某工程破碎帶等復(fù)雜地基處理

文章介紹了某工程破碎帶、影響帶等不良地質(zhì)現(xiàn)象的水平分布、豎向變化及特點(diǎn)，分析了其地基處理難點(diǎn)，根據(jù)地基處理、基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)措施協(xié)同采用的原則，綜合各種因素，最終采用了“超挖換填+筏板+樁基”綜合治理方案，成功處理了這一不良地基，對(duì)其他類似工程地基處理具有重要參考價(jià)值。

破碎帶; 影響帶; 地基處理

TU472B

[定稿日期]2021-06-03

[作者簡(jiǎn)介]陳正彬（1981～），男，本科，高級(jí)工程師，主要從事土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、項(xiàng)目管理工作。

1 汽機(jī)基座地基概況

某工程詳勘報(bào)告揭示，土層從地面往下依次為①層填土—③1層卵（礫）石層—④層強(qiáng)風(fēng)化泥巖—④層中風(fēng)化泥巖。由于汽機(jī)基座對(duì)地基承載力和地基變形要求較高，而卵石層整體性較差、受施工擾動(dòng)后承載力及壓縮模量降低較大，強(qiáng)風(fēng)化泥巖在基坑開挖后受地下水浸泡和施工擾動(dòng)承載力急劇下降，因此設(shè)計(jì)采用筏板基礎(chǔ)，以中風(fēng)化泥巖作為地基持力層，將基底以下的其他土層清除后采用毛石混凝土換填至基底標(biāo)高，超挖換填深度2.8～3.8 m，見圖 1。

基坑開挖后，發(fā)現(xiàn)鄰近B排的數(shù)米寬度范圍內(nèi)基底主要為破碎帶和煤層，已超挖至基底下6 m左右，仍未見中風(fēng)化基巖。開挖揭露的破碎帶和煤層產(chǎn)狀較陡，傾角在80 °左右，若繼續(xù)超挖仍有極大可能無(wú)法揭露中風(fēng)化基巖，因此，需進(jìn)一步查明破碎帶和煤層空間分布和力學(xué)性質(zhì)變化情況，然后再根據(jù)實(shí)際情況決定采用超挖換填或其他合理的地基處理方案。

2 破碎帶、影響帶分布

2.1 水平向分布

汽機(jī)基座區(qū)域中部發(fā)育3～6 m寬的破碎帶，破碎帶兩側(cè)分布寬約3 m的影響帶，影響帶外為中風(fēng)化泥巖，其中西側(cè)中風(fēng)化泥巖條帶寬約6 m，再向西變?yōu)橹酗L(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖。破碎帶加上影響帶總寬度為10～13 m，基本平行于基礎(chǔ)縱軸線展布，汽機(jī)基座東側(cè)幾乎全部位于該帶之中，如圖2所示。

破碎帶及影響帶巖體呈陡傾角產(chǎn)出，因此其豎向上的空間擴(kuò)展也與地表的軟硬相間相對(duì)應(yīng)。對(duì)鉆孔揭露的所有地層情況進(jìn)行分析，豎向上煤層占20.6 %，擠壓破碎的泥巖占31.8 %，泥巖或粉砂質(zhì)泥巖“骨架”占47.6 %。

場(chǎng)地破碎帶和影響帶進(jìn)行的N120超重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，由于破碎帶和影響帶容易受到開挖擾動(dòng)、風(fēng)化和地下水的影響，淺層力學(xué)性質(zhì)相對(duì)較差，隨著深度的增加，影響帶的力學(xué)性質(zhì)有逐漸變好的趨勢(shì)，而破碎帶在16 m深度范圍內(nèi)則表現(xiàn)出軟硬相間的特性，離散性較大。

3 地基處理難點(diǎn)

破碎帶及其影響帶水平向分布、產(chǎn)狀及豎向力學(xué)性質(zhì)變化特點(diǎn)，呈現(xiàn)出以下處理難點(diǎn)：

（1）不可完全超挖，難以形成“楔”效應(yīng)：破碎帶及其影響帶總寬度達(dá)10 m以上，且為高陡傾角，向深部不會(huì)變窄，通過(guò)超挖換填難以形成混凝土塞的“楔”效應(yīng);

（2）樁基不可穿越：高陡傾角的破碎帶及其影響帶采用樁基可穿越表層力學(xué)性質(zhì)較差部分，但樁端難以置于中風(fēng)化巖石上;

（3）地基條件嚴(yán)重不均勻：汽機(jī)基座下分布有力學(xué)性質(zhì)相對(duì)較好的中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖和泥巖，也有力學(xué)性質(zhì)很差的煤層、破碎帶及其影響帶;

