岩土工程地基加固处理方法探讨

　　【摘要】以某工程为例，首先对岩土工程的地质勘探报告进行了分析和评价，同时对不均匀地基稳定性的验算和有关加固方法进行了分析和讨论，并根据相关参数提出了具体的解决办法，最后就地基的设计方案提出了一些建议。 　　【关键词】岩土工程；地基加固；地址勘察；不均匀地基 　　 　　1、工程概况 　　本次研究所涉及到的工程为某住宅小区#3、#4号楼，两栋楼房的建筑重要等级均为二级，尚处于详勘阶段，全部为地上建筑，建筑面积分别为7354m2和2443m2，均为框架结构。 　　2、工程所在地地质条件 　　2.1地层 　　经过勘察发现，在钻探深度范围内，工程所在地的地层由下至上根据成因的不同可分为基岩层（C）、残积层（Q4e）l、第四系冲击层（Q4a）l、第四系人工填土层（Q4m）l。施工现场范围内的各岩土层物理学指标、性状的变化较为明显，现总结如下： 　　（1）基岩层（C）经过勘探，施工现场范围内的基岩主要为灰岩和石炭系细砂岩，发育强~微风化带。 　　（2）残积层（Q4e）l残积层主要由颜色不同的粉质粘土（③）组成，可塑性较强，且含有少量的强风化灰岩碎片和铁质结核，少部分地区夹有粉土层，湿度较高。 　　（3）第四系冲击层（Q4a）l根据性状不同，该层从上至下依次为粉质粘土（②1）、淤泥 　　质粘土（②2）、中粗砂（②3）、淤泥质粉砂（②3a）、粉质粘土（②4）、中粗砂（②5）、粉质粘土（②6）、淤泥质粘土（②7）。 　　（4）第四系人工填土层（Q4m）l该层主要由颜色不同的素填土（①）组成，结构较为松散， 　　含有少量碎石和碎砖块，其底部夹有一层较薄的灰褐色耕土。本层厚度约1.6-2.0m，分布于整个施工场地。 　　2.2地下水 　　工程所在地的地下水主要存在于冲击层的灰岩裂隙溶洞和粗砂层中，前者属于基岩裂隙水，分布非常不均匀；后者属于孔隙潜水，由大气降水补给，水量较为丰富。 　　3、对岩土工程的分析和评价 　　3.1场地、场地土类别 　　根据《建筑抗震设计规范》中的有关要求，工程所在地的抗震设防烈度为VI度，整个工程均处于该区范围之内，因此建筑物需按照国家有关标准的要求设防。由于施工现场并没有对剪切波速值提出实测要求，因此根据《建筑抗震设计规范》中的内插法对剪切波速值进行估算，其中①层为140m/s，②1层为175m/s，②2层为100m/s，②3层为175m/s，②4层为212m/s，②5层为200m/s，②6层为200m/s，②7层为100m/s，③层为225m/s。根据施工现场土层的平均厚度计算出等效剪切波速值vse=168.4m/s，场地土的类型为中软土，基岩埋深11.7m-15.6m米，属II类，根据场地类别对其进行分组，设计特征周期等于0.35s，建筑物抗震为可进行施工建设的一般场地。根据《建筑抗震设计规范》中的有关方法，施工场地地震的基本烈度为VI度，设计的基本加速度为0.05g，建筑物应按照有关规定设防，但不需要考虑砂土地震液化的问题。通过岩土工程勘察，可知场地为中等复杂场地，地基为中等复杂地基。 　　3.2施工现场的适宜性和稳定性 　　根据钻探勘测的结果，施工现场位于石灰岩替代，尽管在勘测时没有发现断裂层，但是在下伏岩地带存有一定数量的溶洞，属非均匀地基，影响场地的稳定性，因此只有在对其进行有效处理后方可进行地面建筑的施工。 　　4、地基稳定性验算和有关加固处理方法 　　4.1稳定性验算 　　对于非均匀地基，除了要按照有关标准和规范的要求对地面建筑物的倾斜、差异沉降和沉降等特征进行分析外，还要根据建筑物重要性的具体情况对其进行稳定性验算，但是国内外对于这一问题的文献记录相对较少，使得不少岩土工程师在进行相关内容的处理时仅仅以对基地稳定有利或有害轻轻带过，缺乏具体的说明，让设计人员的合理设计变得缺乏依据。国外研究人员以地基整体破坏原理为基础，利用刚体平衡理论，假设塑性展开区的深度为1/3或1/4，并在此基础上对地基的承载能力进行分析，该方法对于做好整体稳定性分析工作具有重要的指导意义。而《建筑抗震设计规范》终则建议通过圆弧法对相关数值进行验算，也就是最危险的滑动面上的力对滑动中心所产生的抗滑力矩MR与滑动力矩MS应符合以下关系，即：K=MR/MS≥1.2根据稳定安全系数，可通过下面的公式进行计算：K=R（Wicositani+ci li）(p-pc)bx+Hz公式中的R代表的是圆弧半径，Wi表示土条重量，ci表示土的抗剪强度，li表示土条的内滑弧长度，p-pc为基底附加压力的平均值，x表示附加压力的中心到滑弧圆心的水平距离，H表示水平外力。