深厚软土地区地基承载力的开发利用

深厚软土地区地基承载力的开发利用

蒋学广、

深厚软土地区地基承载力的开发利用分析

云南地质工程第二勘察院有限公司，云南 昆明650051

摘要：通过对大理经济开发区深厚软土特征与结构的研究，结合工程实例分析了目前该地区地基处理的方法及出现的问题，提出了采用较长刚性桩和浅部柔性桩联合运用控制沉降的地基处理方案。

关键词：深厚软土；刚性桩；柔性桩；联合运用；控制沉降

深厚软土地区地基承载力的开发利用

1 前言

深厚软土地区地基承载力的开发利用

大理经济开发区位于滇西北高原湖积盆地，地形平坦开阔。建设规划面积约10km2，现已建成80％左右，在约40％的湖积软土区，较多建筑出现了过量沉降和倾斜，有的已经影响正常使用功能。大理市政府目前规划建设的满江片区和海东新城区，面积约45km2，其中约20km2的地基土结构与大理经济开发区湖积软土区相似，如何更好地开发利用深厚软土地区的地基承载力，采用何种地基处理方法控制沉降，已成为建设、勘察、设计、施工等单位的棘手问题。

2 地质概况

大理盆地属滇西北高原湖积盆地，地形平坦开阔。地基土复杂，总体上分为两大类：一类是冲洪积为主的中硬场地土，按规范[1]判别，场地类别多为Ⅱ类，主要分布于下关老城区；另一类是湖积淤泥、淤泥质土、有机质土和泥炭质土为主的软弱地基土，间夹薄层透镜状粉砂。场地类别多为Ⅲ、Ⅳ类，主要分布在大理经济开发区、满江片区及海东新城区，沿洱海湖滨厚度最大。土层结构见表1。

表1 土层结构特征

Table 1 The structural character of soil

3 工程建设概况

自1992年成立开发区以来，主要采用震动沉管灌注桩、长螺旋灌注桩等刚性桩和粉喷桩、深搅加芯桩、碎石桩等柔性桩处理地基，方法单一。刚性桩桩处理深度一般为20－40m，处理深度均穿过软土层，其中洱海天域小区的灌注桩长达60-80m；柔性桩处理深度一般为8－15m，基本未穿透软土层。下面结合大理开发区内几个工程实例说明不同方法的地基处理效果。

3.1 富海小区

建筑物为4～6层住宅楼，条形基础，砖混结构。采用粉喷桩复合地基处理，桩径500mm，桩长9m，面积置换率26.9％，淤泥底板埋深15～25m。施工结束后，复合地基载荷试验承载力均大于150kpa，满足设计要求，核算建筑物最大沉降量20～30cm。建筑物封顶后两年半，沉降量达50～99.5cm，普遍产生不均匀沉降，最大差异沉降率达11‰，房屋未出现开裂等破坏。

3.2 锦兴名食街及沧浪路北段

建筑物为2～3层住宅楼，悬挑阳台，条形基础，砖混结构，临街建筑室内地坪高出街面2～3个踏步。采用粉喷桩、木桩复合地基处理，桩径500mm，桩长8～12m，面积置换率22～35％，淤泥底板埋深26～45m。施工结束后，复合地基载荷试验承载力均大于100kpa，满足设计要求，但卸荷后桩基无反弹现象，核算建筑物最大沉降量8～15cm。建筑物封顶两年后，沉降量达28～76cm，沉降不稳定，普遍沿悬挑阳台方向倾斜，最大倾斜度达10％，部分房屋已不能正常使用，房屋出现局部开裂。小区排水管道断裂，外围道路中间高两边低，显示小区区域沉降明显。