（4）相鄰的除氧間B排柱樁基限制了地基處理的空間范圍。

4 地基處理方案分析與采用

4.1 超挖換填方案

在原設(shè)計(jì)方案基礎(chǔ)上，根據(jù)破碎帶、影響帶和中風(fēng)化基巖的平面分布位置，考慮各層在豎向上力學(xué)性質(zhì)的變化后，經(jīng)計(jì)算確定各層應(yīng)超挖的深度和各分區(qū)褥墊層厚度，同時(shí)加大基礎(chǔ)剛度以協(xié)調(diào)地基變形。該方案優(yōu)點(diǎn)是施工速度快，但存在如下問(wèn)題：

（1）設(shè)計(jì)計(jì)算問(wèn)題：計(jì)算時(shí)需考慮巖（土）層的空間分布、上部動(dòng)靜荷載等，所以設(shè)計(jì)計(jì)算難度很大;

（2）基坑降水、基坑支護(hù)和地基巖體保護(hù)問(wèn)題：基坑位于地下水位以下且鄰近河流，需加強(qiáng)抽排水能力;該區(qū)域分布的破碎帶、影響帶及中風(fēng)化基巖均屬軟化巖，受水影響后力學(xué)性質(zhì)下降較快，須采用預(yù)留保護(hù)層人工開挖等措施;目前基本無(wú)放坡條件，須采取支護(hù)措施以保護(hù)B排樁和凝結(jié)水泵坑基礎(chǔ)。

4.2 樁筏方案

該方案以破碎帶及其影響帶兩側(cè)力學(xué)性質(zhì)較好的中風(fēng)化泥巖為支撐點(diǎn)，采用筏板跨越破碎帶及其影響帶，破碎帶及其影響帶范圍內(nèi)布置疏樁以提高該區(qū)域地基承載力及抗變形能力。該方案優(yōu)點(diǎn)是可靠性高、地基巖體受施工擾動(dòng)小、基坑降水和基坑邊坡支護(hù)等問(wèn)題容易解決，但也存在如下問(wèn)題：

（1）該方案東側(cè)支撐在B排基礎(chǔ)附近，B排基礎(chǔ)是否需要改變基礎(chǔ)型式，需要根據(jù)計(jì)算確定;

（2）樁基施工工期較長(zhǎng)。

4.3 綜合治理方案

綜上分析，最終采用“超挖換填+筏板+樁基”綜合治理方案，方案如圖3～圖5所示。其設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：

（1）靠A排一側(cè)筏板置于已揭露的中風(fēng)化基巖上;

（2）汽機(jī)底板與B排基礎(chǔ)聯(lián)合，形成大筏板;

（3）超挖部分采用級(jí)配碎石填實(shí)至基底;

（4）在破碎帶、影響帶范圍布樁，以提高該區(qū)域地基承載力;

（5）影響帶邊樁外一定范圍與中風(fēng)化基巖間軟土采用毛石混凝土換填至基底;

（6）B排柱基礎(chǔ)范圍樁基為摩擦端承樁，樁基承載力由樁端持力層和總樁長(zhǎng)控制;

（7）破碎帶、影響帶范圍樁按樁長(zhǎng)控制，樁長(zhǎng)根據(jù)計(jì)算確定;

（8）加大筏板剛度，以協(xié)調(diào)地基變形;

（9）加大基礎(chǔ)質(zhì)量，以減小汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)對(duì)B排柱的影響。

5 結(jié)束語(yǔ)

該工程破碎帶、影響帶地基處理按地基處理、基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)措施協(xié)同采用的原則，綜合各種因素，最終采用了“超挖換填+筏板+樁基”綜合治理方案，該方案安全可靠、易于實(shí)施。目前該工程已順利完成汽機(jī)基座土建施和設(shè)備安裝調(diào)試。

破碎帶、影響帶等不良地質(zhì)條件地基處理，首先應(yīng)加強(qiáng)施工勘測(cè)，查明各建構(gòu)物下方以上不良地質(zhì)現(xiàn)象水平向、垂直向分布及各土層分布及力學(xué)變化情況，再綜合考慮建構(gòu)筑重要性、基礎(chǔ)形式、上部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、安全可靠性、經(jīng)濟(jì)性、施工方便性、工程進(jìn)度，采用針對(duì)性的地基處理方案和基礎(chǔ)方案。本工程地基處理的成功實(shí)施對(duì)其他類似工程地基處理具有重要參考價(jià)值。

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