某滨海项目基础沉降处理设计浅析

高芳照 1 孔令宇 2

身份证号码2：21138119870630****

摘要: 我国地域辽阔，存在各种各样特殊的土层，在沿海地区，淤泥软弱土层普遍存在。软土地基的处理质量直接关系到上部建筑物施工的速率的快慢及建筑物的安全。本文以某滨海别墅项目为例，分析了淤泥软弱土层地基沉降产生的主要原因，根据现场实际情况，采用微型桩、搅拌桩、袖阀管方案进行加固处理并取得良好效果，总结了沿海地区淤泥软弱土层地基沉降处理经验。

关键词: 淤泥软弱土层，不均匀沉降、微型桩，搅拌桩，袖阀管

1 工程概况

1.1 水文地质情况

项目地理位置原始地貌属滨海一级阶地与火成岩风化剥蚀丘陵的过渡地带，别墅区域属于山前海相沉积平原，原场地主要为水稻田，地势低洼，常年积水，地下淤泥较深，地质条件较为复杂。土层自上至下依次为杂填土、粉质粘土、细砂；第④层：淤泥质粉质粘土，灰～深灰色，含少量有机质，局部夹砂，饱和，流塑，具有光泽，摇振反应无，干强度中等，韧性中等，层厚1.30～13.40m，层顶埋深0.00～8.40m，其层顶标高-4.35～3.76m。天然含水量平均值ω=43.62%，孔隙比平均值е=1.150，液性指平均值I_L=1.56，压缩系数平均值α_1-2=0.70MPa^-1，压缩模量平均值Es_1-2=2.57MPa，属高压缩性土，标准贯入实测击数1～4击，平均值为2.67击，工程性能差。第⑤层：中砂；第⑥层：砂质粘性土，部分钻孔揭露孤石；第⑦层：强风化花岗岩；第⑧层：中风化花岗岩。

1.2 主体基础形式

该项目用地面积约8万m²，总建筑面积约7万m²，为别墅项目，基础形式为预应力管桩，桩型为400X95AB型，基础采用单柱单桩布置，持力层选用强风化花岗岩层，单桩承载力特征值为1200kN，成桩方式采用锤击，桩长为15～25m。

2 问题分析

2.1. 问题描述

别墅区域由于地势低洼，管桩基施工前对场地进行整体回填，回填土厚度约2~3m。别墅主体施工过程中陆续发现部分已完成砌筑抹灰的楼栋出现墙体抹灰开裂情况，裂缝方向都是斜裂缝，经修补后发现仍然开裂，个别楼栋出现梁板出现细微裂缝，同时别墅周边场地土相对别墅首层地板出现明显脱开下沉。

2.2. 沉降主要原因

项目别墅沉降区场地存在 3~14 米厚的淤泥层，厚度起伏变化大，大部分地勘孔揭露淤泥底部为中砂层（局部砾石）和砂质粘性土，其中砂质粘性土中含有孤石的情况，局部地勘孔揭露淤泥底部是中风化岩和强风化岩，通过对沉降位置的基础边进行补勘，同时结合施工记录桩长，经地质勘查、检测单位及专业专家论证后得出沉降原因：

（1）大面积填土影响深度到达淤泥层底部，淤泥平均压缩沉降约40cm，大面积填土平均压缩沉降约10cm，平均总压缩沉降约50cm。

（2）淤泥底部为中砂层和砂质粘性土，部分含有孤石，会导致对部分桩基入持力层产生误判，部分桩端落在砂质粘性土层未进入强风化岩，在桩周深厚淤泥和地面 2~3m 填土沉降引起的桩侧负摩阻力作用下产生不均匀沉降是导致主体裂缝的主要原因。

3 处理方案

经方案比选，结合场地现状地质条件、施工条件、工程造价和施工工期要求，本工程地基处理方案如下：

（1）别墅基础可采用锚杆静压桩或者微型桩加固。

（2）别墅庭院采用袖阀注浆加固。

（3）道路、围墙、管线、泳池下方等重要构筑物均采用搅拌桩加固处理。

3.1 别墅基础加固

由于场地地基土负摩阻力的影响以及桩端未进入强风化岩持力层，别墅下部基桩出现了不均匀沉降。因此需要对沉降过大的基桩进行加固处理。对均沉降量大于0.02mm/d的桩基进行加固。

3.1.1加固方案比选（表1）

常用的管桩加固方案有锚杆静压桩和微型桩两种，结合项目实际情况，最终选用微型桩加固。

表1 基础加固方案比选

处理方法	优缺点
锚杆静压	无负沉降； 承载力直观可靠 无振动无噪音 需要新增加反力承台和锚杆 利用结构自重进行压桩，可能会对原有结构产生二次影响 挤土桩，对原有管桩产生影响
微型桩	所需要场地小，净空2.5m即可施工 噪音及振动比较小，对周围影响不大 对地基土无扰动，不影响建筑物正常使用 产生泥浆