该式仅适用于偏心荷载建筑物整体稳定性的计算，结果的精确度主要取决于滑弧深度的选择是否合理、准确，只要能够准确测定滑弧深度，那么地基土地的整体破坏范围也就能够得到确定。根据以往工程对于地基土圆弧滑动稳定性的验算结果以及塑性区的展形范围，可以认为在基础外角点底面以下，1/4基础宽度范围内，且这一点与地面的连线夹角为45°-/2的验算范围可以满足建筑物的使用需求。通过前面介绍的公式对有关内容进行验算，直到结果满意，或者通过采用增强滑带土抗剪强度的方法来对地基稳定性的安全系数进行重新计算。 　　4.2对不均匀地基的加固处理方法 　　不均匀地基的岩土横向和纵向上的物理学性质往往存在着一定的差异，其反力集中的现象往往比均匀地基更加明显，如果在进行基础设计时没有采取有效措施对其进行处理，就容易给工程埋下安全隐患。所以，在对此类地基进行基础设计的时候，除了要首先沿着纵横向设置钢筋外，还要采取以下几方面措施对其进行处理： 　　（1）工程中的不同建筑物要尽量采取不同型式的地基。 　　（2）如果建筑物是建造在不均匀的地基土上，应该适当增加其基础刚度。 　　（3）层数较多的钢筋混凝土结构房屋的单独柱基应该沿着纵、横两个主轴的方向设置系梁，尤其是那些各柱基重力荷载代表值的差异非常显著的柱基或者埋深差异较大的基础。 　　（4）同一个建筑物的基础不应该设置在岩土性质截然不同的地基岩土层上。 　　（5）设置在不均匀地基岩土上的桩基础，其顶部和底部应该设置大于1m的箍筋加密区，如果采用的是预制桩则应采用高强度的预应力管桩。 　　（6）桩基除了要设置桩帽和桩承台外，还要沿着纵横主轴的方向设置系梁，尤其是那些桩底持力层差异非常大的桩基础。 　　（7）对于设置在不均匀地基上的底、内框架房屋和多层砌体房屋应设置相应的基础圈梁。 　　5、基础方案分析 　　5.1天然地基浅基础的可行性分析 　　根据工程施工特点以及施工现场的实际条件可知，#3、#4号楼的荷载较大，而浅部地基土的承载能力却偏低，在软弱地基土层还存有一定数量的埋藏较深的溶洞，同时施工现场的地下水资源较为丰富，不适于采用换层法对地基进行处理。天然地基无法满足建筑物荷载的需求，因此不能采用天然地基浅基础型式。 　　5.2人工复合地基浅基础的可行性分析 　　#3、#4号楼的施工应采用CFG桩法或深层搅拌桩对上部地基的土层进行加固处理，使其能够满足建筑物基础部分对于地基承载力的要求，以层④作为桩端的持力层，预计桩长约在11.7-15.6m的范围内，实际搅拌深度应根据场地的实际条件进行相应的调节，并配以地基浅基础———条形基础。对于搅拌桩承载力特征值的计算可以通过现场单、复合多桩地基荷载的试验来进行，在初步设计时可参照《建筑地基处理技术规范》中的有关要求进行处理。 　　6、结语 　　（1）勘察和分析结果表明，施工现场的地势较为平坦，但是场地的稳定性在很大程度上受隐伏岩溶的影响，所以在采取相应的措施进行处理后方可进行本工程的建筑施工。 　　（2）#3、#4号楼应采用CFG桩法或深层搅拌桩对上部地基的土层进行加固处理，使其能够满足建筑物基础部分对于地基承载力的要求，并配以地基浅基础———条形基础。 　　（3）由于施工现场地下水埋藏较浅，因此在采用浅基础时，基础部分均会设置在水位线一线，因此在开挖前要做好疏通和排水工作，并尽量避免造成扰动。在施工结束后，要严格限制相应范围内的地下水抽取，避免因水位的急剧下降而增加地基砂土层的有效应力，防止地基不均匀沉降的发生。 　　（4）要进行相应的荷载试验，对复合地基的承载能力进行测试，以便为设计和施工提供更多的数据依据。 　　参考文献 　　[1]中国建筑工业出版社编.GB500212001岩土工程勘察规范 　　[M].北京:中国建筑工业出版社,2009. 　　[2]谢定义,林本海,邵生俊.岩土工程学[M].北京:高等教育出版社,2008. 　　[3]陈国兴.岩土地震工程学[M].北京:科学出版社,2007. 　　[4]李晶,尹洪峰.工程岩土学[M].沈阳:东北大学出版社，2006. 　　[5]郭超英.岩土工程勘察[M].北京:地质出版社,2007.