拟建场地为水域的建筑工程软弱地基处理

胡国强

摘要：近年来随着皖江经济带的快速崛起，芜湖市经济得到迅速发展，长江芜湖段沿岸随之成为建设开发的黄金地段。然而，因历史上长江改道造成的水塘和沼泽等水域，成为该区域典型的软弱地基，给工程建设带来一定难度。本文结合芜湖高新区服务外包园待建区一期呼叫中心、软件中心、数据中心工程软弱地基处理具体案例,分析该工程地基土详细构层和地层承载力特征值,介绍了地基基础方案及桩基设计、实际施工遇到的问题以及软弱地基加固设计及处理方法,为类似工程提供参考。

关键词：水域、软弱地基；处理方法；参考

Abstract: in recent years, with the rapid rise of wan jiang economic belt, wuhu economic rapid development, the Yangtze river wuhu period of coast then become the golden area construction and development. However, because of the history of the reservoirs and caused the Yangtze river diverted water swamp, etc, become the regional typical weak foundation, to the project construction bring certain difficulty. This paper wuhu high-tech zone service outsourcing park to be built area of a call center, software center, data center project soft ground treatment of the specific case, analyzes the engineering foundation soil constitutive layer and bearing capacity of strata detailed characteristic value, this paper introduces the foundation pile foundation design scheme and the actual construction, the problems of and weak foundation reinforcement design and processing method, and provide a reference for other similar projects.

Keywords: waters, weak foundation; Processing methods; reference

中图分类号：TU4文献标识码：A 文章编号：

工程概况

芜湖高新技术产业开发区服务外包产业园位于芜湖市峨山路以南，经三路以西，占地面积14.08公顷。根据规划，产业园分为三大片区，北区以会议会展中心、教育培训、软件中心、园区服务中心等为核心功能；中片区以汽车后勤服务外包、总部大楼、研发中心、软件外包、数据及呼叫中心为核心功能；南片区以生活配套为主，SOHO公寓、白领公寓、孵化中心等。三大片区充分发挥产业集聚优势，打造集团型高端商务园区。该园区分三期建设，其中待建区一期呼叫中心、软件中心、数据中心工程由四幢地下一层，地上20层框架高层组成，工程面积约13万平方米，土建工程造价约15835万元。

工程建设场地及地质条件

该工程拟建场地原始地貌绝大部分为水域面积（属长江中游芜湖段冲积局部沉积而引成的浅湖水塘和沼泽地），据勘察，拟建场地由水深及塘泥、耕土、填土、淤泥质粉质粘土、粉质粘土、粉质粘土夹粉土、全风化安山质凝灰岩、强风化安山质凝灰岩、中风化安山质凝灰岩组成，地基土详细构层如下：

第①--1层：水深及塘泥，厚度1.20～4.20 m，平均2.76 m；層底标高1.94～4.94 m，平均3.38 m；层底埋深：1.20～4.20 m，平均2.76 m；分布于现有水塘段（拟建20F数据及呼叫中心、20F软件中心主要场地分布区）。

第①层填土、耕土：灰色、灰褐色，稍湿—湿，松散—稍密，软塑，含少量植物根系，局部为素填土，底部为塘泥，水塘地段缺失。厚度0.40～3.90 m，平均1.20 m；层底标高2.90～6.47 m，平均5.42 m；层底埋深0.40～3.90 m，平均1.20 m。

第②层粉质粘土：灰褐-棕褐色，软-可塑，切面较光滑，无摇震反应，干强度中等，韧性中等。场区局部分布，厚度：0.60～3.10 m，平均1.47 m；层底标高2.92～5.47 m，平均4.39 m；层底埋深1.30～3.70 m，平均2.34 m。

第③层淤泥质粉质粘土：灰-黑色，软-流塑，含腐殖质，有异臭味，切面较光滑，无摇震反应，干强度中等，韧性中等。场区局部分布，厚度：1.20～15.80m,平均4.64m；层底标高：-11.76～4.65m,平均-0.61m；层底埋深：2.10～17.90m,平均6.98m。

第④-1层粉质粘土：灰黄色，软-可塑，切面较光滑，无摇震反应，干强度中等，韧性中等。场区局部分布，厚度：0.7～2.20m,平均1.55m;层底标高：3.22～5.63m,平均4.50m;层底埋深：1.20～2.80m,平均2.15m。

第④层粉质粘土：黄褐色，可-硬塑，切面较光滑，无摇震反应，干强度中等，韧性中等。场区局部缺失，厚度：1.00～5.30m,平均3.63m;层底标高：-0.16～2.14m,平均1.14m;层底埋深：4.00～6.30m,平均5.34m。

