某医院地基处理方案的探讨

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摘要：随着我国地基处理技术的快速发展，表现为地基处理设计水平不断提高、方法不断增多、施工工艺不断改进和施工设备持续更新。建筑施工中，天然地基不能满足建筑物对地基强度和变形要求时，就需要进行地基处理。良好的地基是保证建筑物稳定和长期使用的根本，而只有选择合理的地基处理方法才能满足建筑物安全使用的要求和合理工程造价的要求。在建筑物的施工中经常会遇到不良的土质或软弱土层，因此必须做好地基处理工作。

关键词:地基处理；高压喷射注浆

中图分类号： TU44 文献标识码： A 文章编号：

1前言

现今国内常用的地基处理方法有换填法、压密法、强夯法、塑料板或砂桩+堆载预压排水固结法、高压喷射注浆法、静压注浆发、钻（冲）孔灌注桩、CFG桩、水泥土搅拌桩、碎石桩、砂桩等。采用的何种方法进行地基处理，不但要根据工程场地的地形和地理条件、工程地质和水文地质条件，还要结合拟建建筑物对地基强度和变形的要求，及合理的工程造价的要求，进行综合考虑和比选。本文结合工程实例，阐述了地基处理方案选取的原则和过程。

2工程概况

广东省惠州市某医院高层建筑，地下1层，地上14层，框剪结构，形状为矩形，占地面积87m×17m。设计基础底标高-5.4m，设计基底压力310kPa。建筑场地位于东江右岸高漫滩后缘。场地地下水位标高-5.8～-6.2m，平均-6.0m。主要含水层为卵石层（②），以下部残积粉质粘土层（⑨）为相对隔水层。由于河流的交替冲刷与堆积作用，地基在8.2～14.5m深度范围内夹有厚度较大的淤泥质粉土夹层（③），为软弱土层，属牛扼湖相沉积。本工程抗震设防烈度为Ⅶ度，场地类别为Ⅱ类，地基为不均匀地基。基本地层情况见表1。

表1 地层结构及物理力学指标

3软弱土的分布特征

软弱土指淤泥、淤泥质土和部分冲填土、杂填土及其他高压缩性土。由软弱土组成的地基称为软弱土地基。根据勘察结果，淤泥质粉土夹层（③）的分布有以下特点:

(1)平面上为非连续分布，主要分布在场地中部，约占基础面积的50%(见图1)；

图1软土的平面分布图

(2)软土的层顶近于水平，层顶埋深为7.5～8.3m,层底埋深为11.5～12.lm，埋深大，给地基处理带来难度；

(3)软土的分布厚度为1.7～3.8m，厚度分布不均匀，呈锅锥状透镜体分布于卵石层（②）和圆砾层（④）之中(见图2)；

图2地层剖面示意图

(4)软土在地下水位以下，天然饱和状态的含水量，孔隙比，压缩系数，为高压缩性土。该土层粘粒含量大于10%，经标贯法判定为液化土层。该土层承载力低，且为液化土层，经验算不能满足地基软弱下卧层强度的要求，且若不加固处理，将会引起建筑物较大不均匀沉降。

4地基处理方案的初选

由于淤泥质粉土层（③）埋深较大，如采用换填法处理，开挖深度太大，局部开挖深度达12.0m多，而场地邻近有已有建筑，无放坡条件，面临深基坑支护和降水的难题，施工难度太大。此外，过大的开挖深度也不经济，增大工程造价。故勘察报告提出了注浆加固的地基处理方案，建议采用高压喷射注浆法对淤泥质粉土层（③）进行喷射注浆处理，即高压旋喷桩，以圆砾层（④）或粉质黏土层（⑨）作为桩端持力层。高压泵喷射的浆液或水射流切割、扰动、破坏加固土体，并与土体拌合后凝固成强度高的水泥土桩，增强加固土层的抗剪强度和地基承载力。实践表明，本法对淤泥、淤泥质土，或软塑粘性土、粉土、松散砂土和碎石土等地基都有良好的加固效果。而且，高压喷射注浆法处理深度大，适合于处理深部软土地基。故此法对处理该场地淤泥质粉土层（③）较为适宜。

此外，也可以采用水泥土搅拌桩、CFG桩对淤泥质粉土层（③）进行加固处理。但采用水泥土搅拌桩，因卵石层（②）内含有粒径大于10cm的卵石或漂石，施工困难；采用CFG桩，成孔时在卵石层（②）中容易造成塌孔，且钻进卵石层进度缓慢，且造价也较高。

