回填土地基的加固措施及處置效果

孫君武

東風本田汽車有限公司 湖北 武漢 430074

引言

近年，隨著市政工程建設的快速發展，建構筑物所處的工程地質條件日趨復雜，如回填土具較大孔隙比和壓縮性，難以滿足工程需要，因此，開展回填土地基的加固處理措施是十分必要的。本文選取了新建汽車制造廠房作為案例，在該工程中具有的復雜地質下運用綜合地基處理技術的實例，本著經濟安全與便捷施工的原則來選取相應的施工方案，確保在經濟優化的條件下能夠達到相應的工程效果，得到綜合效益。

綜合上述，結合工作區的地質條件，開展回填土地基的加固處理措施分析，得到適合處理本地區類似地基的一些規律和經驗，以便為今后類似工程提供借鑒[1]。

1 工程概況

為滿足東風本田汽車有限公司在湖北省武漢經濟技術開發區的生產需求，需擴建沖壓/焊裝聯合廠房，即本文工程實例為沖壓/焊裝聯合廠房，占地總面積約983280m2，并結合設計要求，將區內建筑物的基本特征參數統計如表1所示。

表1 工作區內的建構筑物特征參數

據勘察成果，工作區的地質概況如下：

1.1 地形地貌及地質構造

工作區原始地貌屬長江三級階地，其微地貌可進一步劃分為低壟崗和沖溝，后受人類工程活動影響，對工作區進行了人工開挖及回填，致使形成現有地形地貌，即場區高程間于24.20m～25.54m，相對較為平坦，地形起伏較小。

同時，據區域地質資料，得區內地質構造較為簡單，無斷裂通過，也無滑坡、崩塌和泥石流等不良地質現象存在。

1.2 地層巖性

據鉆探成果，區內地層主要有四個層組，且第④層又可分為二個亞層，各層的基本特征如下：

素填土①（Q4ml）：顏色雜亂，濕～飽和，松散～稍密，巖性主要為黏性土，多呈可塑～軟塑狀態，局部呈硬塑狀態，并含大量植物根系，回填時間約兩年，廣泛分布于工作區，層厚分布差異較大，多間于1.00～8.90 m。

粉質黏土②（Q4al+pl）：灰褐色、黃褐色，具可塑狀，含少量鐵錳質結核，在場區局部范圍內可見，層厚間于0.00～2.20 m。

黏土③（Q3al+pl）：黃褐色、灰褐色，具可塑～硬塑狀，含少量高嶺土團塊，在場區局部范圍內可見，層厚間于0.00～4.40 m。

黏土④-1（Q2al+pl）：棕紅色、黃褐色，具硬塑～堅硬狀，也少量高嶺土團塊，并在區內廣泛分布，層厚間于4.30～13.90。

含角礫黏土④-2（Q2al+pl）：棕紅色、青灰色，具硬塑～堅硬狀，不僅含少量高嶺土團塊，還局部含5%～10%石英砂巖礫石，粒徑約2～20mm，平均粒徑約10mm，此層位于下部地層，未完全揭穿，最大厚度為17.00m。

通過現場取樣試驗，得到各土層的基本特征參數如表2所示。

表2 地層特征參數統計結果

1.3 水文條件

據區內地層分布情況，得粉質黏土②層、黏土③、④-1層和含角礫黏土④-2層屬相對隔水層，地下水含量較少，因此，地下水主要集中于素填土①層中，并按其賦存條件，主要為上層滯水，水位及水量具季節性變化特征；在鉆探期間測得上層滯水埋深間于1.10～3.20m，水位標高為21.62～23.71m，對工程具有較大影響[2]。

通過上述分析，得到工作區范圍內的地質條件較為復雜，難以滿足建構筑物的基礎要求，需對其進行加固處理。

2 地基加固處理措施分析

基于工程概況，得工作區地質條件較差，需對其進行加固處理，因此，該節重點結合區內地層特征，先開展巖土工程性質評價，再進行地基加固措施分析，分述如下：

2.1 巖土工程性質評價

據鉆探資料，區內巖土層共計四個層組，各層的巖土工程性質如下：

素填土①層為新近回填，即其回填時間約兩年，使得其具結構松散、密實度相對偏低的特點，屬欠固結狀態；同時，受原始地形地貌影響，該層土的均勻性差，滲透性較強，降雨易入滲，無法作為天然地基使用。

