淤泥软土地基处理措施

施工中淤泥软地基处理方法

一、工程概况

本工程为山东青岛市高新区鹿港海洋公社1#~3#楼工程,由青岛海工园投资有限公司。含1＃楼地下一层地上十二层,2＃楼地下一层地上十二层,3＃楼地下一层地上三层,设计为独立基础,框架结构。

二、建设地点及环境特征

本工程位于山东青岛市红岛高新区新业路与海月路交汇处,地形:场区已经过整平总体起伏较小。地貌:场区原地貌为滨海浅滩,后经人工回填改造形成现地貌。根据建设单位提供勘察中间报告及现场第一层土方开挖现状,架空层(底标高-5、5米)至地基持力层(底标高为-8、4米)为第四系全新统海相沼泽化层(Q4mh)第○6层、淤泥质粉质黏土,该层分布广泛。表现为:灰黑色～灰色,流塑～软塑,韧性较差,颗粒均匀,手感细腻,含有机质、贝壳碎屑,强度低,具有高压缩性。地基承载力特征值f ak=60~80kPa,压缩模量E s1-2=2~4MPa。力学性质:强度极低,压缩性大,透水性差。工程特性:地基承载力低,强度增长缓慢,加荷后易变形且不均匀,变形速率大且稳定时间长,具有渗透性小、触变性及流变性大的特点。

三、处理方法

因淤泥软地基承载力低,压缩性大,透水性差,不易满足高层建筑物地基设计要求,故需进行处理,下面介绍淤泥软地基五种处理方法。

1、桩基法

淤泥质粉质黏土层较厚地基处理可以采用灌注桩,打灌注桩至硬土层,作承载台,灌注桩有沉管灌注桩、冲钻孔灌注桩与人工挖空灌注桩,但前两种方法灌注桩还存在一些技术难题,一就是沉管灌注桩在深厚软土中存在桩身完整性问题;二就是冲钻孔灌注桩存在泥浆污染问题,桩身混凝土灌注质量,桩底沉渣清理与持力层判断不易监控等问题。

当淤土层较厚,难以大面积进行深处理,可采用打桩或人工挖孔桩办法进行加固处理。而桩基础技术多种多样,早期多采用水泥土搅拌桩、砂石桩、木桩,目前很少使用。一就是水泥土搅拌桩水灰比、输浆量与搅拌次数等控制管理自动化系统未健全,设备陈

旧,技术落后,存在搅拌均匀性差及成桩质量不稳定问题;二就是砂石桩用以加固较深淤泥软土地基,由于存在工期长,工后变形大等问题,已不再用作对变形有要求的建筑地基处理;三就是民用建筑已禁用木桩基础。

钢筋混凝土预制桩(PHC预应力混凝土管桩,以下简称PHC)目前由于具有较强承载力,投资省,质量有保证,施工速度快等特点,得到普遍运用。PHC桩身混凝土强度高,可打入密实的砂层与强风化岩层,由于挤压作用,桩端承载力可比原状土质提高70%~80%,桩侧摩擦阻力提高20%~40%。因此,PHC管桩承载力设计值要比同样直径的沉管灌注桩、钻孔灌注桩、人工挖孔桩高。但需要大型的机械设备与一定的场地要求。

人工挖孔桩、施工方便、速度快,不需要大型的机械设备,挖孔桩要比木桩、混凝土预制管庄抗震能力强,造价比冲锥冲孔、冲击锥冲孔、冲击钻冲孔、回旋钻机成孔、沉井基础节省。从而在公用、民用建筑中得到广泛应用。但挖孔桩井下作业条件差、环境恶劣、劳动强度大,安全与质量尤为重要。

