高水位条件下淤泥质地基处理技术

高水位条件下淤泥质地基处理技术

李慧亭

中国核工业华兴建设有限公司华北分公司第六工程管理部  天津  300000

[摘要]对于建筑工程，地下水位随着季节、降雨量、气温的变化，是在持续变化的。地基基础在开挖前，特别是处于水位变化区间的地基基础，有些信息是存在不可预估性质的，地基基础所在位置是否可满足设计地基承载力，必须在开挖后才能了解。本工程4#楼在开挖后，地基基础所在持力层属淤泥质土层，不满足地基承载力设计要求，我们结合施工现场实际情况进行了解决处理，并对解决方法进行了总结，以供类似工程参考借鉴

[关键词]换填；地基承载力；降水；换填

引言

地基基础持力层不满足设计要求常有发生，但针对不同情况的持力层，应有不同的方法去解决。本工程地基持力层严重不满足设计要求，且施工面积很大，查阅一些文献后，我们结合一些文献进行了研究，并研究出了解决方法。

1 概况

1.1概况

本工程4#楼地基基础所在持力层，原先为一条暗河，地基含水率很高，地基土层软弱，不能满足建筑地基设计承载力，且4#楼地基基础为筏板基础，若地基处理不当，很容易发生不均匀沉降，从而引起建筑物产生严重的质量问题。

1.2 4#楼处土层分布及土质特征

4#楼筏板基础相对顶标高为-5.2m，相对底标高为-5.6m，防水与防水保护层厚度为5cm，垫层厚度为10cm，垫层底标高即地基土层顶标高为-5.75m，本工程正负零相当于大沽高程12.300m，则垫层底标高相对于大沽高程为﹢6.550m。通过对4#楼筏板基础周围各勘探点土层分布情况的分析：

（1）4#楼筏板基础处于第四系全新统湖沼相沉积层粉砂层，呈现为灰黄色，湿润，中密到密实状态，含铁质，夹杂中砂、角砾，属于中偏低压缩性土质。

（2）对过对4#楼地基处地勘点的分析，4#楼筏板基础处土层分布如下：

表1 4#楼基础区域土层分布情况

图1 勘探点布置图

1.3 4#楼地基位置地下水位概况

根据对现场勘探点水位分析，本场区表层的地下水是孔隙型潜水，主要补给方式是靠大气降水，主要排泄方式为蒸发，地下水位的动态增幅主要受到气候、地面水体的影响，本工程水位最高处大致处于场地西北角，地下水流向大致为自西北方向向东南方向。

本地区多年年平均降水量介于650～700mm。年降水量主要集中在6～9月份，占全年降水量的70%～80%，年高水位期出现在8～9月份，年最低水位期出现在3～5月份，年水位变幅值为0.5～1.0m。

4#楼筏板基础处于场地西南角位置，通过分析地勘点水位，此处水位相对标高为-4.935m，绝对标高为+7.365m（大沽高程）。

2 现场问题简述

根据现场施工部署安排，4#楼及其周边地库区域为现场最后一段地下施工段，其余部位以施工完毕。

该位置在开挖时，挖至设计标高上800mm左右，土层开始呈现为淤泥状，为保险起见，项目立即停止了大面积土方开挖，在技术部门现场观察及征得项目领导同意后，因距设计标高只剩800mm，现场进行了局部开挖，对设计标高位置的地基土层进行了坚定，该土层淤泥状尤为严重，地基承载力远小于设计值，不满足施工要求。

3 针对高水位条件下的淤泥质地基处理技术

3.1 针对高水位条件下的淤泥质地基处理的整体思路

（1）降水（降低土层内的水含量）

（2）清理（对淤泥质的地基土层进行清理）

（3）评估（联合各单位对清理后的土层进行评估）

（4）换填（需将超挖部分填至地基基础设计标高）

（5）压实（保证换填后的地基承载力）

（6）验收（对处理完成的人工地基进行验收）

3.2 施工准备

（1）检测仪器：全站型电子测距仪、电子经纬仪、水平仪。

（2）机械、工具准备：降水井施工机械、3.5T震动式压路机、HCD90平板式震动夯、HW60蛙式打夯机、50型装载机、自卸车。

（3）材料准备：降水井节、4:6级配砂石。

（4）个人防护、进入现场必须带好安全帽及作业需佩戴的安全防护用品。

3.3降水

地基处理的第一道工序为降水，项目因受地下水的影响，及开挖至设计标高后，地基土层为四系全新统湖沼相沉积层粉质粘土，该土层土层吸水率大，保水率高，长期呈软塑状态，机械无法在其上施工，所以需对该土层进行降水。

降水时采用截水法。针对施工区域，在其边界设置盲沟及降水井，通过拦截周边的地下水，可保证施工区域的土层可快速脱水。

3.4对松软土层进行清除

降水施工完成后，因自然土层无法满足设计承载力要求，为保证后续施工的顺利开展，需对施工区域的原土层进行清理，因原土层较软，机械无法施工，所以采用人工清理的方式对松软土层进行清理。

