1、东营地区软土建筑特征及地基处理技术22 石油规划设计第 15 卷第 3 期瓣设计瓣刘树墀胜利石油管理局基建处牟晓东中国海洋大学刘树墀等.东营地区软土建筑特征及地基处理技术.石油规划设计,2004,15(3):2224摘要对东营地区软土的分布情况和物理力学特性进行了分析,将东营软土分为 4个区域.地质土层分为 6 层,第二,第五层是软土层,易对建筑物造成危害.结合工程实例,对该地区常用的复合地基处理方法,如基础浅埋,碎石桩,粉喷桩等技术进行了分析和对比,总结出了适合东营地区软土建筑的工艺和地基处理技术.关键词构筑物基础软地基岩石破碎硅酸盐水泥填料打桩施工技术分析对比东营市位于鲁北黄河三角洲,中国
2、第二大油田胜利油田位于此地.该区软土分布广阔,厚度较大,不利于工业与民用建筑的建设.软土分布及特征东营地区软土分布较为广阔,主要为淤泥类土(包括淤泥和淤泥质土), 类型属于三角洲相沉积.形成特点是海相沉积或海相与陆相交替沉积,是在水流不通畅,缺氧饱水并有微生物参与作用的条件下,在海滨地带静水盆地中形成的近代沉积物.1 软土分布情况由于黄河河道的变迁,加上海岸进退多变的影响,在滨海区局部冲刷成低洼区域,形成面积较大的沼泽带或沼泽区.海水频繁侵入,携带细小沉积物不断沉积,形成了宽条带状和不规则状软土分布区.根据资料调查分析,东营地区软土的沉积分布有一定规律性:黄河以北主要分布于义和,河口,孤岛,孤
3、东附近地区及其以北地区,黄河以南主要分布于垦东附近地区.根据软土分布特征,将东营地区大致划分为埕东一桩西,义和一河口一仙河,孤岛一孤东,垦东4 个区域.对大量地质资料进行分析,得出各区域的地层情况分为 6 层,各层基本构成:第一层为粉土;第二层为淤泥质粘土;第三层为粉土;第四层为粉质粘土;第五层为淤泥质粘土;第六层为粉土.2 软土的物理力学特性东营地区的软土大概有两层,主要为第二层和第五层淤泥质粘土,物理力学特征见表 1.第二层与第五层淤泥质粘土是在相似的形成条件,不同的地质年代下形成的,物理力学性质具有共同的特点:(1)天然孑 L 隙比为 1.0021.469,结构较疏松.天然含水率为 35
4、.6%55.5%,都大于液限.在未受扰动时,土体一般处于软塑一流塑状态;一经扰动后,土粒间结构被破坏,土就处于流动状态.(2)液限变化为 34.8%一 55.2%,塑性指数为15.029.5,液限与塑性指数都高,粘粒含量高,韧性高及干强度高.(3)高压缩性. 压缩系数为 0.511.30NPa,压缩性随液限的增大而增大.结构疏松,矿物颗粒亲水性强,透水性弱,排水不易,沉积年代晚,压密程度较差.木刘树墀,男,1946 年生,高级工程师.1968 年毕业于北京石油学院石油储运专业,现任胜利石油管理局基建处副处长,一直从事油田地面建设,勘察设计技术质量管理工作.通信地址:山东东营济南路 258 号,
5、257000瓣设计瓣石油规划设计 2004 年 5 月 23表 1 东营地区第二层,第五层淤泥质粘土的物理力学性质指标(4)透水性弱, 一般渗透系数约为 1010cnds.当土体中有机质含量较大时,可能产生气泡,堵塞土体通道,降低其渗透性.(5)抗剪强度较低,快剪条件下黏聚力 0.030.15MPa,内摩擦角为 28.在荷载作用下,如果土层排水固结,土的抗剪强度将随有效应力的增大而增加;反之,如果土层没有排水固结条件,随荷载的加大,抗剪强度将随着剪切变形而衰减.(6)承载力低, 静力触探指标为 0.240.70MPa,多数小于 0.50MPa;为 2.410MPa.承载力特征值.为 558Ok
6、Pa,多数小于 70kPa.3 软土的危害淤泥类土具有强度低,压缩性高,透水性差和难于固结等特点,不利于地基固结稳定.在淤泥质土构成的地基上,建(构) 筑物的沉降稳定往往历时较长,可达数年乃至数 1O 年.沉降量过大和持续时间过长,会给建(构) 筑物设计标高的确定和内部设备的安装带来麻烦.如果建(构)筑物的体型较大或复杂,且土层又软硬不均匀,地基将产生较大不均匀沉降,可能导致建(构)筑物开裂破坏或严重影响使用功能等不良后果.基础及地基处理方案1 基础浅埋在埕东一桩西等地区,第一层粉土层底平均埋深为 2.62.9m,第二层淤泥质粘土埋深较浅且厚度大.选第一层粉土作为天然持力层,则第二层淤泥质粘土
