探讨建场地为水域的建筑工程软弱地基处理

探讨建场地为水域的建筑工程软弱地基处理
近些年来随着我国城市建设的不断发展，我国城市建筑建设水平也愈发提高，城市内部各类高层、超高层建筑不断涌现，这类建筑物的不断建设不但对房屋自身结构设计提出了更高的要求，与此同时也对建筑物的地基处理方法带来了新的挑战。

为了在有限的城市空间之内充分的发挥每一块土地的使用价值，一些地质情况较差或属于软弱地基的土地也逐渐成为了建筑物建设的使用场地。

软弱地基对建筑物结构安全性能有着巨大的负面影响和潜在威胁，因此对于软弱地基尤其是建筑场地原始地貌为水域的建筑地基进行有效的处理措施。

本文以湘江新区梅溪湖西岸的城市岛项目地基处理为例，对水域场地建筑物的地基处理方式进行探究。

标签：建筑工程;地基处理;软弱地基
城市岛位于湘江新区梅溪湖西岸，城市中轴线东端，紧邻CBD组团，南临环湖路，交通便捷，四周多为商业办公用地，总投资达18000万元，规划总用地面积20524.00m2，总建筑面积1473.80m2。

项目通过建设一座螺旋形观景构筑物、人行天桥、建筑面积约1473.80平方米的餐饮配套服务中心及与其相连的屋顶观景平台，使之成为湘江新区内最具特色的休闲娱乐地标之一。

在建设过程中，工程部秉承绿色、环保、优质、高速的指导理念，严格要求施工单位克服岛上作业的各种困难，在保证安全、质量的前提下，积极、稳定的推进城市岛建设进度。

本文以城市岛建设过程地基处理方案为例，探究场地为水域的建筑工程地基处理方法。

1、软弱地基土的基本特性
冲填土、杂填土、劣质垃圾填料、淤泥、淤泥质土及其他高压缩性土体均是常见的软弱地基土，软弱地基土的显著特点就是承载能力低，在上部建筑物荷载作用下变形较大且不均匀，容易出现裂缝及不均匀沉降等尾号建筑物安全的情况。

当这些土体充当地基持力层或者占据大量的话，就可以定义为软弱地基。

软弱地基土的主要特性包括以下几个方面：
1.1抗剪強度低
根据相关实验数据显示，软弱土体的原状土样的非固结不排水剪强度范围为5-20kPa，有效内摩擦角一般小于30°，土体在荷载的作用下表现出明显的流变性。

同时，当软弱土体上部的荷载长时间持续存在时，软弱土体将在上部荷载的作用下发生排水固结，从而软弱土体地基的承载力有一定的提升，且随着排水固结程度的增加，其自身承载力也逐渐增大。

但软弱土体的另一个显著特点是在受到剪应力作用时，会逐步出现剪切变形，且随着剪切变形的发展逐渐出现应力集中等现象，进一步导致软弱土体的抗剪强度降低。

除此之外，软土地基土内部由于存在大量的孔隙水，有相关实验数据表明，土体在孔隙水压力消散之后，地基土仍会出现一部分沉降，从而对建筑物结构安全性造成损害。

1.2透水性差压缩性高
软弱土体由于自身土体内部充斥着大量的孔隙水，因此其渗流路径较少，渗透性能较差，常见的软弱土体地基竖向渗透系数介于10-8-10-6cm/s之间，渗透系数差导致土体在外力作用下达到完全固结的时间较长，同时在自重荷载的作用或者较小荷载的作用之下很难达到完全固结状态。

同时，压缩性显著高于常见土也是软弱地基土的一个重要特点，其压缩系数常介于0.5-1.0MPa-1之间，且其压缩性将随着土体自身液限的增大而增大。

1.3结构性强灵敏度高
软弱土体具有较强的结构性即土体的灵敏度较高，也就是说其原状土样在受到外力扰动或者形成重塑土样时，其自身强度出现显著的下降现象。

这是由于软弱土体自身的絮状结构在外力扰动下破坏的结果。

基于此种情况，在对软弱地基础进行地基处理时，要充分考虑其灵敏度对地基处理效果的影响。

2、软弱地基处理的目标和处理原则
对软弱地基进行地基处理的首要目标就是改善其作为建筑物地基的工程可靠性，其具体改善指标包括软弱地基土的渗透性、压缩性、抗剪性以及稳定性和强度等。

软弱地基的处理方法包括很多种，每一种方法都有其独特的适用范围和施工特点，同时每一个建设项目的工况也各有不同，因此对于不同建设项目的软弱地基土处理方法还要依据其现场的工程实际情况再次进行考量，选择最为恰当和经济的处置方式，同时充分协调施工作业方案，在保证软弱地基土强度得到改善的同时，也能够达到各类工程性质指标的要求，同时最大程度上节约处理成本。

为了保证建筑工程软弱地基土处理安全有序的进行，在施工作业过程中一定要严格遵守软弱地基处理原则和相关规范进行施工。

3、建筑工程中常见软弱地基处理方法
现阶段我国建筑行业发展迅速，对城市空间的开发愈加成熟，与此同时也造成了一定的土地资源紧张的情况，在已有城市空间内如何充分的开发软弱土地基也已经成为了一个新的研究方向。