5地基处理设计

5.1 高压旋喷桩单桩竖向承载力特征值按下列两公式计算，取其中小值。

式中单桩竖承载力特征值（KN）；

桩周第i层土的厚度（m）；

桩身强度折减系数，可取0.33；

与旋喷桩桩身水泥土配比相同的室内加固土试块（边长为70.7mm的立方体）在标准养护条件下28d龄期的立方体抗拉强度平均值（kPa）；

桩身平均截面积（m2）；

桩周第i层土的侧阻力特征值（kPa），参照表2；

桩端地基土未经修正的承载力特征值（kPa）,参照表2；

平均桩周长；

5.2 高压旋喷桩复合地基承载力特征值可按下列各式估算确定。

复合地基承载力特征值；

桩间土承载力折减系数；

面积置换率；

单桩竖向承载力特征值（Kn）。

5.3 桩间距和桩径的确定

按照上述计算公式估算，按照桩间距取2～3倍桩径的原则，初步可确定桩径为800mm，桩间距2000mm，梅花形布桩。为使旋喷桩与桩间同形成复合地基，桩顶设600mm厚的砂垫层。

6地基处理施工

6.1 施工现场准备

由于设计基底以上为卵石层（②），为了减少施工难度和降低工程造价，先对基坑进行了开挖，再进行高压旋喷桩地基处理施工。为了减少对地基土的扰动，开挖深度至设计基底标高以上0.8m，即标高-4.4m。该深度可不考虑降水，采用混凝土挡墙对坑壁进行支护。

6.2 施工工艺参数的选定

根据勘察成果，旋喷桩成桩的主要地层有卵石层（②）、圆砾层（④）、粉质黏土层（⑨）。鉴于卵石层（②）、圆砾层（④）和粉质黏土层（⑨）较密实，参照表3的要求，确定采用三重管喷射注浆法。

三重管喷射注浆施工工艺参数按表4选用。对高压泵的压力，在软弱的淤泥质粉土层（③）中采用较小值，以免喷射直径过大，造成水泥浆的浪费；在较硬的卵石层（②）、圆砾层（④）和粉质黏土层（⑨）中采用较大值，以确保喷射直径满足设计要求。对注浆泵的流量，在软弱的淤泥质粉土层（③）中采用较大值，以便水泥浆液尽量置换出软弱土中的细粒土，以增大水泥土的强度。

表3高压喷射注浆固结体设计参数参考值

注：摘自《广东省地基处理技术规范》DBJ15-38-2005。

表4 三重管施工机具及工艺参数

7地基处理效果的检测

对处理后的复合地基进行了静载荷试验。为了进行对比，共布置6个静载荷点，在天然卵石地基上布置了2个静载荷点，在处理后的人工复合地基部位布置了4个静载荷点，另外还进行了4根单桩竖向抗压承载力试验。试验结果表明，单桩竖向承载力满足设计的要求,天然地基及人工复合地基承载力满足设计承载力特征值的要求，天然卵石层的变形模量，人工复合地基变形模量，地基的不均匀系数小于其界限值，满足规范及设计要求。

8地基沉降监测结果

该工程于2010年7月主体竣工，沉降观测工作于2010年1月开始，由中国地震局第二监测中心进行大楼的地基沉降监测工作。共布置观测点22个，从施工至第三层开始观测，后每两层观测1次，主体封顶后第一年观测4次，第二年观测2次，第三年观测1次。从2010年1月～2013年5月观测结果看，地基最大沉降量17.4mm，最小沉降量14.9mm，平均沉降15.7mm。由差异沉降引起的纵、横向倾斜率分别为0.02%和0.03%，总沉降及差异沉降均满足《建筑地基基础设计规范》CGB50007～2002)要求。

9结论

地基与基础工程的质量直接影响到整个建筑物的质量和安全。采用合适的地基处理方法是工程建设安全性和经济性完美结合的重要保证。

参考文献:

[1]J72-2004/J360-2004高层建筑岩土工程勘察规程[S].

[2]50007-2002建筑地基基础设计规范 [S].

[3]DBJ15-38-2005广东省地基处理技术规范[S].

[4]颐，叶书麟.基础工程学[M].中国建筑出版社，2010.

作者：刘华军，深圳市建设（集团）有限公司，2004年毕业于中南大学，一级建造师（市政与公用工程），注册土木（岩土）工程师。