談關于粉、細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計研究院710054西安)

1、工程及地質概況

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

    1.1地質條件

    該場地位于定邊縣城以西，根據中國兵器工業北方勘察設計研究院西安分院所提供的地質勘察報告，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。第二層為細砂，砂質較均，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，我們進行了現場實地考察。該場地位于沙漠地區，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。經過對粉砂仔細觀察，發現它的粒徑非常小，即象粉沫一樣，砂質比較均勻，松散，有些潮濕。

2、粉、細砂場地強度分析

    查找有關軟土地基的資料可以獲悉，飽和松散的粉、細砂場地在靜荷載作用下常具有較高的強度，但是當振動荷載(地震、機械振動等)作用時，飽和松散砂土地基則有可能產生液化或大量震陷變形，甚至喪失承載能力。這是因為砂土顆粒松散排列，在外部動力作用下使顆粒的位置產生錯位，以達到新的平衡，瞬間產生較高的超靜孔隙水壓力，有效應力迅速減低。這種場地不應作為持力層，故在這種場地建造建筑物，必須對這種場地進行處理。其處理目的就是使它變得較為密實，消除該場地在動荷載作用下產生液化的可能性。

3、地基處理方案

    經過查找有關資料進行分析和現場踏勘以及了解當地較為成熟的施工經驗，確定了以下兩種處理方案：

    3.1第一種方案

    根據場地情況，該場地第一層為粉砂，地基土承載力特征值為l00kpa，按照建筑地基基礎設計規范(GBS0007—2002)第5.2.4條f1=fak+γbr(b-3)+γdrm(d-0.5)經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計要求，必須進行地基處理。

    根據當地自身條件以及結合當地較成熟的施工經驗、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行淺灌，這樣可以使松散的砂土顆粒排列更加密實，提高地基承載力。水墜砂法適宜于陜北干旱地區，施工周期短，費用低，處理后的地基承載力能達到l80kpa～200kpa，在當地是一種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化片巖，其上再作砂卵層墊層。這種方法經過試驗既滿足當地潛水類型場地，又滿足設計承載力及沉降要求，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、細砂場地上，人工分層立槎非風化片巖，經過碾壓后其上再作砂卵石墊層，作為地基持力層，增強了地基強度。

    淺基礎的地基承載力與基礎下砂層的抗剪強度有關，以抗剪強度高的片巖、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散作用，使作用在下臥層砂的壓力減小，會相應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，以密實片巖及砂石替代軟弱的砂層就可以減少沉降量，增強了地基的穩定性。

    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兩側排出，因而使基礎底下的軟弱砂層不易固結，形成較大的孔隙水壓力，還可能導致由于地基強度不夠甚至降低而產生塑性破壞的危險，片巖、砂、卵石材料透水性大，軟弱砂層變壓后,墊層可成為基礎良好的排水面，使基礎下面的孔隙水壓力迅速消散，加速墊層下軟弱砂層固結，提高其強度，避免地基的塑性破壞。

    基于上述三點，當建筑物基礎下的持力層比較軟弱，不能滿足上部荷載對地基的要求時，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計墊層底標高后，應驗槽，將基底表面雜物清除干凈，四周應設一定坡度，防止碾壓時塌方。由于本工程地下水位較高，在立槎片巖時加強了基坑內及外側四周的排水工作，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。在施工過程中嚴禁擾動片巖下臥層及側壁的軟弱砂層，防止被踐踏，受凍，降低其強度。

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

    5.3非風化片巖作完后，再在其上分層鋪設拌合均勻、級配良好、質地堅硬3：7(砂：卵石)砂石墊層，砂用中砂或細砂，不得含有雜草、樹根等有機雜質，含泥量不得超過3％；而卵石中不得含有植物殘體、垃圾等雜物，吸水率及含泥量均要求小于5％。用15噸壓路機碾壓，碾壓過程中應適量補充水，使砂子填入卵石中。砂石墊層的虛鋪厚度、碾壓遍數應通過現場實驗確定，總厚度應滿足設計要求的500厚。砂石墊層的壓實系數應≥0.97，處理后的地基承載力特征值要求達到180kpa。

    5.4本處理方案根據地基檢測報告結果，地基承載力特征值達到了l80kpa，滿足設計要求，且沉降均勻。按照JGJ79-2002第4.2.1條軟弱下臥層公式進行驗算，結果表明本工程軟弱下臥層滿足要求。目前該工程沉降穩定，使用狀況良好。

6、結論及建議

    6.1對于多層建筑來說此處理方法在粉、細砂場地中是比較適用的，既能夠加快地基土固結，減少不均勻沉降，提高地基承載力，又結合了當地的材料資源，因地制宜，經濟合理。為今后開展這方面的工作積累了一定的經驗。

    6.2片巖的碾壓遍數、沉降量和砂石墊層的壓實系數以及施工機械碾壓噸位的大小是確保施工碾壓質量的前提。

依據標準：

[1]國家標準《建筑地基基礎設計規范))(GB50007—2002)

[2]  行業標準《建筑地基處理技術規范》(Jq79—2002)

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)