由于一些软弱地基土的构成十分复杂，其处置不能通过简单某一种处置方式达到预期效果，那么就可以考虑采用多种处置方式相结合的方式对该软弱土层进行处置。

软弱地基土承载力较低，不能直接作为建筑物地基进行使用，本次城市岛项目就位于原始地貌为水域的软弱地基。

必须综合考虑项目建设实际情况，充分协调施工机具、施工条件等因素确定适宜的地基处理方案。

一般的地基处理方法为：
3.1排水固结预压法
排水固结法主要依靠在现场施工过程中在原有软弱地基土层中布设各类排水管井，通过增加气压或抽水、添加荷载等方式对原有软弱地基土层进行快速排
水固结从而提升其承载能力。

排水固结法一般应用时间段为建筑物荷载施加之前，对既定范围内的软弱地基土进行预先添加荷载，在荷载的作用之下使软弱土体内部孔隙水加速流出，同时减少软弱土体的孔隙比，使土体随荷载的添加和荷载的延长愈发密实，也在一定程度上将下卧软弱土体的沉降量充分释放，从而使其稳定性增加。

排水预压法在实际应用当中添加荷载的方式多种多样，通常会因地制宜的使用项目上既有设备或材料或者将建筑物充分利用起来，对其进行地基处理。

排水固结法一般适用于软弱土层较为厚、含水量较高的地基处理情况，在排水过程中增加竖向排水管井数量、增大预压荷载大小及使用抽水等方式都可以加速排水固结过程。

3.2换土垫层法
换土垫层法也叫作置换法，是指通过挖土和填土的方式对原有场地的软弱粘土进行置换，即使用施工机具对建筑物浅层地基软弱土进行挖出，同时从其他建筑场地或建材厂家回填强度较高的砂石或强度较高土层，同时进行充分的碾压密实施工作业，从而有效增强持力层地继承载能力。

垫层的作用除了直接提高地基土承载能力之外，回填土形成的垫层材料还可以有效对上覆荷载的应力进行扩散，可以有效减少下卧土层的沉降量。

同时，砂砾组成的垫层材料对于下卧软弱土体的排水固结也有加快作用，从而进一步增强地基土的承载能力。

在进行软弱土层的置换施工过程中要注意一点，并非选择了物理学性质较好的岩土材料或者砂砾材料就达到了置换要求，回填土填埋以后的机械碾压密实工作对回填土强度的形成和稳定性的发挥也十分重要。

4、本次城市岛项目地基处理方法
城市岛项目工期紧，工程量大，且城市岛整个岛体为人工回填土构成，四面临水，整体性差、含水率高，不适宜应用一般的换土垫层法与排水固结法。

结构城市岛建筑特点及要求，为有效保证工期、质量、安全、进度的前提下，通过综合对比各类地基处理方案，最终拟采用片石挤淤、预制管桩法和旋挖桩法。

片石挤淤法：在清整场地之后，铺设一定厚度的片石，采用片石挤淤方式完成施工场地内的运输道路建设，保证各类施工材料能有效进入施工现场。

预制管桩法：直接使用专业管桩生产厂家的不同规格管桩进行地基处理。

（1）临水平台：由于岛体四周临水，为有效约束岛体不因湖水长期冲刷造成土体流失，在临水边界，设计了临水平台。

该基础为300*300预制方桩，定尺6米摩擦桩。

桩顶设在低于湖水面0.8米处，采用现浇砼临水平台，有效固化土体，形成城市岛驳岸线。

（2）螺旋形观景构筑物、服务中心、入岛桥为城市岛主要景观建筑，设计直径为500的预制管桩，端承桩。

为有效确定现场施工桩长、合理配桩，先行试桩3根，通过检测单位静压实验合格后，确定了现场施工大致桩长，才全面进行施工。

管桩接桩连接方式选用焊接法，焊接完成后等待接头部分自然冷却后即可
进行打桩工作。

整个施工过程中，有效的控制了桩顶标高，最大程度控制了浪费。

旋挖桩法：城市岛人行桥，由于跨度大，荷载集中，设计采用了旋挖钻孔灌注桩，由于上部5-7米左右均为回填土，且为饱和水，无法成孔，上部即采用设置钢护筒方式，将钢护筒直接打穿回填土区域，进入下部坚土部位，有效隔离水体，确保旋挖桩有效成桩。

其主要施工过程为：首先，对拟处理地基施工场地进行清整，并同时进行钻孔施工之前的定位放线。

其次，在选定位置埋设护筒并进行桩位校正，然后进行钻孔。

钻孔工作完成后进行清孔，并对沉渣厚度进行测定。

最后进行钢筋笼的沉入，下放导管以及混凝土的浇筑。

城市岛项目在进行旋挖桩施工过程中，为了尽可能降低塌孔事故的发生，充分保障施工质量，以合格的旋挖钻孔灌注桩作为样板，进行全面的照样施工，从而提升整体施工质量水平。

结语：
软弱地基对建筑物的潜在威胁和施工进度推进均有较大影响，建筑工程施工进度的控制要充分考虑其项目建设的特殊性，本项目立足于工程實际情况，选用了排水预压法同强夯法联合对地基进行处理，在充分保证满足质量要求的前提之下，进行成本管控及现场施工协调。

对于建设场地为水域的建筑物软弱地基处理更应该依托于有序合理的现场施工安排，除了要充分考虑软弱地基处理的困难与问题之外，现场施工的有效管控、周围环境的充分保护与施工过程的有效管控和协调也应当充分考虑。

只有合理的配制相关资源，加强现场施工过程中的优化管控和协调，水域场地的建筑物软弱地基处理才能更加有序高效和安全环保的推进，充分保证建筑物的安全使用。

参考文献：
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