建筑工程中地基处理方案分析

李彦鹏

（中铁一局集团城市轨道交通工程有限公司，江苏 无锡 214000）

1 工程概况

郑州机场三期扩建工程北货运区及飞行区配套工程货站区土石方及地基处理工程东西向长度约990m，南北向长度约400m，原为民房和耕地，局部地形有起伏，地面标高为134.29～141.65m，相对高差约7m，场地所属地貌单元为黄河冲积平原。场地内地下水位埋深在自然地面下7.40～14.30m，绝对标高约为124.10～132.30m。场地地下水类型属潜水，主要受大气降水补给，地下水位年变幅3.0m左右。该工程场地位于郑州市新郑市综合保税区三期场地内，周边紧邻富士康、唯品会等厂房。场地距周边建筑物最近处直线距离约50m。

2 地质勘察情况及探坑开挖验证

2.1 地质勘察情况

在场地范围内，按岩土成因、岩性和力学特性划分地层，自上到下分别如下。

第①层：杂填土（Q4ml）杂色，稍湿，松散。主要成分为粉土、粉细砂、碎石和砖块等建筑垃圾等，含植物根系，均匀性差。层厚0.40～3.00m，平均厚度1.34m，层底标高131.35～140.40m，平均标高136.47m，层底埋深0.40～3.00m，平均埋深1.34m。

第①-1层：素填土（Q4ml）褐黄色，稍湿，松散。主要成分为粉土、粉细砂，可见碎砖屑、植物根系等。层厚0.40～3.20m，平均厚度0.79m，层底标高132.55～140.22m，平均标高136.59m，层底埋深0.40～5.60m，平均埋深0.83m。

第②层：粉土（Q4al）褐黄色或灰黄色，稍湿带黏性，稍密或中密。含少量小姜石及蜗牛壳碎片，摇振反应中等，干强度低，韧性低。该层稍有黏性，偶见小姜石。层厚0.50～5.60m，平均厚度1.92m，层底标高129.77～139.00m，平均标高135.46m，层底埋深0.50～6.80m，平均埋深2.86m[1]。

第③层：粉砂（Q4al+pl）褐黄色或黄褐色，稍湿，稍密或中密。主要成分为石英、长石，云母次之，见少量暗色矿物。颗粒级配不良。层厚0.50～11.00m，平均厚度5.10m，层底标高122.69～136.24m，平均标高128.66m，层底埋深1.50～14.60m，平均埋深9.13m。

第③-1层：粉土（Q4al）黄褐色或褐黄色，稍湿或湿，稍密或中密，摇振反应中等，干强度低，韧性低。有砂感，含灰色斑块、白色钙质条纹，偶见蜗牛壳碎片、小姜石，局部夹薄层黄褐色可塑状粉质黏土。层厚0.50～9.00m，平均厚度2.89m，层底标高123.87～135.37m，平均标高130.33m，层底埋深1.40～13.70m，平均埋深7.21m[2]。

2.2 开挖探坑验证

为确保地基处理后施工质量，在施工现场采用挖掘机对杂填土分布区域进行探坑开挖验证，共计开挖探坑39处，平均每处勘探开挖深度3～5m，探挖验证结果杂填土分布与层厚与地勘情况大致相符，但杂填土区域内土质不均，个别区域含有大量生活垃圾、植物根系、大块建筑垃圾等。1#探坑和14#探坑如图1、图2所示。

图1 1#探坑

图2 14#探坑

3 拟定施工方案

方案一：对场区内所有杂填土、素填土及建筑垃圾进行挖除，挖除的土方倒运至运距1km以内的飞行区场地内，以便后期飞行区建设时高填方区域优选利用。然后进行分层碾压回填。

方案二：对现状杂填土区域进行强夯和冲击碾压处理后，进行分层碾压回填。

4 方案比选

4.1 施工工艺工法比选

方案一采用挖除换填，能将场内约12万m3杂填土、建筑垃圾等全部清除，施工工艺简单，避免造成后期填土时的质量隐患，能有效防止地基不均匀沉降等不良问题发生。但处理效果较慢，分层回填工期较长，需增加作业面提高施工效率[3]。

方案二采用强夯及冲击碾压处理，首先，对于场内土质较好区域，如夹杂建筑垃圾、少量生活垃圾等区域强夯和冲击碾压处理效果较好，处理速度快。但对于夹杂的大块建筑垃圾及生活垃圾区域处理较困难，易造成处理后的地基个别区域不密实，且场地部分区域后期回填土高度较低，工后发生沉降大的风险较高[4]。其次，场内土质也是影响处理效果的一种因素，场内土质主要为杂填土、素填土、粉土、粉砂土等砂性土。该类土质颗粒较小，干强度低，韧性低，天然含水率低，施工时采用冲击碾压和强夯难度比粗粒土较大；且采用冲击碾压和强夯时因杂填土、素填土夹杂建筑垃圾和生活垃圾易造成与下部粉土土层分界面不能有效结合，进而产生内部滑移面；因土质天然含水率较低，在冲碾和强夯过程中，表层土质易松散，故施工时需撒大量的水，以此控制表层土体的稳定性[5]。最后，由于强夯冲击势能大、冲击压路机行驶速度快及冲击力大，对附近的构造物、精密仪器仪表等会有一定的震动与噪声影响，场地周边为既有富士康厂房和唯品会等生产制造企业，主要生产手机等电子设备，精密仪器较多，施工时对精密仪器影响较大。

4.2 经济效益比选

结合场地实际情况，根据方案一和方案二的不同处理方式，取初步设计估算的工程量，套用市政工程施工定额以及材料信息价估算各个方案费用如表1所示。

表1 方案一、方案二费用估算表

经上述方案一和方案二费用估算对比分析，方案一较方案二节省约268.58万元，经济上可行。

5 施工方案选定与现场验证

综上所述，拟选定方案一为实施方案，并在现场选取有代表性区域进行了回填碾压试验段，试验段长220m，宽150m，面积为33000m2，区域原地面平均标高135.50m，计划填土标高138.00m，实际填土标高至137.80m。

试验段施工日期为2020年4月24日至2020年5月25日，施工时间总长32d。规划9个小区域进行流水作业。总结出试验段主要施工工艺流程如下：（1）土源地取土样送检，土质为粉砂土，取得试验数据最大干密度为1.82g/cm3，最佳含水率为11.7%；（2）清理表层素填土（0～0.5m厚）至下部粉土层；（3）原地面整平碾压；（4）平整后地面进行6m×6m方格网撒白线，每个格子里面倒一车土（20m3），理论虚铺厚度为0.55m；（5）推土机推平，并洒水；（6）压路机静压第一遍，平地机刮平。控制压路机速度为0.4～0.7m/s；（7）振动碾压第2～4遍，洒水；压路机速度控制在0.8～1.1m/s；（8）振动碾压第5～6遍，测压实度；压路机速度控制在0.8～1.1m/s；（9）压实度合格后静压收光；（10）边坡修整。

总结试验段第一层实验数据如表2所示。通过上述施工流程和试验数据可以看出，最终测得各层各区域压实系数大于94%和地基承载力大于130kPa，符合相关要求，进一步验证了方案一可行性。

表2 试验段第一层试验数据总结

6 结束语

综合分析，在机场三期北货运站地基处理工程施工范围内，采用杂填土挖除换填方案从施工工法和经济效益上来说是可行的，后期施工期间应注意加强填土压实施工质量控制，特别是分区域施工衔接处的施工质量。