3.1.2加固方案

选用微型桩，桩直径300mm，采用截面245x6mm 的Q235B钢管作为骨架，以强风化岩为持力层，桩端入持力层不小于1.5m，单桩承载力特征值为300kN；经试桩，承载力满足设计要求。原结构主体采用单桩单桩基础，在每根管桩周边增加两根微型桩(图1)。

图1 微型桩与原基础连接大样 (高程: m； 尺寸: mm)

3.1.3 施工工艺流程

微型桩施工工艺流程（图2），成孔护壁采用应采用泥浆护壁； 对于饱和软土，应在孔口1m范围设置套管；地表杂填土全长设套管，采用级配碎石填料，灌浆水泥采用42.5硅酸盐水泥，浆液水灰比0.7左右，注浆压力1~5兆帕，灌浆至孔口返浆。

图2 施工流程示意图

3.2 道路、围墙、管线、泳池、别墅庭院地基加固

交工面地基承载力特征值100kPa；工后沉降小于20cm（以使用期20年计）。经方案比选，结合场地现状地质条件、施工条件、工程造价和施工工期要求，地基处理方案如下：

（1）别墅庭院区域采用袖阀注浆加固； 钻机成孔直径110mm， 注浆孔间距1.4m，袖阀管采用硬质塑料管，管外径50mm，承受最大压力大于5.0Mpa；袖阀管上的出浆孔间距330mm， 套壳料采用水泥和黏土配置，配合比为水泥∶黏土∶水=1∶1.5∶1.88。填土层每米注浆的水泥用量200kg，淤泥及淤泥质土层每米注浆的水泥用量240kg；注浆分3次进行，每次注浆的间隔时间不小于24小时。水泥采用P.O 42.5普通硅酸盐水泥，黏土采用膨润土。水泥浆水灰比应按注浆次序有一定调整，依次减少水灰比，水灰比的控制范围为0.8～0.45；水泥浆液中加入水泥用量1%的生石膏。

（2）道路、围墙、管线、泳池下方等重要构筑物均采用搅拌桩复合地基加固，搅拌桩直径0.55m，间距为1.4m，桩端入淤泥层底部不小于1.5m，桩身水泥土90天强度≥1.2MPa，换算28天强度≥0.7Mpa；水泥浆采用P.O 42.5普通硅酸盐水泥，水灰比为0.5～0.6，水泥用量70kg/m，加水泥用量1%的生石膏；搅拌桩单桩承载力特征值不小于80kN，复合地基承载力特征值不小于100kPa。

3.2.1 搅拌桩单桩承载力计算

根据搅拌桩桩身的强度、以及土层能够提供的承载力，确定搅拌桩的单桩承载力。搅拌桩直径0.55m，入淤泥下卧粘土层厚度按1.5m计算，不计淤泥及其上部土层提供的承载力：

桩身强度按1.2MPa计：

根据上述计算，取单桩承载力特征值 。

3.2.2 复合地基承载力计算

搅拌桩顶面复合地基承载力特征值可按下式计算：

——复合地基承载力特征值；

——面积置换率；

——桩间土承载力特征值，取80kPa；

——桩间土承载力折减系数，取0.7。

不同置换率复合地基承载力特征值计算见表2。

表2 不同置换率复合地基承载力特征值

桩间距（m）	1.0	1.1	1.2	1.3	1.4
置换率m	0.24	0.20	0.16	0.14	0.12
	123.37	112.14	100.92	95.30	89.69

3.2.3 载荷板试验承载力的验算

验算在地基处理后，交工面载荷试验承载力标准值大于100kPa。荷载试验采用边长为B的正方形板，桩顶以上填土厚度H，载荷试验按规定在土基交工面（底基层的顶面）进行，见图3。

图3 承载板验算简图

桩顶顶面折算均布荷载为：

式中： 。

不同填土厚度下的载荷试验，桩顶顶面折算均布荷载计算结果见表3。

表3 桩顶顶面折算均布荷载

序号	桩顶以上填土厚度(m)	验算荷载( )
1	1.0	82.20
2	1.5	80.88

对照表2和表3的计算结果，桩顶填土厚度为1.0、1.5m时，要满足土基层交工面100kPa承载力的要求，搅拌桩最大桩间距为1.4m。

4 加固处理效果

地基加固处理施工全部完成后，第三方监测单位对地库所有个沉降测点均按照 1 次/30d 的监测频率进行沉降观测，200d观测期内测点最大沉降速率为 0.02mm/d，小于规范沉降稳定标准要求，说明整个场地及基础沉降已趋于稳定或者沉降不明显，达到预期目的。

5 结束语

在滨海区域出现深厚淤泥软弱土层，经过现场勘验及试验加固效果分析，结合现场的情况，针对不同的区域存在不同问题采取了不同的处理加固措施，通过处理加固后的效果观察及长时间沉降观测，处理加固后的基础及地面未再次产生沉降现象，充分说明采用微型桩、袖阀管及搅拌桩处理的效果达到了预期目的。

参考文献:

［1］《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-2012）

［2］《建筑地基基础设计规范》（GB 50007－2011）

［3］《既有建筑地基基础加固技术规范》（JGJ123-2012）

［4］《注浆技术规程》（YSJ211-92）