沿海地區(qū)軟土地基對(duì)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的影響

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摘要：軟土地基在江蘇里下河平原、濱海平原和長(zhǎng)江三角洲廣泛分布，蘇北沿海北部地區(qū)地質(zhì)中也分布有較厚軟土，其對(duì)工程建設(shè)存在極大的危害性，處理不當(dāng)，會(huì)引起建筑物（構(gòu)筑物）過(guò)大變形或喪失穩(wěn)定。本文結(jié)合工程實(shí)踐，對(duì)蘇北沿海北部地區(qū)存在軟土地基時(shí)的基礎(chǔ)形式進(jìn)行了探討。

　　關(guān)鍵詞：軟土地基 勘察 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

　　近幾年，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶動(dòng)了電力建設(shè)迅速發(fā)展，同時(shí)由于國(guó)家"西電東送"工程的實(shí)施，蘇北沿海地區(qū)新建了若干輸變電工程。由于該地區(qū)地質(zhì)分布有含水量大、壓縮性高、承載能力低的軟土薄弱層，對(duì)工程基礎(chǔ)設(shè)計(jì)帶來(lái)極為不利的影響，稍微地質(zhì)勘察不詳細(xì)或基礎(chǔ)設(shè)計(jì)形式不對(duì)，都可能引起建筑物（構(gòu)筑物）的過(guò)大沉降、傾斜甚至倒塌。

　　1、工程案例及原因分析

　　案例一：在蘇北沿海地區(qū)新建某35kV變電所，主變?nèi)萘?1.5MVA，變壓器總重17000kg，主變基礎(chǔ)采用長(zhǎng)5米，寬3.8米，厚0.6米的獨(dú)立基礎(chǔ)，內(nèi)配Ф12@150雙層雙向鋼筋，基礎(chǔ)埋深1.5米，下設(shè)100厚C10混凝土墊層。就在主變就位后的第二天發(fā)現(xiàn)，主變基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉降，最大沉降達(dá)50mm，明顯不利于設(shè)備安全運(yùn)行，基礎(chǔ)只得從新澆筑。新主變基礎(chǔ)在獨(dú)立基礎(chǔ)下布置了八根12米石灰樁進(jìn)行地基處理，主變荷載由復(fù)合地基承擔(dān)?；A(chǔ)澆筑養(yǎng)護(hù)成功后主變重新就位，安裝結(jié)束觀測(cè)至今發(fā)現(xiàn)沉降很小。

　　案例二：同一地區(qū)，某在建220kV變電所，配電樓共二層，框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用12米Ф500（壁厚80）預(yù)制管樁，承臺(tái)埋深2米，單樁設(shè)計(jì)承載力400kN.在靜壓樁時(shí)發(fā)現(xiàn)，樁達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，壓力表讀數(shù)換算為樁承載力僅為300kN，而且樁最終貫入速度一直很快，這說(shuō)明樁端未進(jìn)入持力層，仍然處于軟土薄弱層中。經(jīng)設(shè)計(jì)、勘察、監(jiān)理、施工等單位多方協(xié)同論證，反復(fù)研究，確定接樁方案，在原來(lái)12米樁基礎(chǔ)上加接8米同型號(hào)管樁，后來(lái)做靜載試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，20米樁能滿足設(shè)計(jì)要求。

　　經(jīng)分析研究，案例一工程主變基礎(chǔ)沉降過(guò)大是由于地質(zhì)勘察不詳細(xì)引起的，勘察報(bào)告就沒(méi)能詳細(xì)反映該主變基礎(chǔ)下的軟土地基分布情況，由于潮汐對(duì)地下水位的影響，軟土在含水量高時(shí)極易壓縮變形，從而引起主變基礎(chǔ)過(guò)大沉降；案例二工程處地基存在9米厚的軟土層，由于設(shè)計(jì)上沒(méi)有高度重視軟土地基對(duì)樁基礎(chǔ)承載力的影響，導(dǎo)致樁設(shè)計(jì)不合格。

　　2、軟土地基分布及地質(zhì)特點(diǎn)