第⑤层粉质粘土夹粉土：灰色、灰黄色、黄褐色，湿，可塑为主，局部夹硬塑团块和粉细砂，含少量铁锰质及高岭土，切面光滑，轻微摇震反应，干强度及韧性中等。场区局部缺失，厚度：1.00～5.40m,平均3.12m;层底标高：-4.06～-0.92m,平均-2.60m;层底埋深：7.50～10.40m,平均8.97m。

第⑥-1层粉质粘土：灰黄色-灰绿色，软-可塑，切面较光滑，无摇震反应，干强度中等，韧性中等。场区局部分布，厚度：0.70～4.40m,平均1.66m;层底标高：-8.10～-3.03m,平均-5.76m;层底埋深：10.20～14.60m,平均12.46m。

第⑥层粉质粘土：黄褐色，硬塑为主，局部可塑，切面较光滑，无摇震反应，干强度中等，韧性中等。场区局部缺失，厚度：1.70～10.60m,平均6.79m;层底标高：-12.96～-5.48m,平均-9.66m;层底埋深：12.10～19.10m,平均16.07m。

第⑦层粉质粘土夹粉土：黄褐色、灰褐色，湿，可-软塑，含少量铁锰质及高岭土，局部夹硬塑粉质粘土和粉细砂，切面光滑，轻微摇震反应，干强度及韧性中等，场区普遍分布，厚度：2.50～11.30m,平均7.88m;层底标高：-20.16～-13.45m,平均-17.58m;层底埋深：21.0～26.50m,平均23.99m。

第⑧层粉质粘土：黄褐色-灰褐色，可-硬塑，局部夹有粉土、粉细砂，切面较光滑，无摇震反应，干强度中等，韧性中等。场区普遍分布，厚度：4.00～12.40m,平均7.26m;层底标高：-28.68～-22.21m,平均-24.84m;层底埋深：28.50～34.80m,平均31.25m。

第⑨-1层全风化安山质凝灰岩：灰白色、灰褐色、褐紫色，岩石完全风化成硬塑土状和砂状，含少量强风化碎块，易开裂，遇水软化。场区普遍分布，厚度：0.8～6.30m,平均3.31m;层底标高：-30.25～-24.63m,平均-28.15m;层底埋深：31.30～37.00m,平均34.56m。

第⑨-2层强风化安山质凝灰岩：灰黄色、黄褐色，芯样呈碎块状、凝灰质结构，块状构造，裂缝发育，沿裂缝发育强褐铁矿化，高岭土化、绿泥石化蚀变，蚀变成软-可塑泥状，层内差异风化明显，钻进时出现时硬时软现象，夹有中风化岩块。场区普遍分布，厚度：0.60～6.60m,平均2.59m;层底标高：-33.12～-28.63m,平均-30.74m;层底埋深：35.30～39.90m,平均37.15m。

第⑨-3层中风化安山质凝灰岩：灰黄色、灰白色、灰绿色，凝灰质结构，块状构造，裂隙发育，沿裂隙发育强褐铁矿化、高岭土化、绿泥石化蚀变，岩芯呈短柱状、长柱状，节长5-10m，锤击声脆，局部夹有强风化岩块，岩芯钻方可钻进，岩石软硬不均，以极软岩-软岩-较软岩为主，岩体完整程度为较破碎-破碎，岩体基本质量等级為Ⅴ级。该层未穿透。

三、岩土工程分析评价

1、地层承载力：根据土工试验、标贯、静力触探、动力触探统计结果，结合现场判定和地区经验，该场区基土承载力特征值、压缩模量综合建议值详见表1。

各土层承载力特征值、压缩模量综合建议值表表1

2、场地稳定性适宜性

根据芜湖区域地质资料及附近工程地质资料，拟建场地除夹有薄层软土外，无全新活动断裂构造、地裂缝、土洞和塌陷等其它不良地质现象，拟建场地为稳定场地，适宜拟建物兴建。

3、地基均匀性分析

场地受暗沟、回填影响，土层有缺失现象，土质不均匀，局部岩、土层层面坡度大于10%，为不均匀地基。

四、地基基础方案及桩基设计

1、地基基础方案

因场地拟建物为20F数据及呼叫中心、20F软件中心荷载较大，根据场地地质条件及拟建物特点，结合芜湖地区桩基工程施工经验，勘察建议采用高强度预应力混凝土管桩静压沉桩，以第⑨-3层中风化安山质凝灰岩作为桩基础持力层。

2、桩基参数：根据静力触探﹑标贯试验和动力触探试验结果，按照行业规范结合地区经验，综合确定桩基参数，桩基参数见表2.

