青島某工程項目軟土地基處理方法比較

（青島市瑞源工程集團有限公司，山東 青島 266000）

天然軟土具有含水量高、孔隙比大、抗剪強度低、壓縮系數高、滲透系數小等特性。因此，天然軟土地基不能滿足建筑物的承載力要求，需要進行地基加固處理來改良地基土的工程特性。目前在我國，處理軟土地基的技術方法日趨成熟，方法主要有強夯置換法、真空聯合堆載預壓法和復合地基法。馬東良結合工程案例采用強夯置換法處理軟土地基，不僅提高了地基承載力，也降低了工期；邸巖結合電廠案例采用真空聯合堆載預壓法處理地基，取得了顯著的效果，地基承載力大大提高；呂國仁結合數值模擬，采用水泥土攪拌樁復合地基法處理軟土地基，縮短了工期，也取得了良好的經濟效益。

本文針對青島市某搬遷項目工程的實際情況，比較分析強夯置換法、真空聯合堆載預壓法、水泥土攪拌樁復合地基法三種方法，確定出最合適該地區的地基處理方法。

1 工程概況

項目位于青島市黃島區（原膠南市）泊里鎮董家口產業區，北至204國道泊里信陽段以南，西至小灘村東，東至泊里魏家灘村西南，南至棋子灣。項目詳細位置如圖1。

圖1 工程項目位置圖

該項目占地約7.1hm（107畝），主要由主廠房、主軋跨平臺、原料二跨地坪、主電室、旋流池、露天棧橋、循環水泵房、泵房吸水井、泵房消防水池、稀土磁盤加藥間、稀土磁盤水池、過濾器、加熱爐、加熱爐煙囪組成，擬建建筑物特征如表1。

2 工程地質和水文地質概況

2.1 工程地質

擬建場區地貌類型為原為海灘，經人工回填后地形較平坦，地面最大高差1.81m，現為城市建筑空地。項目場區土層特征如下：

①素填土顏色為黃褐色，稍濕～飽和，松散，主要以砂狀、碎塊狀花崗巖風化物為主，有少量粘性土，其中碎石粒徑普遍在50～100mm，最大粒徑約為200mm；

②-1淤泥質粉細砂顏色為灰褐色～灰黑色，松散，飽和，主要成分為石英、長石，磨圓度較好，級配較差，局部混有少量粘性土，含有較多貝殼，淤泥含量為10%～25%；

②-2淤泥質粉質粘土顏色為灰褐色～灰黑色，流塑狀態，稍有臭味，主要由淤泥質粉質粘土組成，夾淤泥質粉土薄層，含少量的粉細砂，可見貝殼碎片、腐殖質等；

③粉質粘土顏色為灰黑色～炭黑色，流塑～可塑狀態，切面光滑，稍有光澤，切面可見草根等有機質，韌性中等，稍有臭味；

④粉質粘土顏色為灰黃色～黃褐色，可塑～硬塑狀態，以硬塑為主，刀切面較粗糙，韌性中等，頂部淤泥浸染呈現灰黑色～灰綠色，局部混中粗砂顆粒；

建（構）筑物一覽表 表1

⑤粗礫砂顏色為黃褐～灰白色，中密～密實，主要成分為長石、石英，部分鉆孔含礫石，礫石粒徑2～5cm，級配較好，磨圓度較差；

⑥全風化花崗巖顏色是黃褐～肉紅色，中粗?；◢徑Y構，塊狀構造。組織結構基本破壞，有殘余結構強度，巖芯呈砂土狀，巖體完整程度為極破碎，巖石堅硬程度為極軟巖，巖體基本質量等級為Ⅴ級；

⑦強風化花崗巖顏色為灰白色～淺肉紅色，中粗?；◢徑Y構，塊狀構造，結構大部分破壞，礦物成分顯著變化，風化裂隙很發育。巖芯呈砂土狀、砂狀。巖石堅硬程度等級為軟巖，巖體完整程度為破碎，巖體基本質量等級為Ⅴ級。

特征地質剖面圖如圖2。

圖2 工程地質剖面圖

場地土層詳細物理指標如表2。

2.2 水文地質

場地區域地下水為第四系松散堆積層的孔隙水和基巖裂隙水，素填土層和細砂層為潛水含水層，穩定水頭埋深0.83～3.90m；穩定水頭標高 1.36～3.20m。粗礫砂和強風化花崗巖層為承壓含水層，穩定承壓水頭埋深13.54～16.60m；穩定承壓水頭標高為-12.60～-10.50m。相對隔水層是粘土層和中風化花崗巖層。大氣降水和海水滲透是主要的地下水補給方式，徑流排泄和蒸發是主要的地下水排泄方式，地下水頭年變幅為1.0～1.5m。

3 地基情況及處理方法比較

3.1 地基情況

地基基底地質條件情況比較復雜，有大面積軟弱地基等不良地質現象，地下廣泛分布淤泥質粉質粘土層。擬建項目各建筑物基礎情況如下表3所示。主廠房、主軋跨平臺、原料二跨、主電室、露天棧橋、循環水泵房、泵房吸水井、泵房消防水池、稀土磁盤加藥間、稀土磁盤水池、過濾器、加熱爐、加熱爐煙囪：基底壓力 P=150～320kPa，基底標高為 -1.10m～1.90。旋流池：基底壓力P=150kPa，基底標高為-15.10m。

