深厚淤泥地区基础设计

深厚淤泥地区基础设计摘要：深厚淤泥地区的基础设计与施工一向是一个难点，本文结合实际案例，探讨深厚淤泥地区基础设计思路与设计方案，希望能为相关实践工作的开展提供些许理论参考。关键词：深厚淤泥；基础设计；地基处理在深厚淤泥地区施工时，容易出现地基沉降、下陷等问题，既影响施工进度与施工质量，又有可能引发安全事故。因此在深厚淤泥地区施工时，必须根据地质特点做好特殊设计。下面结合实际，对深厚淤泥地区基础设计有关问题做具体分析。1工程概况2015NJY-1地块项目，总建筑面积20万平方米，商业办公楼，建筑高度99.9m，框架核心筒结构，基本风压0.65，场地类别为三类，一~二层地下室。场地淤泥厚度1.4~20.5米，平均厚度7.5米。该项目采用高强预应力管桩和旋挖灌注桩，桩长40~50米。图12015NJY-1项目全貌2深厚淤泥对建筑基础的影响在建筑基础施工中，深厚淤泥会引起基坑及周围出现不均匀沉降，致使基坑失稳，使周边建筑出现沉降，从而带来许多不安全隐患。施工中，也有可能遇到由深厚淤泥引起的基坑涌水涌砂的情况，导致施工难度增加，工程进度与质量都受到影响。因此在进行基础施工前，要认真做好对深厚淤泥地质的勘察与分析，掌握淤泥空间状态、分布特征等，明确淤泥对地基的影响。研究与实践证明，深厚淤泥给建筑基础带来的影响有：基坑失稳，地面沉陷。地基施工中有开挖这道重要工序，随着开挖深度不断增加，地层补偿力就会渐渐不足，此时若缺少及时的支护，基坑会出现失稳，地面会出现沉陷。在有深厚淤泥的地段开挖基坑，当上部土层被挖除，淤泥浅埋地地段淤泥洞穴顶板荷载减小，顶板地层就会受到淤泥水的水头压力，水头压力达到一定程度时，基坑内部会大量涌水，基坑的稳定性大大降低。【1】另外，随着基坑开挖深度的增加，基坑周围的应力也会不断得到释放，应力释放过快而新的补充力不能维持原有的力学平衡，在这种作用力失衡的情况下，基坑周围淤泥会分别在垂直方向上与水平方向上发生位移，位移过大时地面就会塌陷。因此，在深厚淤泥段进行基础施工时，必须高度重视并认真处理基坑支护与地下水的抽降问题，要维持地下水力力作用的平衡，避免出现基坑涌水、地面塌陷、建筑沉降等一系列问题。【2】3深厚淤泥地区基础设计与处理3.1基坑支护形式对于基础的影响本项目位于南沙区，南沙区普遍淤泥较厚，主要的支护形式有：①对于一层地下室：水泥土墙+坑内加固支护、悬臂灌注桩+被动区搅拌桩加固+搅拌桩止水帷幕、放坡支护、SMW工法桩+锚索支护+被动土区搅拌桩加固、预应力管桩+预应力锚索+拌桩止水帷幕等；经过经济性对比，本项目采用SMW工法桩+锚索支护+被动土区搅拌桩加固的形式。②对于二层地下室：灌注桩+预应力锚索+被动土加固+搅拌桩止水帷幕、对于角度较小的项目可采用支护桩+内支撑、地下室连续墙。经过经济性对比，本项目采用灌注桩+预应力锚索+被动土加固+搅拌桩止水帷幕的支护形式。③基础设计时应由主体单位提出地下室侧壁范围、地下室侧壁与支护间的间距要求、底板厚度（常用一层地下室按400mm、二层地下室可按500~600mm考虑）、底板标高以及局部坑中坑深度。常规地下室侧壁与支护内侧间距按1.5m的间距进行考虑，这主要是考虑侧壁基础、支护排水沟、冠梁外凸间距以及施工误差，但对于主楼在侧壁边的情况要考虑主楼承台的宽度以及桩基施工工艺要求。基坑边的基础施工要考虑施工工序，建议在地面先打边桩再开挖，同时要注意被动土区加固以及角部内撑对主体桩基的影响。