桩 基 参 数 表2

3、桩型：本工程采用高强度预应力混凝土管桩（PHC桩），选自国标图集《预应力混凝土管桩》（03SG409）。单桩承载力见表3：

单桩承载力表 表3

五、桩基施工遇到的问题

按原先设计要求，工程桩基施工前对水塘积水抽除，利用夏季高温气候对水塘表层原土进行自然晾晒，然后清除表面塘泥、填土、耕土，挖除淤泥并回填黄土进行分层碾压，以满足预应力管桩施工对土质的要求。但在实际施工过程中才发现，地形比原先勘察的情况要复杂，地基存在深浅不同的淤泥及淤泥质土，局部部位淤泥深度突变较大，在实际开挖过程中，待建工程东北侧和西侧场地局部场基淤泥深度达14米，开挖难度非常大。对深度淤泥不清除直接用黄土回填会带来两方面的隐患：一是桩基施工单位根据单桩承载力设计特征值，选择的桩机型号要求场地承载力不小于110KN/m２才能满足压桩需求，而现处理方案无法保证满足桩机自身的负荷而导致无法施工。二、即使桩基施工时现场表层能承受桩机荷载自重，如果对现有地基没有进行可靠处理，预应力管桩下压过程中，由于淤泥的塑动性，易使工程桩因挤压造成桩身倾斜甚至断裂而报废。我公司监理的工程有过类似的教训：2009年由浙江伟明环保股份有限公司投资建设的温州市临江二期垃圾发电厂工程在桩基施工过程中因不够重视和缺乏经验，地基未加以处理直接进行管桩施工，导致静压管桩大面积倾斜、断裂，几乎全部报废，最后不得不再改用其他桩基。工程延期暂且不说，给后续处理带来非常大的难度，给参建各方造成了不少损失和不良影响。

六、地基加固设计及处理

综合上述情况，参建各方经实际察看，通过认真研究分析，并结合芜湖地区工程地基处理实例并对各种地基处理方案进行比较，选择浅层处理和深层处理两种处理方案：

浅层处理：对淤泥层较浅的多数部位（原则上5米以内）按原设计采用换土处理法，挖除全部淤泥回填黄土分层碾压；

深层处理:淤泥层超过5米以上的部位，采用水泥土搅拌桩进行地基加固，具体设计情况如下：

1、本工程地基加固的水泥搅拌桩桩径为650和500mm两种；

2、水泥搅拌桩采用32.5级矿渣水泥，水泥掺量为14%，650mm桩径水泥掺量为93kg/m左右，500mm桩径水泥掺量55kg/m左右；

水泥搅拌桩加固处理后复合地基承载力不小于110kPa；

加固桩桩底应穿过软弱层，对照勘察报告，加固桩桩底穿过淤泥层进入⑤层土，因此水泥搅拌桩主要桩长为6～10米，局部12～14米，搅拌桩桩身长度根据勘察报告当中淤泥层厚度确定；

水泥搅拌桩完成后，桩基场地铺设300mm厚碎石层垫层；

加固场地与南侧已有房屋之间设置沟宽800mm、沟深为1500mm防震沟，局部防震沟内如果影响施工或交通，宜采用黄沙填充；

建筑物框架核心筒中间的加固桩桩径适当减小至500mm，加固桩桩位由设计结合工程桩重新设计加固桩施工图，避开工程管桩位置以避免影响压桩施工。

施工单位根据上述加固方案和桩基设计施工图编制了预算，该方案造价为220～280万元之间，符合业主经济、合理、可靠的要求，然后由桩基施工单位付诸实施。按上述处理方案进行加固处理后，既解决了原土地基承载力不足导致桩机无法施工的问题，又避免了淤泥中的桩身因挤压可能出现的桩身倾斜和断裂问题，后续工程桩桩基施工过程的事实证明，该工程地基加固处理比较成功。桩基施工结束后经检测，总共529根工程桩当中无一起断桩现象，只有3根桩垂直度偏差超过0.5%，2根桩桩身轻度偏位，设计单位会同施工单位均对以上个例进行了善后处理。

关于深层处理，芜湖市有类似的工程案例。滨江南路某工程在预应力混凝土管桩施工前，先对软弱地基进行了水泥搅拌桩加固处理，90多根工程桩经检测全部合格，但是未经加固处理的工程桩120根当中有80多根桩倾斜和断裂。

七、结论

为了节约土地资源,充分利用水塘、沼泽等水域为原土地貌的工程建设日益增多，拟建场地为水域的建筑工程软弱地基加固处理作为桩基施工前经常碰到的难题，越来越受到工程建设各方主体的重视，软弱地基未经妥善加固处理直接进行后续桩基施工，将给工程带来极大的质量风险。因此，软弱地基加固处理是从基础部位解决并妥善处理好工程潜在的质量风险，为保证主体工程质量，保证工程顺利进展，有效控制工程投资打下良好的基础，具有十分重要的现实意义。

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