場地土層物理力學指標 表2

項目各建筑物基礎情況 表3

場地各土層地基承載力特征值表 表4

按土層物理指標、強度指標，結合標準貫入試驗擊數N及青島地區工程經驗綜合確定，場地各土層地基承載力特征值如表4。

根據勘察結果，標高-1.10m～1.90m以下地層為①素填土層、②-1含淤泥粉細砂層、②-2淤泥質粉質粘土層。①素填土結構雜亂，未經壓實，為欠固結土；②-1含淤泥粉細砂標貫擊數n=4.8擊，屬欠固結高壓縮性土，均勻性差，靈敏度高；②-2淤泥質粉質粘土標貫擊數n=3.1擊，孔隙比e=1.142，含水量w=39.1%，屬欠固結高壓縮性土，均勻性差，滲透性差，靈敏度高。3種土層地基承載力特征值均小于基底壓力，不滿足擬建項目對地基承載力及沉降的要求。旋流池基底標高為-15.10m，地基以下地層為強風化花崗巖層，標貫擊數n=90.9擊，地基承載力特征值為700kPa，大于基底壓力150kPa，滿足要求。

3.2 地基處理方法及對比分析

3.2.1 三種地基處理方法

①真空聯合堆載預壓法

真空聯合堆載預壓法是先鋪設砂墊層，在砂墊層中布置真空濾管和真空主管作為排水通道。再將軟土地層用3層密封薄膜包裹與外界隔絕。在真空抽氣裝置的作用下，可以形成真空負壓，同時在軟土地層上分級施加荷載。在真空負壓力和堆載正壓力的作用下，孔隙水通過豎向排水通道逐漸排出，土體慢慢壓實、沉降、固結。

真空聯合堆載預壓法更適合于需要大荷載大面積加固的軟土地基處理工程。

②強夯置換法

強夯置換法是一種經濟適用，簡單靈活的地基處理工藝。在國內最早出現在1985年山西大學化學實驗樓飽和粉黏土地基的處理，現如今廣泛應用于處理軟土地基。

強夯置換法加固機理是它利用重錘高落差產生高沖擊能將碎石、片石、礦渣等性能較好的材料強力擠入地基中，在地基中形成一個一個的粒料墩，墩與墩間土形成復合地基，以提高地基承載力，減小沉降。在強夯置換過程中，土體結構破壞，地基土體產生超孔隙水壓力，但隨著時間的增加，土體結構強度會得到恢復。粒料墩一般都有較好的透水性，利于土體中超孔隙水壓力消散并使固結。土體抗剪強度不斷提高，造成對墩體的約束不斷增強，從而不斷提高復合地基的承載力。

③水泥土攪拌樁復合地基法

水泥土構成包含三個部分，分別是水泥、土料和水，其強度決定因素包含多個方面，與單一材料的地基差別較大。

水泥土攪拌樁復合地基法通過螺旋鉆向周圍原位土體噴出水泥漿，利用水泥作為固化劑，并通過具有一定直徑和攪動范圍的葉片對水泥漿和原位土體進行均勻攪拌，固化劑和軟土之間所產生的一系列物理化學反應，使軟土硬結成具有整體性、水穩定性和一定強度的優質地基。從而達到加固地基，提高地基承載力的效果。

地基處理方法綜合分析表 表5

3.2.2 對比分析

結合技術原理和施工方法綜合分析結果，如表5所示。級配良好的塊石、碎石、建筑垃圾等堅硬的粗顆粒材料可以作為強夯置換法中置換墩體材料，但粒徑為300mm的顆粒不宜超過30%。本場地①層素填土主要為砂狀、碎塊狀花崗巖風化物，可以做強夯置換后場地的回填材料，降低經濟成本。而另外兩種方法在該場地不具備此優勢。強夯置換法的單擊夯擊能、夯點的夯擊次數需要根據現場試驗確定，地基處理方案的確定還需進行現場試夯。根據不同土質條件，進行一周至數周的試夯，試夯結束后與原始數據進行對比，檢測強夯效果，最后確定工程采用的各種強夯參數。真空預壓聯合堆載法要進行預壓試驗，進行多個項目的監測，如地基豎向變形、側向位移、孔隙水壓力、地下水位等。根據預壓的效果，推算固結系數和最終變形量，從而調整整個設計方案。水泥土攪拌樁法在設計前，需要根據現場地基土層的性質，進行室內配比試驗，從而選擇合適的固化劑、外摻劑及其摻量。并且還要對工藝試樁的質量進行檢驗，確定施工參數。

比較得出強夯置換法的施工方法最簡便，就工期而言，時間最短，真空聯合堆載預壓法其次，水泥土攪拌樁復合地基法時間最長。處理后地基承載力提高方面，三種軟土地基處理方法均可以有效提高地基承載力，真空聯合堆載預壓法和水泥土攪拌樁復合地基法提高的地基承載力更多，但均可以滿足工程需要。三種方法處理后，地基均有變形，但強夯置換后的變形最小，沉降最小，滿足工程上對沉降變形的要求。目前在國內，三種地基處理方法的工藝已經很成熟，對環境也不會有較大的不利影響。

綜上所述，強夯置換法地基處理最優。不僅可以有效地降低地表沉降，提高地基承載力，滿足工程要求，同時經濟性好，工期短。

4 結論

①軟土地基承載力低，無法滿足建筑物的承載力要求，強夯置換法、真空聯合堆載預壓法、水泥土攪拌樁復合地基法3種方法均可以有效提高軟土地基的承載力。

②相比真空聯合堆載預壓法、水泥土攪拌樁復合地基法，強夯置換法工期最短，經濟效益最高。

③場地條件可以提供強夯置換后的回填材料時，采用強夯置換處理地基可以大大降低成本。