝宽度进行了长期连续观测，沉降和裂缝控制均满足要求。

观测记录可参考下表。

图2.2.3 台座基础观测记录表

三、总结

在本文所述工程的实际条件下，我们通过采用灰土换填和水泥搅拌桩相结合的地基处理的方法从技术层次上讲解决了地基沉降对预制梁台座的破坏的问题，同时，我们认为更重要的是针对滨海新区这样一个大范围、大深度的淤泥地质条件下，我们所采取的施工技术方法在达到实现预期施工条件的经济成本。通过成本分析，我们在本文所述工程中梁厂的基础施工上，仅节约材料一项节约成本就达到了21.86万元。这也是实现我们所谓施工企业的社会效益的一种体现，在保证安全质量的前提下，高效、节能就是节约社会资源。

综上所述，希望本文所述施工方法能够为类似与滨海新区这样的淤泥地质条件下大规范梁场的建设和基础处理施工提供一些有价值的参考。