軟土地基基礎設計管理論文

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摘要：軟土地基在江蘇里下河平原、濱海平原和長江三角洲廣泛分布，蘇北沿海北部地區地質中也分布有較厚軟土，其對工程建設存在極大的危害性，處理不當，會引起建筑物（構筑物）過大變形或喪失穩定。本文結合工程實踐，對蘇北沿海北部地區存在軟土地基時的基礎形式進行了探討。

關鍵詞：軟土地基勘察基礎設計

近幾年，經濟的發展帶動了電力建設迅速發展，同時由于國家“西電東送”工程的實施，蘇北沿海地區新建了若干輸變電工程。由于該地區地質分布有含水量大、壓縮性高、承載能力低的軟土薄弱層，對工程基礎設計帶來極為不利的影響，稍微地質勘察不詳細或基礎設計形式不對，都可能引起建筑物（構筑物）的過大沉降、傾斜甚至倒塌。

1工程案例及原因分析

案例一：在蘇北沿海地區新建某35kV變電所，主變容量31.5MVA，變壓器總重17000kg，主變基礎采用長5米，寬3.8米，厚0.6米的獨立基礎，內配Ф12@150雙層雙向鋼筋，基礎埋深1.5米，下設100厚C10混凝土墊層。就在主變就位后的第二天發現，主變基礎產生不均勻沉降，最大沉降達50mm，明顯不利于設備安全運行，基礎只得從新澆筑。新主變基礎在獨立基礎下布置了八根12米石灰樁進行地基處理，主變荷載由復合地基承擔。基礎澆筑養護成功后主變重新就位，安裝結束觀測至今發現沉降很小。

案例二：同一地區，某在建220kV變電所，配電樓共二層，框架結構，基礎采用12米Ф500(壁厚80)預制管樁，承臺埋深2米，單樁設計承載力400kN。在靜壓樁時發現，樁達到設計標高時，壓力表讀數換算為樁承載力僅為300kN，而且樁最終貫入速度一直很快，這說明樁端未進入持力層，仍然處于軟土薄弱層中。經設計、勘察、監理、施工等單位多方協同論證，反復研究，確定接樁方案，在原來12米樁基礎上加接8米同型號管樁，后來做靜載試驗發現，20米樁能滿足設計要求。

經分析研究，案例一工程主變基礎沉降過大是由于地質勘察不詳細引起的，勘察報告就沒能詳細反映該主變基礎下的軟土地基分布情況，由于潮汐對地下水位的影響，軟土在含水量高時極易壓縮變形，從而引起主變基礎過大沉降；案例二工程處地基存在9米厚的軟土層，由于設計上沒有高度重視軟土地基對樁基礎承載力的影響，導致樁設計不合格。

2軟土地基分布及地質特點

軟土地基給工程上帶來的事故、缺陷很多，要減少軟土地基的危害，工程技術人員熟悉軟土的特性就顯得非常重要。所謂軟土是在靜水或緩慢的流水環境中沉積，經生物化學作用形成的飽和軟弱粘性土。中國建筑工業出版社出版的《工程地質手冊》稱軟土為“軟土是指天然含水量大、壓縮性高、承載能力低的一種軟塑到流塑狀態的粘性土，如淤泥、淤泥質土以及其他高壓縮性飽和粘性土、粉土等”。特征指標也做了如下表述：當天然空隙比e大于1.5時，稱為淤泥；天然空隙比小于1.5而大于1.0時，稱為淤泥質土。

幾千年來，蘇北地區由于黃河淤積和改道，大陸逐步東移，形成了以粉砂、粉土為主，中間夾以粉質粘土和淤泥質粉質粘土軟土的地貌。根據工程地質勘察報告發現，蘇北沿海地區海拔在1.5～4.5米之間，整個地面從東南向西北緩緩傾斜，軟土厚度從3米至14米，地下水位受大氣和潮汐影響，一般在0.5～1.5米之間。該地區地質分布土質的一些典型物理性質指標見下表。

表一：土體物理性質指標

土層

厚度(m)

天然含水量ω(%)

天然孔隙比e

壓縮模量Es(MPa)

塑性指數IP(%)

液性指數IL

承載力fk(Kpa)

耕土

0.5～1

粉土

2.5

32

0.724

8.21

8.21

9.7

100

粉質粘土

1.5

33

0.928

4.34

4.34

13.8

90

淤泥質粉質粘土

3～14

40～55

0.899～1.348

2.57～4.12

9～14.5

1.22～2.49

60

粉土

4～9

27.3

0.767

6.23

11.0

0.6

140

粉土夾粉砂

未鉆透

24

0.598

15.98

170

以上數據是經統計該地區幾個變電所工程地質勘察報告而來，從表中不難發現，作為軟土層的淤泥質粉質粘土埋深不深，但對不同的場地，該土土層厚度分布不均，這對建筑物和構筑物基礎設計提出了較高的要求。

