组合地基处理在结构基础沉降控制中的应用及分析

李洪波 刘富均 曹星

摘 要：随着城市化进程的不断推进，城市建筑用地面积需求也急剧扩大，在建项目的结构功能日趋复杂化，对建筑基础的要求逐步提高。地基处理作为最基础的地基工程，与各类房建工程、市政工程、厂矿工程密不可分，其质量至关重要，针对各种不良地基的处理技术也不断得到研究更新。为了提高建筑工程的整体质量，确保建筑安全，必须采取有效的基础技术管理措施。

关键词：组合;地基处理;沉降;控制

中图分类号：TU447 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）18-0129-02

0 引言

地基处理一般是指用于改善支承建筑物的地基（土或岩石）承载能力，变形性能或抗渗能力所采取的工程技术措施。常用的地基处理方法有换填、强夯、预压、高喷、CFG、水泥土搅拌、砂石桩和碱液法等。一般而言，常规地基所面临的问题主要有以下几个方面：1）承载力与稳定性;2）压缩与不均匀沉降;3）渗漏;4）液化;5）特殊土的特殊问题，如湿陷性黄土、淤泥质软土等。当天然地基存在上述五类问题之一或其中几个时，需采用地基处理措施以保证上部结构的安全与正常使用，通过地基处理，达到以上一种或几种目的。

本文着重探讨软土地基不均匀沉降问题，以工程实例为根据，从数据监测中发现问题，综合探讨解决问题的过程方法，以及最后技术组合实施处理措施，均立足于客观条件，解决市政工程中的地下车库不均匀沉降技术问题，为同类工程作参考。

1 工程实例概述

1.1 简介

武汉王家墩公园项目位于王家墩商务区西北角，主要由5座人工山峰和A、B两座半埋式地下车库组成，其中B车库结构为钢筋混凝土结构，长114m，宽72米，高12米，车库顶部覆土高度5米。该车库地基处理方法采用砂石桩+砂石垫层+堆载预压的方式。B车库建成后，东、西方向沉降差异明显，影响结构安全，主要特征是基础沉降速率大，区域不均匀。

1.2 地质条件分析

根据勘察报告，自上而下可划分为4个单元层，如表1。

从上表可以看出，淤泥质粘土层（2-3层）、粉质粘土层（2-4层）较厚，土层起伏较大，承载力较差，对基础沉降有较大影响。

2 技术目标值及可行性分析

2.1 确定技术目标值

经相关监测资料显示，相邻A车库运行状态良好，累计沉降速率0.40mm/d。为了控制不均匀沉降，认真分析及测算后B车库速率控制也应与A车库沉降保持一致，即将B车库沉降速率控制在0.40mm/d以内，并持续减小趋于稳定。

2.2 可行性分析

①与B车库相邻、具有相似地质条件的A车库沉降速率能稳定在0.40mm/d，相同构造的B车库经过技术处理后也能达到此值。②B车库整体沉降速率大的症结主要在于西北角沉降速率过大，做好西北角减沉处理，就可以降低B车库沉降速率。③利用现有技术手段，将各种地基处理方法优化组合，有把握改良西北角基础，降低沉降速率。

3 原因分析

利用QC原理，对造成B车库不均匀沉降的8个末端因素进行分析论证，其中末端因素覆土高度大，车库自重大，表层雨水浸泡，场地岩土基础沉降大，石料强度不够砂，石料配比不符合要求，垫层厚度不均匀等几个次要因素均经资料和实际考察证实不是主要原因。

考虑到地层原因和砂石桩工艺局限性等因素，可确认软弱土层加固效果差是造成不均匀沉降的主要原因。确认依据：1）勘察报告显示，B车库2-3层、2-4层淤泥质粘土分布广泛。实际施工中，从西北角砂石桩施工充盈系数大可以间接反映出。2）施工项目部对B车库重新动探抽检，共开孔3个，其中西北角区域K2孔10～22m段平均击数3击，部分区段仅1击，可以判断出该区域前期软弱土层加固效果差。

4 技术措施

4.1 技术可行性研究

找出主因软弱土层加固效果差后，经过仔细分析，寻求对策进行可行性评价，并按“5W1H”原则制定对策。

对策一：更改方案，减小B车库顶部预压。可行性：短期内可以减小粘土层沉降，并不能保证地基不均匀沉降;减小车库顶部预压，就要减少覆土层高度，与设计不符。结论：可行性好，经济性、可靠性较差。