　　軟土地基給工程上帶來(lái)的事故、缺陷很多，要減少軟土地基的危害，工程技術(shù)人員熟悉軟土的特性就顯得非常重要。所謂軟土是在靜水或緩慢的流水環(huán)境中沉積，經(jīng)生物化學(xué)作用形成的飽和軟弱粘性土。中國(guó)建筑工業(yè)出版社出版的《工程地質(zhì)手冊(cè)》稱(chēng)軟土為"軟土是指天然含水量大、壓縮性高、承載能力低的一種軟塑到流塑狀態(tài)的粘性土，如淤泥、淤泥質(zhì)土以及其他高壓縮性飽和粘性土、粉土等".特征指標(biāo)也做了如下表述：當(dāng)天然空隙比e大于1.5時(shí)，稱(chēng)為淤泥；天然空隙比小于1.5而大于1.0時(shí)，稱(chēng)為淤泥質(zhì)土。

　　幾千年來(lái)，蘇北地區(qū)由于黃河淤積和改道，大陸逐步東移，形成了以粉砂、粉土為主，中間夾以粉質(zhì)粘土和淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土軟土的地貌。根據(jù)工程地質(zhì)勘察報(bào)告發(fā)現(xiàn)，蘇北沿海地區(qū)海拔在1.5～4.5米之間，整個(gè)地面從東南向西北緩緩傾斜，軟土厚度從3米至14米，地下水位受大氣和潮汐影響，一般在0.5～1.5米之間。該地區(qū)地質(zhì)分布土質(zhì)的一些典型物理性質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)下表。

　　以上數(shù)據(jù)是經(jīng)統(tǒng)計(jì)該地區(qū)幾個(gè)變電所工程地質(zhì)勘察報(bào)告而來(lái)，從表中不難發(fā)現(xiàn)，作為軟土層的淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土埋深不深，但對(duì)不同的場(chǎng)地，該土土層厚度分布不均，這對(duì)建筑物和構(gòu)筑物基礎(chǔ)設(shè)計(jì)提出了較高的要求。

　　3、處理措施及設(shè)計(jì)對(duì)策

　　3.1細(xì)心勘察，查清場(chǎng)地水文地質(zhì)情況。

　　擬建場(chǎng)地勘察評(píng)價(jià)很重要，如若勘測(cè)點(diǎn)布置過(guò)少，或只借鑒相鄰建筑物的地質(zhì)資料，對(duì)建筑場(chǎng)地沒(méi)有進(jìn)行認(rèn)真勘察評(píng)價(jià)，提出的地質(zhì)勘察報(bào)告不能真實(shí)反映場(chǎng)地條件，勘察資料不準(zhǔn)確，結(jié)論不正確、建議不合理，就會(huì)給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員造成誤導(dǎo)。如淤泥質(zhì)土、暗塘等沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)，會(huì)使新建的建筑物和構(gòu)筑物發(fā)生嚴(yán)重下陷、傾斜或開(kāi)裂。

　　沿海地區(qū)工程現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)、水文勘察調(diào)查宜包括下列內(nèi)容：了解工程區(qū)的地形地貌特征、微地貌類(lèi)型，地層成因類(lèi)型、巖土性質(zhì)、產(chǎn)狀與分布概況，不良地質(zhì)現(xiàn)象概況，地下水類(lèi)型和分布概況，區(qū)域穩(wěn)定性和歷史地震背景和震情。查明海水的侵入范圍、咸水（包括現(xiàn)代海水和古代殘留海水）與淡水的分界面及其變化規(guī)律；潮汐對(duì)地下水動(dòng)態(tài)的影響。只有認(rèn)真研究地質(zhì)資料，以數(shù)據(jù)說(shuō)話，才能設(shè)計(jì)出切實(shí)可行的基礎(chǔ)方案。

　　3.2認(rèn)真研究、多方論證，確定最佳地基處理和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案。

　　蘇北沿海地區(qū)地質(zhì)是由于黃河淤積和黃海沖積而成，地貌屬于淤泥質(zhì)海岸，為我國(guó)淤泥質(zhì)海岸分布最廣、最典型的地區(qū)之一。淤泥質(zhì)軟土的存在對(duì)工程基礎(chǔ)設(shè)計(jì)提出了更高的要求。淤泥質(zhì)軟土地基承載力低，壓縮性大的特點(diǎn)，不易滿足建筑物和構(gòu)筑物地基設(shè)計(jì)要求，需進(jìn)行地基處理。根據(jù)軟土地基處理的原理和作用，根據(jù)多年一些輸變電工程建設(shè)實(shí)踐，可以采取以下簡(jiǎn)單易行、經(jīng)濟(jì)效益較高的軟土處理方法。