3處理措施及設計對策

3.1細心勘察，查清場地水文地質情況。

擬建場地勘察評價很重要，如若勘測點布置過少，或只借鑒相鄰建筑物的地質資料，對建筑場地沒有進行認真勘察評價，提出的地質勘察報告不能真實反映場地條件，勘察資料不準確，結論不正確、建議不合理，就會給結構設計人員造成誤導。如淤泥質土、暗塘等沒有被發現，會使新建的建筑物和構筑物發生嚴重下陷、傾斜或開裂。

沿海地區工程現場的地質、水文勘察調查宜包括下列內容：了解工程區的地形地貌特征、微地貌類型，地層成因類型、巖土性質、產狀與分布概況，不良地質現象概況，地下水類型和分布概況，區域穩定性和歷史地震背景和震情。查明海水的侵入范圍、咸水（包括現代海水和古代殘留海水）與淡水的分界面及其變化規律；潮汐對地下水動態的影響。只有認真研究地質資料，以數據說話，才能設計出切實可行的基礎方案。

3.2認真研究、多方論證，確定最佳地基處理和基礎設計方案。

蘇北沿海地區地質是由于黃河淤積和黃海沖積而成，地貌屬于淤泥質海岸，為我國淤泥質海岸分布最廣、最典型的地區之一。淤泥質軟土的存在對工程基礎設計提出了更高的要求。淤泥質軟土地基承載力低，壓縮性大的特點，不易滿足建筑物和構筑物地基設計要求，需進行地基處理。根據軟土地基處理的原理和作用，根據多年一些輸變電工程建設實踐，可以采取以下簡單易行、經濟效益較高的軟土處理方法。

(1)．換土法

此方法適用于淺層軟弱地基及不均勻地基的處理。當淤泥土層厚度在4m以內時，可采用挖除淤土層，換填砂土、灰土、粗砂、礫石、片石、卵石等辦法進行地基處理，換填淤泥土層，提高軟土地基強度，一般換填的厚度為30～100cm。換填土相對來說造價高，但可以節省工期。

(2)．地基加固處理及樁基法

當淤土層較厚，難以大面積進行深處理時，可采用打樁的辦法進行加固處理。當淤土層厚度小于5m時，宜打砂樁或石灰樁，通過吸水和排水來擠密淤土，使其孔隙比小于1，以達到一般地基要求；當淤土層厚度在5～7m時，宜打預制管樁至硬土層，設承載樁臺；當淤土層厚度在7～10m時，宜打灌注樁至硬土層，設承載樁臺；淤土層厚度在10m以上時，宜采用打懸浮樁的辦法，擠密淤土層并靠摩擦承載。

(3)．優化基礎法

①擴大條基底面積，增設鋼筋混凝土基礎梁。可將條形基礎淺埋，把基礎設置在地基表層的密實土層上，從而避開淤土層，適當設置鋼筋混凝土基礎梁，增大基礎的剛度，提高基礎的穩定性和抗變形的能力。

②采用筏板基礎或箱形基礎。對小型建筑物可采用擴大基礎底板的方法，如設計較薄的鋼筋混凝土底板。對大中型工程，可采用空箱底板，即在不增加建筑物造價的情況下，用加大底板高度、減輕底板自重的辦法來適應軟土地基要求。

③采用合理的樁基礎。鉆孔灌注樁應用十分廣泛，但因屬隱蔽工程，成樁后質量檢查比較困難，且由于軟土的特殊性質，經常會出現一些縮徑、斷樁、樁身孔洞和“爛樁頭”等質量問題。在潮汐地區，沒有采取措施來穩定孔內水位，灌注砼時樁孔易坍孔，在該地區基礎設計時應少使用；預制樁的承載力由樁端承力和樁側摩擦力組成，由于軟土不易固化，降低了樁的側摩擦力，使樁在工程使用中不安全，因此該地區基礎設計時也應少使用。根據施工實例統計，沉管灌注樁基礎是沿海軟土地區好的基礎設計形式，樁設計承載力和施工成樁質量均好控制，對于沉管樁較能保證質量的樁長范圍為Φ400mm在16m以內，Φ500mm在18m以內較合適，樁距最好在4d左右。

4結語

沒有牢靠的基礎，建筑物和構筑物的安全使用就無從談起。軟土地基的存在影響著基礎設計的形式，具體采用何種地基處理方案和基礎形式又與軟土埋深、層厚有關，只有對存在軟土地基的沿海場地地質詳細勘察，查清場地地形、地貌以及水文地質情況，精心設計，反復研究，認真進行沉降和穩定驗算，根據不同的工程性質和地質特征，比對方案，采取最佳處置辦法，才能設計出安全、合理、經濟的建筑物和構筑物基礎。