談關(guān)于粉、細(xì)砂場地中的地基處理

韓博師雅英余樂玲

(西部建筑抗震勘察設(shè)計(jì)研究院710054西安)

1、工程及地質(zhì)概況

    本工程為一棟綜合辦公樓，建筑面積2500m2，建筑為地上三層，結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)，內(nèi)隔墻均為240厚非承重空心磚，基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土柱下條形基礎(chǔ)，基底每平方米荷載為60KN／m2，地基承載力特征值不應(yīng)小于l80KN／m2。本工程建造于陜北地區(qū)，為高速公路靖邊至王圈梁段的定邊管理所。

    1.1地質(zhì)條件

    該場地位于定邊縣城以西，根據(jù)中國兵器工業(yè)北方勘察設(shè)計(jì)研究院西安分院所提供的地質(zhì)勘察報(bào)告，介紹該場地土層分布自上而下分為二層，第一層為粉砂，砂質(zhì)較均，稍濕～飽和，松散，承載力特征值fak=100kPa，層厚2.0~2.7m。第二層為細(xì)砂，砂質(zhì)較均，局部夾粉土，飽和，松散～稍密，承載力特征值fak=120kPa，此土層未揭穿。該場地地貌屬固定～半固定沙丘，場地土屬于軟弱土，場地類別為Ⅱ類，不具有濕陷性，場地地下水埋深為3.3～3.5m，屬潛水類型，地下水對鋼筋混凝土具有中等腐蝕性。

    1.2實(shí)地考察情況

    為了對本場地地基處理作出合理的方案，我們進(jìn)行了現(xiàn)場實(shí)地考察。該場地位于沙漠地區(qū)，第一層是粉砂表面，比較松軟，站在粉砂表面，腳可踩出小坑，沙子能夠漫過腳面。經(jīng)過對粉砂仔細(xì)觀察，發(fā)現(xiàn)它的粒徑非常小，即象粉沫一樣，砂質(zhì)比較均勻，松散，有些潮濕。

2、粉、細(xì)砂場地強(qiáng)度分析

    查找有關(guān)軟土地基的資料可以獲悉，飽和松散的粉、細(xì)砂場地在靜荷載作用下常具有較高的強(qiáng)度，但是當(dāng)振動(dòng)荷載(地震、機(jī)械振動(dòng)等)作用時(shí)，飽和松散砂土地基則有可能產(chǎn)生液化或大量震陷變形，甚至喪失承載能力。這是因?yàn)樯巴令w粒松散排列，在外部動(dòng)力作用下使顆粒的位置產(chǎn)生錯(cuò)位，以達(dá)到新的平衡，瞬間產(chǎn)生較高的超靜孔隙水壓力，有效應(yīng)力迅速減低。這種場地不應(yīng)作為持力層，故在這種場地建造建筑物，必須對這種場地進(jìn)行處理。其處理目的就是使它變得較為密實(shí)，消除該場地在動(dòng)荷載作用下產(chǎn)生液化的可能性。

3、地基處理方案

    經(jīng)過查找有關(guān)資料進(jìn)行分析和現(xiàn)場踏勘以及了解當(dāng)?shù)剌^為成熟的施工經(jīng)驗(yàn)，確定了以下兩種處理方案：

    3.1第一種方案

    根據(jù)場地情況，該場地第一層為粉砂，地基土承載力特征值為l00kpa，按照建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(GBS0007—2002)第5.2.4條f1=fak+γbr(b-3)+γdrm(d-0.5)經(jīng)深度和寬度修正后承載力特征值fa=116kpa，其承載力偏低，且第一層粉砂飽和，松散，沉降不均勻，故天然地基不滿足建筑設(shè)計(jì)要求，必須進(jìn)行地基處理。

    根據(jù)當(dāng)?shù)刈陨項(xiàng)l件以及結(jié)合當(dāng)?shù)剌^成熟的施工經(jīng)驗(yàn)、工程作法，要提高地基承載能力，減小地基不均勻沉降，采用的方法有兩種，一種為大開挖水墜砂地基處理，即用水來對分層回填的砂層進(jìn)行淺灌，這樣可以使松散的砂土顆粒排列更加密實(shí)，提高地基承載力。水墜砂法適宜于陜北干旱地區(qū)，施工周期短，費(fèi)用低，處理后的地基承載力能達(dá)到l80kpa～200kpa，在當(dāng)?shù)厥且环N常用的地基處理方法。而本場地含有地下水，且水位很高，屬潛水類型，因此水墜砂這種地基處理方法不適用于該場地。

    3.2第二種方案

    在大開挖后人工立槎非風(fēng)化片巖，其上再作砂卵層墊層。這種方法經(jīng)過試驗(yàn)既滿足當(dāng)?shù)貪撍�類型場地，又滿足設(shè)計(jì)承載力及沉降要求，為有效降低成本，縮短工期起到了積極的作用。

4、方案的分析

    4.1在松散的粉、細(xì)砂場地上，人工分層立槎非風(fēng)化片巖，經(jīng)過碾壓后其上再作砂卵石墊層，作為地基持力層，增強(qiáng)了地基強(qiáng)度。

    淺基礎(chǔ)的地基承載力與基礎(chǔ)下砂層的抗剪強(qiáng)度有關(guān)，以抗剪強(qiáng)度高的片巖、砂石替代軟弱的砂層對提高地基的承載力起著非常重要的作用。