粉質黏土②層具中等偏高壓縮性，承載力也一般，但據鉆探揭露，其在場區范圍內并非廣泛分布，僅在局部范圍內可見，因此也不宜作為持力層使用[3]。

黏土③層具有較高的承載力，壓縮性屬中等偏低，工程性質相對較好，可作為天然地基，但其僅在局部范圍分布，難以廣泛作為持力層使用。

黏土④-1層具有較高的承載力和較低的壓縮性，工程性質較好，且其廣泛分布于工作區，分布厚度相對較厚，因此，可作為天然地基持力層和樁基礎持力層。

含碎石粘土④-2層具有較高承載力和較低壓縮性，工程性質也較好，但由于其埋深較大，僅適宜作為樁基礎持力層。

總體來說，工作區淺部地層的工程性質相對較差，尤其素填土①層大面積分布，加之其填土時間較短，固結程度較低，可能由自重固結和地面荷載產生的壓縮沉降，致使地坪產生彎弧及開裂而影響建筑物的正常使用。因此，需對工作區淺部土體進行加固處理，以提升其工程性質。

2.2 地基加固措施分析

結合工程實際，確定本工程的地基加固措施為“強夯+水泥土攪拌樁”，兩者的具體施工參數及流程分述如下：

2.2.1 強夯的施工參數及流程。

2.2.1.1 點夯的夯擊能具有兩種，即1500kN.m和3000kN，共計設計2093個夯擊點，其中，前者的夯點數為1009點，錘底靜壓值控制在30～35kPa，有效影響深度不小于4m；后者的夯點數為1084點，錘底靜壓值控制在40～50kPa，有效影響深度不小于5m。

2.2.1.2 在夯擊過程中，對夯點的暫停標準進行設置，即：最后連續2擊的平均夯沉量不大于5cm，但每個夯點的夯擊次數不應小于8次[4]。

2.2.1.3 由于上部填土巖性屬黏性土，在第一遍夯擊后，易形成超靜孔隙水壓力，因此，兩遍夯擊間應具合理的時間間隔，且其時間長短應由試夯確定，且不應少于2周。

2.2.1.4 點夯過程中，應保存野外記錄資料，并嚴格控制標高在25.1m左右，以保證場地平整。

2.2.1.5 在點夯過后，進行滿夯處理，滿夯單擊夯擊能為800kN.m，每個夯點2擊，滿夯總面積為61105m2，錘底靜壓應控制在15～20kPa；同時，滿夯過程也應保證場地標高，避免起伏差異過大。

2.2.2 水泥土攪拌樁的施工參數及流程。

2.2.2.1 在攪拌樁施工前，場地標高應平整至±0.00標高以下50cm左右，并在強夯施工驗收合格后再進行水泥土攪拌樁施工，共計設計44612根，合計總樁長為262572m。

2.2.2.2 在施工前，需保證放線準確，如樁位偏差≤50mm，垂直度偏差≤1%。

2.2.2.3 攪拌樁布置形式為正方形，樁徑為50cm，樁間距視現場條件確定，主要有三種形式，即布置邊長為0.8m、1m和1.2m，樁端持力層為黏土③層及黏土④-1層，且樁端進入持力層不應小于0.5m。

2.2.2.4 固化劑為水泥，強度等級為32.5級，水泥漿水灰比選用0.50～0.60；同時，在施工過程中，應保證加固范圍內的攪拌次數不少于20次，且噴漿攪拌時間為30s。

2.2.2.5 在區內建構筑物施工前，應在攪拌樁處理范圍內設置褥墊層，層厚30cm，材料采用，最大粒徑不大于20mm，夯填度不大于0.9。在水泥土攪拌樁施工過程中，其現場施工可見圖1、圖2[5]。

圖1 強夯現場施工

圖2 水泥土攪拌樁現場施工

3 地基加固措施的處置效果研究

在前述地基加固處理措施分析基礎上，再對其處置效果進行評價，以便為類似工程積累經驗；同時，考慮到工后沉降是其處理效果的直觀體現，因此，提出利用工程沉降預測來進行地基加固處置效果研究。

在地基處理后，對其進行了工后沉降監測，監測頻率為2d/次，其中，沉降板1、2和4的監測數據較為完善，共計得到27期的監測成果，變形曲線如圖3所示。

圖3 地基處理后的變形曲線

通過上述變形監測，得地基處理后的沉降變形值相對較小，且變形趨于穩定方向發展，均滿足設計要求，說明地基處理措施是合理有效的[6]。

4 結束語

通過對沖壓/焊裝聯合廠房的地基處理措施分析和處置效果研究，主要得出如下結論：

工作區淺部地層的工程性質相對較差，尤其素填土①層大面積分布，由于其填土時間較短，固結程度較低，易引發工程問題，因此，需對工作區淺部土體進行加固處理，以提升其工程性質。

結合現場工程實際，確定“強夯+水泥土攪拌樁”的地基處理措施，其中，共設計2093個夯擊點和44612根攪拌樁，且合計總樁長為262572m。

通過地基處理后的工后變形預測分析，得出地基處理后的沉降變形值相對較小，且變形趨于穩定方向發展，驗證了地基處理措施的合理性。