对策二：对软质粘土层和淤泥层重新進行注浆加固。可行性：成本增加，工期大幅延长;已建车库4.5m高，对施工机械要求高，大型机械无法施工;对软质粘土层和淤泥层需重新勘探，费时费力;利用注浆加固，可以提高地基承载力，基础抗压能力也得以加强;对于区域不均匀沉降，后浇带封闭后，受相邻区域沉降快的影响，抗拔能力不强;结论：可行性、可靠性较好，经济性较差。

对策三：采用桩基技术手段加固，作减沉和抗拔处理。可行性：利用新技术处理，作局部调整，可以改良基础沉降;技术、经济上有保障，可作相关技术论证;施工成本可控，较经济实惠，总体工期影响不大;选择科学合理处理手段，保证可靠性，符合多方利益;结论：可行性、经济性、可靠性较好。

4.2 技术初步目的

为达到减小沉降速率，控制大面积不均匀沉降的目的，采用桩基技术手段加固，分区作减沉和抗拔处理。拟定措施为高压旋喷桩+微型钢管桩组合措施，选用高压旋喷桩，对地基沉降区域进行加固，同时选用采用微型钢管桩技术，作加固地基和筏板抗拔、减小差异沉降处理。

4.3 技术措施核定

（1）高压旋喷桩。人工开挖车库底板，清除混凝土和钢筋后，采用金刚石钻探开孔，孔径220mm。高压喷射注浆采用旋喷单管工艺，P.O42.5普硅水泥作固化剂，水泥掺入比30%，注浆压力不小于22M pa，水灰比0.75。桩端进入中密砂层1.5m，停灰标高为底板底。施工结束7天后开始封闭桩头，清除浮浆及残余，补焊底板加强筋，预留高压注浆管，浇灌C40膨胀砼捣实至板顶。砼养护20天后进行高压注浆，水灰比0.9，目的是防止桩体收缩，减缓底板沉降。累计桩数68根，桩间距2.5～3.8m，桩径600mm，分两批施工，桩长约30m。

措施目的：加固岩土基础中可塑、软塑粉质粘土层和淤泥层。

（2）微型钢管桩。人工开挖车库底板，清除混凝土和钢筋后，采用金刚石钻探开孔，孔径220mm，深17.5～21.5m。成孔后放入Φ194mm、壁厚5mm的钢管，钢管节长3m，采用外箍焊接，内置注浆管，同步安装。钢管安放完毕后，从注浆管中注入清水，排出管中泥浆，人工投入瓜米石至管口，再压注水泥浆至管口，水灰比为0.6。注浆7天后开始封闭桩头，清除浮浆及残余，补焊底板加强筋，浇灌C40膨胀砼捣实至板顶。

措施目的：加固岩土基础中软弱粘土层，抗压兼抗拔用途。

4.4 技术实施

首先通过与地基设计专家有效沟通，反复核算设计参数，确定高压旋喷桩+微型钢管桩的桩位布置，分两个阶段施工。其次组织机械、材料、人员进场施工，并加强沉降及周边环境监测，及时共享数据，必要时对设计作微调处理。

5 技术经济效益

（1）解决了B车库西北角沉降速率过大的问题，保障了车库主体结构安全，项目工程质量目标得以实现。如按常规地基注浆加固和结构加固处理，初核造价需95万元以上，新组合技术的应用实际上节约成本约40万元。

（2）本次技术措施采用得当，较好的实现了项目质量管理目标，扩宽了地基技术研究渠道，新组合“高压旋喷桩+微型钢管桩在消减基础沉降中的联合应用”作为典型技术处理案例得以推广，并形成实用新型专利（专利号：ZL201520073307.4），为以后类似沉降处理作参考。

6 结语

通过组合两种不同的地基处理方式，较好地解决了结构基础沉降过快问题，保证了结构的安全和正常使用，并在技术上扩快了思路，增加了工程技术人员对地基问题的实践选择。本文是建立在工程瑕疵的基础上探讨，基础问题出现后采取的技术补救性措施，在工程实践中，参建各方更应该立足于客观实际，科学的通盘考虑，用专业人才和技术预判项目建设风险，减少二次风险。

参考文献

[1] 工程地质手册（ISBN978-7-112-08828-7）[S].北京：中国建筑工业出版社，2007.

[2] 建筑地基处理技术规范（JGJ79-2012）[S].北京：中国建筑工业出版社，2013.

[3] 陳钦文.我国东南部地区机场飞行区软土地基处理研究[J].土工基础，2016（4）：447-481.

[4] 张海东，王文亮，马壮.岩土工程实践若干问题探讨[J].岩土工程技术，2010，24（2）：139.