2、换土法

本方法适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土及暗沟、暗塘等的浅层处理。换填材料可用中(粗)砂,级配良好的砂石、灰土、素土、石屑或煤渣等。换填法的作用,就是提高持力层的承载力,改善土的压缩性,减小地基变形。当软弱土较薄时,可全部挖去;当软弱土较厚时,可部分挖去。填土可采用砂、碎石、素土等。现行的设计思路就是将换填垫层作为基础的持力层,利用基底附加应力在换填垫层中向下扩散时应力不断减小的特点,选择合适的垫层厚度,以达到软弱下卧层顶面所受的压应力不大于其容许应力的目的。

当淤土层厚度较簿时,也可采用淤土层换填砂壤土、灰土、粗砂、水泥土及采用沉井基础等办法进行地基处理,鉴于换砂不利于防渗,且工程造价较高,一般应就地取材,以换填泥土为宜。换土法要回填有较好压密特性土进行压实或夯实,形成良好的持力层,从而改变地基承载力特性,提高抗变形与稳定能力,施工时应注意坑边稳定,保证填料质量,填料应分层夯实。以本工程来瞧,工程中大多为较厚的淤泥质黏土层,若仅按换土法,开挖与换填的工程量都比较大,而且由于淤泥地基强度较低,基坑开挖较困难,支护工程量较大,同时处理后也有较大的沉降量,因此不宜采用。

3、灌浆法

灌浆法就是利用气压、液压或电化学原理将能够固化的某些浆液注入地基介质中或建筑物与地基的缝隙部位。灌浆浆液可以就是水泥浆、水泥砂浆、粘土水泥浆、粘土浆及各种化学浆材如聚氨酯类、木质素类、硅酸盐类等。灌浆法对加固淤泥软土地基具有明显效果。高压旋喷灌浆处理原理就是通过在闸基中高压旋喷灌浆形成水泥土摩擦桩,

提高地基承载力,达到控制沉降的目的。此类方法受施工机械性能限制,施工难度较大,成本较高,工期较长,本工程不宜采用。

4、水泥搅拌法

该法用于加固饱与软土地基的一种新方法。它就是利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂,通过特制的搅拌机械,在地基深处将软土与固化剂强制搅拌,利用固化剂与软土之间所产生的一系列物理--化学反应,使软土硬结成具有整体稳定性与一定强度的优质复合地基。采用该法处理淤泥地基可提高地基允许承载力、减少地基沉降量,并提高抗振动液化能力。该法具有施工进度快、振动小、无噪音与基本无污染等优点,但选用这种地基加固方法时,应根据不同地基土质情况,精心设计,精心组织试验段,确保达到承载力要求。因此,在保证施工质量前提下,水泥搅拌法就是比较经济、可靠、快速施工的地基加固方法。

5、沉井基础法

在建筑物设计底面高程上先进行分节浇筑,然后挖去井内的土方,使井体依靠自重克服井壁摩擦阻力下沉。因此,沉井浇筑高度一般应根据地基土质条件与要求控制的下沉速度等因素确定。沉井基础除与桩基础作用相同外,对防止地基渗透变形有利,但施工时受地下水影响较大,从本工程的地质条件来瞧,施工难度较大,工程量也较大,工程投资相对较高,且工期较长,故本工程不宜采用沉井基础。

以上各处理方法的优缺点及使用范围的比较见表1、

根据各种处理方法优缺点以及工程区地质特性,筛选出水泥搅拌法与桩基础两种处理方法作为深厚淤泥与淤泥质土层地基处理的备选方案。

6、地基处理设计方案经济性比选

(1)、在设计方案的比较与选择过程中,应遵循安全、经济、合理的原则。对于以上两种方案,进行进一步的技术经济比较。现以本工程为例,进行经济、技术、质量、工期比较,见表2。

通过表2的对比,桩基础优于水泥搅拌法。

（2）、通过表3、表4的对比,PHC预应力管桩每平米造价比人工挖孔桩造价要低,但考虑到打桩过程对周边基坑稳定性与海川区域内施工的影响,建议采用人工挖孔桩。(以上内容仅做参考)