　?。?）、換土法

　　此方法適用于淺層軟弱地基及不均勻地基的處理。當(dāng)淤泥土層厚度在4m以?xún)?nèi)時(shí)，可采用挖除淤土層，換填砂土、灰土、粗砂、礫石、片石、卵石等辦法進(jìn)行地基處理，換填淤泥土層，提高軟土地基強(qiáng)度，一般換填的厚度為30～100cm.換填土相對(duì)來(lái)說(shuō)造價(jià)高，但可以節(jié)省工期。

　　（2）、地基加固處理及樁基法

　　當(dāng)淤土層較厚，難以大面積進(jìn)行深處理時(shí)，可采用打樁的辦法進(jìn)行加固處理。當(dāng)淤土層厚度小于5m時(shí)，宜打砂樁或石灰樁，通過(guò)吸水和排水來(lái)擠密淤土，使其孔隙比小于1，以達(dá)到一般地基要求；當(dāng)淤土層厚度在5～7m時(shí)，宜打預(yù)制管樁至硬土層，設(shè)承載樁臺(tái)；當(dāng)淤土層厚度在7～10m時(shí)，宜打灌注樁至硬土層，設(shè)承載樁臺(tái)；淤土層厚度在10m以上時(shí)，宜采用打懸浮樁的辦法，擠密淤土層并靠摩擦承載。

　　（3）、優(yōu)化基礎(chǔ)法

　　①擴(kuò)大條基底面積，增設(shè)鋼筋混凝土基礎(chǔ)梁。可將條形基礎(chǔ)淺埋，把基礎(chǔ)設(shè)置在地基表層的密實(shí)土層上，從而避開(kāi)淤土層，適當(dāng)設(shè)置鋼筋混凝土基礎(chǔ)梁，增大基礎(chǔ)的剛度，提高基礎(chǔ)的穩(wěn)定性和抗變形的能力。

　?、诓捎梅ぐ寤A(chǔ)或箱形基礎(chǔ)。對(duì)小型建筑物可采用擴(kuò)大基礎(chǔ)底板的方法，如設(shè)計(jì)較薄的鋼筋混凝土底板。對(duì)大中型工程，可采用空箱底板，即在不增加建筑物造價(jià)的情況下，用加大底板高度、減輕底板自重的辦法來(lái)適應(yīng)軟土地基要求。

　　③采用合理的樁基礎(chǔ)。鉆孔灌注樁應(yīng)用十分廣泛，但因?qū)匐[蔽工程，成樁后質(zhì)量檢查比較困難，且由于軟土的特殊性質(zhì)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些縮徑、斷樁、樁身孔洞和"爛樁頭"等質(zhì)量問(wèn)題。在潮汐地區(qū)，沒(méi)有采取措施來(lái)穩(wěn)定孔內(nèi)水位，灌注砼時(shí)樁孔易坍孔，在該地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)少使用；預(yù)制樁的承載力由樁端承力和樁側(cè)摩擦力組成，由于軟土不易固化，降低了樁的側(cè)摩擦力，使樁在工程使用中不安全，因此該地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)少使用。根據(jù)施工實(shí)例統(tǒng)計(jì)，沉管灌注樁基礎(chǔ)是沿海軟土地區(qū)好的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)形式，樁設(shè)計(jì)承載力和施工成樁質(zhì)量均好控制，對(duì)于沉管樁較能保證質(zhì)量的樁長(zhǎng)范圍為Φ400mm在16m以?xún)?nèi)，Φ500mm在18m以?xún)?nèi)較合適，樁距最好在4d左右。

　　4、結(jié)語(yǔ)

　　沒(méi)有牢靠的基礎(chǔ)，建筑物和構(gòu)筑物的安全使用就無(wú)從談起。軟土地基的存在影響著基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的形式，具體采用何種地基處理方案和基礎(chǔ)形式又與軟土埋深、層厚有關(guān)，只有對(duì)存在軟土地基的沿海場(chǎng)地地質(zhì)詳細(xì)勘察，查清場(chǎng)地地形、地貌以及水文地質(zhì)情況，精心設(shè)計(jì)，反復(fù)研究，認(rèn)真進(jìn)行沉降和穩(wěn)定驗(yàn)算，根據(jù)不同的工程性質(zhì)和地質(zhì)特征，比對(duì)方案，采取最佳處置辦法，才能設(shè)計(jì)出安全、合理、經(jīng)濟(jì)的建筑物和構(gòu)筑物基礎(chǔ)。