3.3 人寿保险公司

建筑物物地上13层，地下1层，建筑物长22.6m，宽22.6m，总荷重1.5×105kN，框剪结构，片筏基础。要求承载力为293.6kpa。淤泥质粘土底板埋深39m，下覆粉砂层厚1.4～2.8m。采用静压预制桩（刚性桩）和粉喷桩（柔性桩）共同处理，塑料排水板释放空隙水压力。预制桩135根，横截面为450×450mm，桩间距2m，筏板基础下有效桩长26m，桩尖进入粉砂层，单桩承载力1100kN；粉喷桩478根，桩径500mm，桩长12m，布于静压桩之间，面积置换率20％，复合地基承载力120kpa；每根静压桩周围设计塑料排水板2根，深度自地面下26m。桩基础施工完毕后，分别对静压桩和粉喷桩复合地基作载荷试验，静压桩单桩极限承载力均大于2600kN，粉喷桩复合地基承载力大于150kpa，均满足设计要求。建筑物竣工5年后最大沉降量为16mm，地基处理效果好。

4 沉降原因分析

到目前为止，大理经济开发区深厚软土地区低至两层楼房，高至十余层建筑物，都不同程度存在着过量沉降和差异沉降问题，多层建筑沉降量远大于高层建筑，部分居民小区区域沉降量过大，形成小区凹地，外围道路呈明显

“凸”型，排水管道断裂，雨季小区内大量积水，部分建筑已经影响正常使用功能，最大差异沉降率超过2％，最大沉降量达1000mm。沉降大的原因主要表现在以下几方面：

（1）高层建筑地基处理深度较大，桩端均穿过软土层，基本选择粉砂或粘土层为桩端持力层，建筑物荷载通过刚性桩传至桩周土和桩端土层中，各土层均产生不同程度的压缩变形，由于桩端阻力较大，桩基刺穿能力小，导致高压缩软土承受的附加应力减小，压缩变形较小，沉降相对较小。

（2）多层建筑地基处理深度浅，桩端均置于淤泥或淤泥质土中，工程建设加载后，地表应力增大，区域压力增加，地基土产生压缩变形和排水固结，建筑物下沉，附带引起小区域缓慢下沉，随着荷重的增加，地下水不断向侧边流动，孔隙比逐渐变小，沉降逐渐增大，沉降量与软土中含水量密切相关，沉降稳定时间长，最终造成区域性总体沉降，影响雨季排水，造成场地内涝。

（3）多层建筑由于处理深度较浅，处理结果相当于增加基础伐板厚度，减小高压缩软土层厚度，只能减小部分沉降，对下卧厚层软土仍不能消除其漂浮效应和高压缩效应，产生不均匀沉降和大沉降的基本条件并未发生根本性改变。建筑物附加荷载由柔性桩复核地基承载，柔性桩属悬浮桩，受压后刺穿效应明显，桩周土承受荷载增大，排水固结加剧，沉降增加，加之柔性桩自身的压缩变形，导致沉降量大，建筑物的安全性受到较大威胁。

（4）高压缩软土的固结沉降与场地边界条件密切相关。若场地附近打井或大截面开挖，使排水通道通畅，侧限应力减弱，地下水大量排出，建筑物就可能产生较大沉降，并向水流方向产生倾斜，沉降难以稳定。在拟建场地及其附近地质环境条件改变不大的情况下，因建筑物高矮不均，单体建筑错层，悬挑阳台等，使基础底板各部分荷载差异大，地基土受力不均匀，产生不均匀沉降，甚至严重倾斜。

5 结束语

（1）在深厚软土地基上建筑时，将刚性桩与柔性桩联合运用，充分发挥深部地基土的摩阻力、端承力和浅部柔性桩复合地基的承载力，形成桩土共同承载，能有效减小建筑物沉降，处理效果好，成本较低。

（2）桩基设计时应充分考虑超孔隙水压力影响，宜配合袋装沙井或塑料排水板使用，使软土排水固结，提高地基承载力，同时可减小桩位偏移、浮浆（现浇混凝土灌注桩）和地面隆起。

（3）地基处理设计时，不能仅考虑承载力要求，载荷试验仅作参考，宜估算50年最大沉降量，以控制变形设计为主。

（4）小区开发时，宜尽量降低容积率，预留足够沉降，减小区域沉降危害。

（5）城市规划时，宜考虑多建小高层或高层建筑，少建低层及多层建筑，多采用混凝土灌注桩，增加地基处理深度，可少占土地，提高土地利用率。

参 考 文 献

[1]GB 50011－2010.建筑抗震设计规范.（2016年版）

GB50011-2010.Code for seismic design of buildings .