建筑工程中地基處理方案分析

李彥鵬

（中鐵一局集團城市軌道交通工程有限公司，江蘇 無錫 214000）

1 工程概況

鄭州機場三期擴建工程北貨運區及飛行區配套工程貨站區土石方及地基處理工程東西向長度約990m，南北向長度約400m，原為民房和耕地，局部地形有起伏，地面標高為134.29～141.65m，相對高差約7m，場地所屬地貌單元為黃河沖積平原。場地內地下水位埋深在自然地面下7.40～14.30m，絕對標高約為124.10～132.30m。場地地下水類型屬潛水，主要受大氣降水補給，地下水位年變幅3.0m左右。該工程場地位于鄭州市新鄭市綜合保稅區三期場地內，周邊緊鄰富士康、唯品會等廠房。場地距周邊建筑物最近處直線距離約50m。

2 地質勘察情況及探坑開挖驗證

2.1 地質勘察情況

在場地范圍內，按巖土成因、巖性和力學特性劃分地層，自上到下分別如下。

第①層：雜填土（Q4ml）雜色，稍濕，松散。主要成分為粉土、粉細砂、碎石和磚塊等建筑垃圾等，含植物根系，均勻性差。層厚0.40～3.00m，平均厚度1.34m，層底標高131.35～140.40m，平均標高136.47m，層底埋深0.40～3.00m，平均埋深1.34m。

第①-1層：素填土（Q4ml）褐黃色，稍濕，松散。主要成分為粉土、粉細砂，可見碎磚屑、植物根系等。層厚0.40～3.20m，平均厚度0.79m，層底標高132.55～140.22m，平均標高136.59m，層底埋深0.40～5.60m，平均埋深0.83m。

第②層：粉土（Q4al）褐黃色或灰黃色，稍濕帶黏性，稍密或中密。含少量小姜石及蝸牛殼碎片，搖振反應中等，干強度低，韌性低。該層稍有黏性，偶見小姜石。層厚0.50～5.60m，平均厚度1.92m，層底標高129.77～139.00m，平均標高135.46m，層底埋深0.50～6.80m，平均埋深2.86m[1]。

第③層：粉砂（Q4al+pl）褐黃色或黃褐色，稍濕，稍密或中密。主要成分為石英、長石，云母次之，見少量暗色礦物。顆粒級配不良。層厚0.50～11.00m，平均厚度5.10m，層底標高122.69～136.24m，平均標高128.66m，層底埋深1.50～14.60m，平均埋深9.13m。

第③-1層：粉土（Q4al）黃褐色或褐黃色，稍濕或濕，稍密或中密，搖振反應中等，干強度低，韌性低。有砂感，含灰色斑塊、白色鈣質條紋，偶見蝸牛殼碎片、小姜石，局部夾薄層黃褐色可塑狀粉質黏土。層厚0.50～9.00m，平均厚度2.89m，層底標高123.87～135.37m，平均標高130.33m，層底埋深1.40～13.70m，平均埋深7.21m[2]。

2.2 開挖探坑驗證

為確保地基處理后施工質量，在施工現場采用挖掘機對雜填土分布區域進行探坑開挖驗證，共計開挖探坑39處，平均每處勘探開挖深度3～5m，探挖驗證結果雜填土分布與層厚與地勘情況大致相符，但雜填土區域內土質不均，個別區域含有大量生活垃圾、植物根系、大塊建筑垃圾等。1#探坑和14#探坑如圖1、圖2所示。

圖1 1#探坑

圖2 14#探坑

3 擬定施工方案

方案一：對場區內所有雜填土、素填土及建筑垃圾進行挖除，挖除的土方倒運至運距1km以內的飛行區場地內，以便后期飛行區建設時高填方區域優選利用。然后進行分層碾壓回填。