3.2地基处理对基础的影响①本项目淤泥土平均9m，淤泥质土平均17m，由于覆盖有深厚淤泥和淤泥质土，力学性能较差，不能直接作为建筑物或区内道路以及室外管网的基础使用，为保证地基的稳定，减小后期沉降和沉降差，提高地面的平整度，在工期允许的条件下，为后续建筑主体施工提供良好的工作条件，本项目先行进行软基处理。常用的软基处理有堆载预压排水固结法、真空预压、水泥土搅拌桩处理等方法。本次设计的原则在计划工期内，使得地基的承载力及后期沉降达到要求，结合工程实践、采取取技术成熟、可操作性强的处理、对建筑影响较小的堆载预压法。堆载预压工期在9`12月。经过地基处理后在打桩及后期底板施工，土质强度较高，不需要额外再换填均可直接施工，效果较好，经济效益明显。②对于开发较为紧张的项目，时间就是效益，堆载和真空预压需要至少半年以上的工期，无法满足要求，南沙地区常用的是砖渣换填。砖渣换填一般是在开挖后基底换填，在坑底打桩，换填厚度一般在1~2米左右，具体由现场试验决定。对于无地下室工期紧张是常用搅拌桩或旋喷桩进行地基处理。3.3基础形式：①在南沙地区，100m以下的建筑一般采用高强预应力管桩基础，该类型桩具有施工简单，成桩快，能进行大批量生产，大大缩短工期，工程造价低等优势。管桩一般采用锤击和静压进行施工。由于锤击桩噪声较大，在居住集中区域一般采用静压桩，静压桩噪声较小等优势，但其有需要地面承载力比较高，地基处理要求较高一般需要120MPa，以及穿透能力小和无法复打等缺点。在人烟较少区域可以锤击桩，由于本项目在建时附近比较偏僻，采用柴油锤施工。由于柴油锤噪声太大，近年比较逐渐被液压锤代替。常规采用的高强预应力管桩管径为500和600mm，经过经济性对比本项目一层地下室区域采用500mm桩径的高强预应力管桩，桩间距3.5d，太小间距会引起附近桩隆起，太大不经济。管桩由于抵抗水平力较小，偏桩是比较普遍的现象，建议在坑底打桩，这样可以减小偏桩率。②二层地下室区域塔楼主要为框架核心筒结构的办公楼，单柱下承载力较高，中风化埋藏不是很深，是比较理想的持力层，经过综合经济性对比，选择旋挖成孔灌注桩。采用钢护筒进行施工，为减小桩端沉渣以及提高桩承载力，本项目对于塔楼灌注桩采用后注浆工艺，注浆浆液为纯水泥浆，采用42.5级普通硅酸盐水泥配置，注浆水灰比为0.5。后注浆质量控制采用注浆量和注浆压力双控方法，以水泥注入量控制为主，泵送终止压力控制为铺。后注浆施工完成后提供完整施工记录，在桩身混凝土强度达到设计要求的条件下，承载力检验应在注浆完成20天后进行。对于地库由于主要是抗拔控制，后注浆效益不明显，故不采用。③不管是采用预制桩还是灌注桩，施工之前应进行试桩，试桩是比较重要的工程依据。由于软土较厚，均应考虑负摩阻的影响。合理的基础设计及施工组织，本项无三类四类桩，均符合设计及规范要求，经济成本也符合预期。3.4淤泥地区基础问题：淤泥地区基础主要的问题是变形和偏桩。对于变形问题，基础设计时尽量把持力层放在稳定的土层，管桩的持力层大部分在全风化或强风化土层上，灌注桩持力层一般在中风化或微风化上。深厚淤泥地区若采用浅基础，少用独基和条基，建议采用变形协调性能好的筏板基础。偏桩最容易发生在坑顶打桩，常常在开挖过程导致偏桩，因此建议在坑底打桩，坑底砖渣换填要考虑承台的高度，至少换填深度要深于桩顶设计标高200~300以上，使桩顶形成硬壳层。坑中坑必需做好钢板桩支护，减少换填，减少偏桩。结语综上所述，深厚淤泥对建筑工程的负面影响大。在建筑工程施工中，若忽视对深厚淤泥地段的处理，就有可能在施工或投用后遭遇地面沉陷、建筑沉降等一系列问题。当前处理深厚淤泥的工艺方法较多，本文仅对高强预应力管桩和旋挖灌注桩的处理原理