    4.2通過片巖及墊層的壓力擴(kuò)散作用，使作用在下臥層砂的壓力減小，會(huì)相應(yīng)減少下臥砂層的沉降量。由于地基淺層部分的沉降量在總沉降量中所占的比例是較大的，以密實(shí)片巖及砂石替代軟弱的砂層就可以減少沉降量，增強(qiáng)了地基的穩(wěn)定性。

    4.3片巖及墊層可起排水作用。如果建筑物的不透水性基礎(chǔ)直接與軟弱砂層相接觸，在荷載作用下，軟弱砂層地基中的水被迫繞基礎(chǔ)兩側(cè)排出，因而使基礎(chǔ)底下的軟弱砂層不易固結(jié)，形成較大的孔隙水壓力，還可能導(dǎo)致由于地基強(qiáng)度不夠甚至降低而產(chǎn)生塑性破壞的危險(xiǎn)，片巖、砂、卵石材料透水性大，軟弱砂層變壓后,墊層可成為基礎(chǔ)良好的排水面，使基礎(chǔ)下面的孔隙水壓力迅速消散，加速墊層下軟弱砂層固結(jié)，提高其強(qiáng)度，避免地基的塑性破壞。

    基于上述三點(diǎn)，當(dāng)建筑物基礎(chǔ)下的持力層比較軟弱，不能滿足上部荷載對地基的要求時(shí)，采用這種方法來處理軟弱砂層地基是比較適合的，而且也解決了沉降的問題。

5、施工簡介

    5.1首先將基坑開挖至設(shè)計(jì)墊層底標(biāo)高后，應(yīng)驗(yàn)槽，將基底表面雜物清除干凈，四周應(yīng)設(shè)一定坡度，防止碾壓時(shí)塌方。由于本工程地下水位較高，在立槎片巖時(shí)加強(qiáng)了基坑內(nèi)及外側(cè)四周的排水工作，使地下水降低到基坑底500mm以下部位，這樣保證了片巖的施工。在施工過程中嚴(yán)禁擾動(dòng)片巖下臥層及側(cè)壁的軟弱砂層，防止被踐踏，受凍，降低其強(qiáng)度。

    5.2在墊層底標(biāo)高處用人工分層立槎長度為300mm，厚度為50mm的非風(fēng)化片巖，非風(fēng)化片巖中不得含有雜草等雜物，含泥量不得超過5％，將非風(fēng)化片巖立槎入細(xì)砂層中。在立槎第一層片巖時(shí)，應(yīng)間隔槎人，這樣就給第二層片巖預(yù)留出了立槎空間。每層立槎非風(fēng)化片巖的厚度≤300mm，立槎完后用l8噸自行式振動(dòng)壓路機(jī)碾壓五遍左右后，當(dāng)沉降量小于2cm時(shí)，方可立槎下一層。如沉降量不滿足要求時(shí)應(yīng)繼續(xù)碾壓，直至滿足沉降要求為止。在碾壓過程中，如果片巖被壓路機(jī)壓倒，這時(shí)應(yīng)停止碾壓，把被壓倒的片巖扶起重新立槎后，方可繼續(xù)碾壓。(由于本工程場地為飽和松散的粉、細(xì)砂場地，當(dāng)碾壓第一層非風(fēng)化片巖時(shí)，基本上已完全把非風(fēng)化片巖碾人細(xì)砂層中)。立槎片巖層數(shù)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場施工情況確定，片巖總厚度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求的500厚。

    5.3非風(fēng)化片巖作完后，再在其上分層鋪設(shè)拌合均勻、級配良好、質(zhì)地堅(jiān)硬3：7(砂：卵石)砂石墊層，砂用中砂或細(xì)砂，不得含有雜草、樹根等有機(jī)雜質(zhì)，含泥量不得超過3％；而卵石中不得含有植物殘?bào)w、垃圾等雜物，吸水率及含泥量均要求小于5％。用15噸壓路機(jī)碾壓，碾壓過程中應(yīng)適量補(bǔ)充水，使砂子填入卵石中。砂石墊層的虛鋪厚度、碾壓遍數(shù)應(yīng)通過現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)確定，總厚度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求的500厚。砂石墊層的壓實(shí)系數(shù)應(yīng)≥0.97，處理后的地基承載力特征值要求達(dá)到180kpa。

    5.4本處理方案根據(jù)地基檢測報(bào)告結(jié)果，地基承載力特征值達(dá)到了l80kpa，滿足設(shè)計(jì)要求，且沉降均勻。按照JGJ79-2002第4.2.1條軟弱下臥層公式進(jìn)行驗(yàn)算，結(jié)果表明本工程軟弱下臥層滿足要求。目前該工程沉降穩(wěn)定，使用狀況良好。

6、結(jié)論及建議

    6.1對于多層建筑來說此處理方法在粉、細(xì)砂場地中是比較適用的，既能夠加快地基土固結(jié)，減少不均勻沉降，提高地基承載力，又結(jié)合了當(dāng)?shù)氐牟牧腺Y源，因地制宜，經(jīng)濟(jì)合理。為今后開展這方面的工作積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。

    6.2片巖的碾壓遍數(shù)、沉降量和砂石墊層的壓實(shí)系數(shù)以及施工機(jī)械碾壓噸位的大小是確保施工碾壓質(zhì)量的前提。

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：

[1]國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范))(GB50007—2002)

[2]  行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(Jq79—2002)

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會(huì)  文徑網(wǎng)絡(luò)：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)