方案二：對現狀雜填土區域進行強夯和沖擊碾壓處理后，進行分層碾壓回填。

4 方案比選

4.1 施工工藝工法比選

方案一采用挖除換填，能將場內約12萬m3雜填土、建筑垃圾等全部清除，施工工藝簡單，避免造成后期填土時的質量隱患，能有效防止地基不均勻沉降等不良問題發生。但處理效果較慢，分層回填工期較長，需增加作業面提高施工效率[3]。

方案二采用強夯及沖擊碾壓處理，首先，對于場內土質較好區域，如夾雜建筑垃圾、少量生活垃圾等區域強夯和沖擊碾壓處理效果較好，處理速度快。但對于夾雜的大塊建筑垃圾及生活垃圾區域處理較困難，易造成處理后的地基個別區域不密實，且場地部分區域后期回填土高度較低，工后發生沉降大的風險較高[4]。其次，場內土質也是影響處理效果的一種因素，場內土質主要為雜填土、素填土、粉土、粉砂土等砂性土。該類土質顆粒較小，干強度低，韌性低，天然含水率低，施工時采用沖擊碾壓和強夯難度比粗粒土較大；且采用沖擊碾壓和強夯時因雜填土、素填土夾雜建筑垃圾和生活垃圾易造成與下部粉土土層分界面不能有效結合，進而產生內部滑移面；因土質天然含水率較低，在沖碾和強夯過程中，表層土質易松散，故施工時需撒大量的水，以此控制表層土體的穩定性[5]。最后，由于強夯沖擊勢能大、沖擊壓路機行駛速度快及沖擊力大，對附近的構造物、精密儀器儀表等會有一定的震動與噪聲影響，場地周邊為既有富士康廠房和唯品會等生產制造企業，主要生產手機等電子設備，精密儀器較多，施工時對精密儀器影響較大。

4.2 經濟效益比選

結合場地實際情況，根據方案一和方案二的不同處理方式，取初步設計估算的工程量，套用市政工程施工定額以及材料信息價估算各個方案費用如表1所示。

表1 方案一、方案二費用估算表

經上述方案一和方案二費用估算對比分析，方案一較方案二節省約268.58萬元，經濟上可行。

5 施工方案選定與現場驗證

綜上所述，擬選定方案一為實施方案，并在現場選取有代表性區域進行了回填碾壓試驗段，試驗段長220m，寬150m，面積為33000m2，區域原地面平均標高135.50m，計劃填土標高138.00m，實際填土標高至137.80m。

試驗段施工日期為2020年4月24日至2020年5月25日，施工時間總長32d。規劃9個小區域進行流水作業。總結出試驗段主要施工工藝流程如下：（1）土源地取土樣送檢，土質為粉砂土，取得試驗數據最大干密度為1.82g/cm3，最佳含水率為11.7%；（2）清理表層素填土（0～0.5m厚）至下部粉土層；（3）原地面整平碾壓；（4）平整后地面進行6m×6m方格網撒白線，每個格子里面倒一車土（20m3），理論虛鋪厚度為0.55m；（5）推土機推平，并灑水；（6）壓路機靜壓第一遍，平地機刮平。控制壓路機速度為0.4～0.7m/s；（7）振動碾壓第2～4遍，灑水；壓路機速度控制在0.8～1.1m/s；（8）振動碾壓第5～6遍，測壓實度；壓路機速度控制在0.8～1.1m/s；（9）壓實度合格后靜壓收光；（10）邊坡修整。

總結試驗段第一層實驗數據如表2所示。通過上述施工流程和試驗數據可以看出，最終測得各層各區域壓實系數大于94%和地基承載力大于130kPa，符合相關要求，進一步驗證了方案一可行性。

表2 試驗段第一層試驗數據總結

6 結束語

綜合分析，在機場三期北貨運站地基處理工程施工范圍內，采用雜填土挖除換填方案從施工工法和經濟效益上來說是可行的，后期施工期間應注意加強填土壓實施工質量控制，特別是分區域施工銜接處的施工質量。