3.5各单位对土层进行评估

在清除过程中，各相关单位（如设计单位、地勘单位、建设单位、监理单位等）需对清除后的土层进行评估，研究是否可在清除后的土层上进行换填工作，若评估不通过，则继续对松软土层进行清除，若评估通过，则可开始进行换填工作。

3.6换填

（1）换填材料选择

经多次开会讨论，项目拟定了三种换填方式，即3:7灰土换填、4:6砂石换填、混凝土换填。

3:7灰土换填：压实密度好，较混凝土换填，工期较快，但因该处为地下暗河，采用灰土换填，灰土长时间受水流影响，极有可能会造成建筑物不均匀沉降。

混凝土换填：较灰土换填、砂石换填，混凝土换填整体性较好，但本项目换填面积较大，在用混凝土换填后，混凝土是否会出现开裂现象，一旦开裂，就会出现建筑物渗水、楼座不均匀沉降、或开裂处对上部建筑物形成一个反向作用力，造成上部建筑开裂，且成本较高、施工养护工期较长。

4:6砂石换填：压实密度稍次于灰土换填，但是相对于灰土换填，因换填采用中砂或粗砂，地下暗河对砂石换填的影响较小；相对于混凝土换填，工期较快，成本较低。

经查阅相关资料及对比各种材料的优越性，项目最终决定采取4:6集配砂浆进行换填。

（2）换填施工

现场换填面积约2700㎡，需换填方量约1200m³。因换填区域，存在着高低不平的现象，导致开始换填时，无法对换填区域进行统一施工。所以开始换填时，需采用人工换填的方式，将低洼区域进行找平，找平亦需按照规范、方案或图纸要求进行换填，项目因压实系数较高，所以换填厚度定为200mm每层，机械采用平板式振动夯及蛙式打夯机，换填过程中，根据规范要求进行取样送试，保证换填质量。

低洼区域换填完成后，即可展开大面积换填工作，大面积换填采用3.5吨震动式压路机进行换填。项目换填厚度为200mm每层，换填时，为保证建筑物下土层稳定，换填区域为建筑物外边线1.5m处，同时，严格按照规范要求进行取样送试，保证换填质量。

换填过程中，项目因换填方量较大，若靠人工运输，则会对工期造成严重影响，所有在大面换填施工时，采用了装载机进行材料运输，保证了施工进度。

换填工作换填至设计标高后结束。

3.7验收

在换填完成并实验报告合格后，由建设单位组织各相关单位（如设计单位。地勘单位、监理单位、施工单位等）对换填区域进行地基验收。

4 注意事项

4.1 材料注意事项

（1）砂子需采用粗砂或中砂，因细砂的流动性较大施工完成后，若地下水位恢复，极大可能造成地下水带动砂子流失，导致换填区域孔洞，所以砂子需采用粗砂或中砂。且通过查阅相关规范，其中也有说明

（2）石子粒径不得大于50mm。石子粒径过大，会导致压实不密实，通过查阅相关规范，规范中有明确要求，石子粒径不得大于50mm，项目石子采用粒径为20-40mm的石子。

（3）材料进场时，需对原材进行复试，试验出其最大干密度。

4.2施工注意事项

（1）在换填时，应根据现场实际情况，对于换填厚度严格进行控制，换填厚度不得超过相关规范、图集、设计要求。

（2）换填时，管理人员需加强对现场的监控。

（3）压路机碾压宜采用"薄填、慢驶、多次"的方法,碾压方向从两边压向中间。在压路机施工前，应当换填区域进行研讨论证，研究其当前承载力是否可满足压路机的荷载。

（4）换填压实系数需完全达到设计、方案要求。

5 经验教训

鉴于本工程地质情况较为复杂，地下水位线过高，在前期降水阶段，没有充分考虑场内各部位的地基土层土质及其承载力，从而导致需后期在开挖后进行地基土层处理，增加了施工成本。建议类似有条件的项目在降水阶段，应结合地勘报告，充分了解场内各土层的分部，避免因地基土的原因造成不必要的损失。

6 结语

工程施工过程中，我们会遇到各种各样的地基，但在施工前，一定要充分了解工程所在位置的土层及地下水位的详细信息，通过对已知信息的分析，将可能会出现问题的区域重点考虑，编制专项的施工方案或措施，尽量的减少因地基或地下水的原因而引起的质量问题及额外的成本投入。

[参考文献]

[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部.JGJ79-2012 [建筑地基处理技术规范].中国建筑工业出版社,2012-08-23

[2] 中华人民共和国住房和城乡建设部.GB 50202-2018[建筑地基基础工程施工质量验收标准].中国计划出版社,2018-03-16

[3] 中华人民共和国住房和城乡建设部公告.JGJ33-2012[建筑机械使用安全技术规程].中国建筑工业出版社,2012-05-03.