砂石回填法加固软弱地基的应用
2015-06-24
引言
随着城市建设的发展，采用水泥土搅拌桩法加固处理加固软卧地基方面得到广泛的发展，水泥土搅拌法具有施工方便、造价低的有点，在地下水不太高时，可以结合砂石换填法处理桩间土，可明显的减少地基的沉降量、缩短工期、降低工程造价、施工方便，同时还能保证工程的安全。但当地基土的天然含水率小于3%（黄土含水率小于25%）、大于70%或地下水的PH值小于4不宜采用水泥土搅拌桩法。
砂石回填法是当建筑物基础下的持力层较软弱、不能满足上部结构荷载对地基的要求时，常采用换填土垫层来处理软弱地基。即将基础下一定范围内的土层挖去，然后回填以强度较大的砂、砂石或灰土等，并分层夯实至设计要求的密实程度，作为地基的持力层
一、工程地质状况
某办公楼采用水泥土搅拌法（干法）处理地基。设计水泥土搅拌桩直径500mm，有效桩长7000mm。要求处理后复合地基承载力特征值不小于150kPa。在勘探深度范围内分布的地基土自上而下分为：1、粉土：棕褐色，可塑。2、粉土：黄褐色，湿—很湿。3、粉质粘土：灰褐色，褐灰色，灰色，含铁锰质氧化物及云母片，夹薄层黄褐色、中密的粉质土，可塑-软塑。4、粉土：灰色，黄灰色，含云母片及铁锰质氧化物，中密—密实，湿。5、粘土：灰色，黄灰色，含铁锰质氧化物，局部变相为粉质粘土，可塑-软塑。6、粉土：灰褐色，湿—很湿。7、粉质粘土：灰色，土质较均匀，含云母，夹粉土薄层，软塑。该层未穿透。
场区地势平坦，除地层上有0.3—1.5米的杂填土外，其余均由黄河三角洲第四纪新近堆积的粘性土、粉土及第四纪一般堆积粘性土组成。设计以第6层粉土为水泥土搅拌桩持力层，复合地基面积置换率为0.162。总桩数318棵。
二、静载荷测试结果
检测点位置由建设单位及监理单位共同随机抽选，共检测3点单桩复合地基，测试标高为地基垫层底设计标高。依据《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002，采用慢速维持荷载法进行检测。单桩复合地基检测采用1.21m2承压板，检测分8级进行加载，每级加载量为37.5kPa。
1#检测点加载至262.5kPa时，沉降量急剧增大，承压板周围土出现明显的隆起，累计沉降量达到66.93mm，1#检测点已达到破坏荷载；2#检测点加载至300kPa时，沉降量急剧增大，承压板周围土出现明显的隆起，累计沉降量达到68.45mm，2#检测点已达到破坏荷载；3#检测点加载至262.5kPa时，沉降量急剧增大，承压板周围土出现明显的隆起，累计沉降量达到67.28mm，3#检测点已达到破坏荷载。
依据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）附录A“复合地基载荷试验要点”，1#检测点、2#检测点、3#检测点单桩复合地基承载力特征值分别为112.5kPa、131kPa、112.5kPa，故复合地基承载力特征值为119kPa，未达到设计要求的复合地基承载力特征值，故地基需进行加固与处理。
三、事故的原因分析及处理
由于水泥土搅拌桩处理场区软弱地基未达到设计预期，为便于后期地基的加固处理，需收集详细的地质资料，会同勘察单位再次对场区地基进行钎探及标准贯入试验，发现地基在桩顶设计标高以下0.7米到1米处桩间土极为软弱，调研当地熟悉地貌人员获悉，场区原为池塘，后回填，上部回填土虽沉积数年，然而塘底有淤泥质粘土，含水量大、压缩性强，同时由于设计的面积置换率较小，水泥土搅拌法未能完全达到地基加固预期；同时桩间土承载力较差，造成了桩顶处应力集中，桩土共同作用效果不能满足要求。
考虑上部结构设计无法变更，只能对现有地基进行加固处理。比较浅层砂石回填与桩间补桩两种方法，采用砂石回填法在造价及工期方面均比后者节省30%。最终采用砂石回填法置换浅层桩间土的方案。砂石回填法能提高表层软土的承载力，避免桩顶应力的过分集中，提高桩与桩间土的协同工作性能，同时利用砂石对软土的排水固结作用。具体换填施工方法要求为：①、基础垫层下桩间土满堂开挖，保留原有水泥土搅拌桩，同时必须将淤泥质土清除；②、基槽内换填砂石需分层夯实，砂石级配比例为1：2。
四、加固处理后静载荷检测
地基加固处理后，在原检测点位置进行静载荷检测，测试标高仍为原设计垫层底标高。检测分级与承压板面积与上一次相同。检测结果为单桩复合地基承载力特征值均为150kPa，达到设计要求的地基承载力特征值。
五、结语
水泥土搅拌桩加固处理软弱地基具有工艺简单、施工方便、造价低等优点，但在应用的过程中，需结合场区地质特点，对于在设计标高下含有淤泥及淤泥质土的地基，尚需在积累丰富现场试验资料的基础上进行综合考虑。有浅部桩间土质较差或沉积时间很短的杂填土，在地表水不高的情况下可采用砂石换填法换填上部软弱土，结合砂石换填法加固处理软弱地基来提高地基承载力，既能降低造价，同时还能