7、即为软弱下卧层.建造 6 层以下的一般民用建筑,基础可采用条形基础,应采用基础浅埋的方法;基础置于地下水位以上,同时加强建(构)筑物整体刚度,防止产生较大沉降和不均匀沉降.参照图 1,对于同一建筑物,在基础宽度和刚度相同条件下,A 和 B 基础的埋置深度不同,基础的沉降相差很大.当第一层粉土(硬壳持力层)与2 层淤泥质粘土(软弱下卧层)压缩模量的比值E】/E2 越大,或基础底面至软弱下卧层顶面距离与基础宽度的比值 h/b 越大,都会导致地基压力扩散角变大,从而受软弱下卧层的影响越小,地基与基础的沉降变形越小.A 基础.P.B 基础软弱下卧层图 1 基础埋置深度对比当 d2d1 且 h2h1 时
8、,B 基础的沉降将大于 A基础,可能导致建(构) 筑物产生破坏.因此基础设计时应采用 A 基础,即基础浅埋的方法,同时加强建(构)筑物的整体刚度 .2 复合地基处理当天然地基承载力不能满足设计要求时,必须选择合理的基础类型或进行地基处理.在东营地区,常用的复合地基处理方法是碎石桩和粉喷桩.(1)碎石桩碎石桩属于柔性桩加固地基范畴,以振动和冲击的方法成孔,向孔中填碎石,捣实挤密形成直径较大的挤密桩.桩管打人时产生挤密作用,使周围软土发生挤密固结,从而使土体的压缩性减小,抗剪强度提高.另外碎石桩本身是一个排水通道,有利于饱和软土地基的排水固结和强度增加.碎石桩施工可采用振动沉管,锤击沉管或冲击成孔
9、等成桩方法,成桩直径一般为 300800 一 mm,24 石油规划设计第 15 卷第 3 期瓣设计成桩材料可用碎石,卵石,角砾,砾砂,粗砂,中砂或石屑等硬质材料,泥含量不得大于 5%,最大粒径不宜大于 50mm.振动沉管成桩法施工应根据沉管和挤密情况,控制填石量,提升速度和高度,挤压次数和时间,电机的工作电流等.锤击沉管成桩法施工可采用单管法或双管法,应根据锤击的能量,控制分段的填砂石量和成桩的长度.碎石桩复合地基的成本费用较为经济,但受充填材料不均匀性,施工工艺及施工条件的限制,施工质量和加固效果不容易控制.当置换率不够高时,处理后的地基仍可能产生较大沉降.对于变形要求不严,施工工期较长,大
10、面积地基处理的工程,可选用碎石桩施工.选用碎石桩法加固处理淤泥类土等软土地基时,可与预压法结合采用,加固效果更好.在东营地区,挤密碎石桩复合地基可用于加固淤泥类土,处理后的复合地基承载力比天然地基可提高 0.71.0 倍,工程应用实例数据见表 2.表 2 挤密碎石桩复合地基应用实例(2)粉喷桩粉喷桩是水泥土搅拌法(干法)施工形成的一种介于刚性桩及柔性桩之间,具有一定压缩性的半刚性桩.利用水泥等固化剂和软土之间产生的物理化学反应,使软土硬结成具有整体性,水稳定性和一定强度的优质复合地基.粉喷桩适于处理淤泥类土和含水量较高且承载力特征值不大于 120kPa 的软粘性土等地基,加固深度小于 18m.
11、粉喷桩施工成桩工艺较为简单,成桩直径通常为 500mm,成桩材料一般采用强度32.5 级的普通硅酸盐水泥,按照复喷搅拌方式施工,搅拌均匀,施工速度较快,施工质量容易控制.粉喷桩加固软土技术具有的优点:一是最大限度地利用了原土;二是搅拌时无振动,无噪音和污染,可在密集建筑群中施工,对周围原有建筑物和地下沟管影响较小;三是可根据上部结构的需要,灵活地采用柱状,壁状,隔栅状和块状等加固形式;四是成桩固化剂成本较低,施工简便,造价较低.在相同地质状况和工程施工条件下,粉喷桩复合地基的成本费用稍高于碎石桩复合地基,但远低于钢筋混凝土桩基的成本费用,是一种经济的地基加固处理方法.在严格控制施工质量条件下,
12、粉喷桩复合地基的加固效果较好.工程应用实例数据见表 3表 3 水泥粉喷桩应用实例3 粉喷桩与碎石桩复合地基对比分析(1)挤密碎石桩复合地基承载力特征值比天然地基最大提高约 1.0 倍;粉喷桩复合地基最大提高约 2.0 倍,后者的加固效果相对要好.(2)碎石桩复合地基的成本费用比粉喷桩相对较低,但施工质量不易控制;粉喷桩具有无噪音,无振动,无环境污染和费用低等优点,施工质量较稳定,易于控制.(3)实践应用中,应根据不同的地质条件,建(构)筑物的结构特征及应用功能,分别选取相应的处理方法.东营地区常用的复合地基处理方法为碎石桩和粉喷桩,后者的加固效果相对要好.实际应用中,应根据不同的地质条件,建(构)筑物的结构特征及应用功能,分别选取相应的处理方法.参考文献【11GB50021-2001 岩土工程勘察规范.北京:中国建筑工业出版社,2002【2GB50072002.建筑地基基础设计规范.北京:中国建筑工业出版社,2002【3】史如平,韩选江.土力学与地基工程.上海:上海交通大学出版社,1990收稿日期:2003 一 O819编辑:马三佳
