飽和砂土處理方案分析

白 鵬 高 娟 褚智淵（核工業(yè)西南勘察設(shè)計研究院有限公司，四川 成都 610000）

飽和砂土處理方案分析

白 鵬 高 娟 褚智淵
（核工業(yè)西南勘察設(shè)計研究院有限公司，四川 成都 610000）

摘 要：隨著巖土行業(yè)的興起，我國對軟弱土的處理已有了深一步的研究并有了較為豐富的經(jīng)驗，如何有針對性的采用相應(yīng)的地基處理方案是軟弱地基處理的關(guān)鍵。在民用建筑行業(yè)中，工程的規(guī)模逐漸變大，對地基承載力的要求較高，因此地基土的安全可靠對擬建物的整體安全起到了關(guān)鍵作用。然而對于飽和砂土選用何種處理方案主要根據(jù)擬建場地工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件以及擬建物的性質(zhì)決定。下面主要選取成都地區(qū)沖洪積成因的飽和砂土層在深基坑處理技術(shù)的運用。

關(guān)鍵詞：飽和砂土；地基處理；工程地質(zhì)條件

飽和砂土是指位于穩(wěn)定地下水水位以下，其顆粒間缺少黏聚力，含砂粒達85%～100%，細土粒占0%～15%的松軟土，其成因主要有風積和沖洪積，具有不均勻性及液化特點。在民用建筑中，巖土勘察要查明擬建場地的工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件并進行分析論證得出合理可行的結(jié)論與建議，為設(shè)計、施工提供有力的技術(shù)支撐和保障。對于飽和砂土地基重點判別砂土液化、均勻性以及處理方案建議。根據(jù)當前大量工程經(jīng)驗可知，常用可行的飽和砂土的地基處理辦法較多，本文主要結(jié)合成都市新都區(qū)三河場鎮(zhèn)的《金領(lǐng)大廈》項目有關(guān)飽和砂土選用何種處理方案進行分析探討。

一、工程概況及工程地質(zhì)條件

1 工程概況

擬建金領(lǐng)大廈位于成都市新都區(qū)三河場鎮(zhèn)，緊鄰老川陜路，交通十分方便。擬建工程包括2-3F的裙樓及28F的主樓，主樓高約86.6m，設(shè)2層地下室。采用框剪結(jié)構(gòu)，主樓擬采用筏板基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深約-10.30m，±0.00標高為495.575m，地下室底板標高為484.075m。該工程目前部分基坑已開挖至設(shè)計標高，開挖后基底局部分布細砂、松散卵石等承載力較低土層。為了確定擬建場地細砂、松散卵石的分布及埋藏條件，進行了施工勘察。

2 工程地質(zhì)條件

擬建場地在區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造位置上地處成都坳陷盆地內(nèi)，西部為北東走向的龍門山構(gòu)造帶，東部為走向相同的龍泉山構(gòu)造帶，場地處于兩構(gòu)造帶之間的成都平原隸屬四川沉降帶川西褶之成都坳陷帶，呈北東35°方向展布，受喜馬拉雅山構(gòu)造運動的內(nèi)力地質(zhì)作用，龍門山和龍泉山構(gòu)造帶相對上升，而坳陷盆地相對下降，受岷江水系長期的搬運和沉積作用，在坳陷盆地內(nèi)堆積了厚度不等的第四系沖洪積地層，不整合于白堊系地層之上，形成了現(xiàn)代景觀的沖積平原。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造和地震活動微弱。

抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計基本地震加速度值為0.10g；設(shè)計地震分組屬第三組。

擬建場地地層主要主要為人工填土層（Q4ml）、第四系沖洪積層（Q4al+pl）粉質(zhì)粘土層、粉土層、細砂、卵石層及下伏的白堊系灌口組（K2g）泥巖組成。在施工勘察中揭露地層主要為擬建主樓地下室底板以下為2.0m～2.5m的是飽和細砂層，其下為松散——中密卵石層，2.5m以下為泥巖層。局部地層分布如圖1所示。

3 水文地質(zhì)條件

擬建場地西北面約35m處有府河通過，該河流主要呈“U”形自西向東流過，寬約40m，流速較慢，流量較大，該河流距離擬建場基坑邊線約35m，水力聯(lián)系較緊密，對場地水文地質(zhì)條件影響較大。

依據(jù)地下水賦存條件、水動力特征、含水介質(zhì)等因素的組合情況，主要補給來源為地表水體入滲及河流側(cè)向補給，水量豐富，水位變化主要受季節(jié)性降水控制。本次勘察期間測得地下穩(wěn)定水位埋深約1.16m～2.48m，測得水位標高為483.02m，高于基巖面約0.71m～1.83m。

由場地工程地質(zhì)條件及水文地質(zhì)條件分析，主要存在兩大問題：地下水底板以下分布較厚的軟弱地基土（飽和砂土）；二是基坑已采用了排樁支護，但距離河流較近，地下水豐富，基底涌現(xiàn)明顯，安全隱患較大。因此，出于基坑安全及擬建物的安全來說，對飽和砂土采取有效的處理措施迫在眉睫。

二、飽和砂土的處理方案分析

根據(jù)詳細勘察成果進行了擬建物的整體設(shè)計及基坑支護措施，擬采用了筏板基礎(chǔ)，以天然地基的卵石土作為地基持力層，基坑采用了排樁進行了支護設(shè)計施工、降水工程以及抗浮施工。基坑開挖至地下室底板時，地基土的性質(zhì)與詳細勘察成果不符，發(fā)現(xiàn)有飽和砂土分布，其厚度為2m-2.50m，可見厚度較大，呈夾層狀分布，該層承載力較低，變形較大，具有液化性，因此不能作為天然地基。通過施工勘察查明了其分布范圍、厚度及基本性質(zhì)。

然而在施工勘察中針對工程現(xiàn)狀，如何對飽和砂土進行處理是本項目的重點更是難點。針對擬建物建筑結(jié)構(gòu)類型和基礎(chǔ)型式、荷載性質(zhì)、地層特征、地下水位、施工設(shè)備、施工環(huán)境等情況綜合考慮針對飽和砂土采取了2中處理方案。

1 換填處理

換填處理施工較為簡單，造價較低，工期較短，但受地下水影響較大，在地下水位之下開挖換填時，坑壁極易坍塌，施工安全和質(zhì)量難以保證，對本工程而言，還可能因基坑超挖對現(xiàn)有基坑穩(wěn)定性造成重大不利影響。

本次勘察期間測得地下穩(wěn)定水位標高為483.02m，位于地下室底板標高下約1m。由于下伏基巖埋藏較淺（位于地下室底板標高下約1.7m～2.9m），透水性較弱（可視為相對隔水層），管井降水疏干砂卵石層中的孔隙潛水時存在一降水臨界深度（或極限過水斷面），故難以進一步將地下水位降低至開挖深度以下。

根據(jù)本工程特點，建議對埋藏淺、厚度薄、僅分布于地下水位之上地段的砂層和松散卵石采取素混凝土或毛石混凝土換填處理措施。

2 振沖碎石樁

對厚度相對較大、全部或部分位于地下水位之下地段的砂層和松散卵石，建議采取振沖碎石樁地基處理措施。砂層和松散卵石屬無粘性土，采用振沖碎石樁處理具有較好的效果。振沖處理時，一方面通過振沖器借助自重、水平激振力和高壓水沖使泥漿排出孔外，形成大于振沖器直徑的樁孔，再向孔內(nèi)灌入砂石料，在振沖器的作用下，形成大直徑高密度樁體，另一方面由于水沖振動使周邊砂土處于飽和狀態(tài)，在振沖器強烈的振動下產(chǎn)生液化并重新排列并密實，從面提高了地基土的承載力。通過碎石樁體與樁間土體的共同作用，使復(fù)合地基承載力大幅提高。采用振沖碎石樁進行處理具有施工方便、速度較快、造價相對低廉的特點。根據(jù)本工程地質(zhì)和環(huán)境條件，采用振沖碎石樁復(fù)合地基處理方案時，地基處理設(shè)計和施工應(yīng)注意以下問題：

①應(yīng)由具相應(yīng)資質(zhì)的單位進行專項地基處理設(shè)計。

②上部設(shè)計單位要求處理后的復(fù)合地基承載力特征值fspk為460kPa，地基處理后的承載力要求較高，為確保采用振沖碎石樁地基處理能夠滿足設(shè)計要求，建議對需處理地段的砂層先采用連砂石換填后再進行振沖處理，并在正式施工前選擇場地代表性地段進行試驗。

③本場地需處理的地層總體埋藏淺、厚度小，由于淺表層無上覆土層壓力，振密效果相對較差，建議待振沖碎石樁施工完成后采用振動壓路機進行反復(fù)碾壓，使淺表層分布土層密實，滿足設(shè)計要求。

④擬建建筑基坑距周邊建筑物較近且基坑支護已經(jīng)完成，采用該方案施工時須注意震動對周邊鄰近建筑物及現(xiàn)有基坑的不利影響，建議加強對周邊鄰近建筑物及基坑的監(jiān)測工作。

⑤施工完成后，應(yīng)按照有關(guān)規(guī)范規(guī)定，由有專業(yè)資質(zhì)的檢測單位進行檢測。

⑥采用該方案時，其施工設(shè)備（主要為吊車和振動壓路機）較重，設(shè)備進出基坑需用大型起重設(shè)備。

通過上述2種方案處理方案都能對飽和砂土進行有效的處理措施，但根據(jù)處理效果、施工條件以及工程造價等綜合分析振沖碎石樁處理效果明顯，施工方便，對周邊構(gòu)筑物及坑壁影響較小，是合理有效的處理方案。如今，金領(lǐng)大廈已經(jīng)亭亭玉立，穩(wěn)穩(wěn)的群立于三河鎮(zhèn)853小區(qū)中，見證了飽和砂土采用振沖碎石樁處理的方案是正確可行的。

參考文獻

[1]GB50021-2001，巖土工程勘察規(guī)范[S].

[2]JGJ72-2004，高層建筑巖土工程勘察規(guī)程[S].

中圖分類號：TU441

文獻標識碼：A