复合地基技术在地基处理中的应用研究论文
[摘要]结合大连北良公司在北良港淤泥吹填区建设一座轻钢结构火车铁路罩棚的工程实例，通过对建设前期吹填区软弱地基加固、建设完工后进行沉降观测以及对局部沉降基础进行加固的跟踪调查和分析，总结设计、施工和检测等实际经验。
[关键词]加固工程调查分析复合地基
一、基本概况
大连北良港位于大连市经济技术开发区大孤山，是国家建设东北粮食走廊的重要港口。北良港火车铁路罩棚是国家粮食储备库的重要组成部分，为节省占地面积和投资，该罩棚选址在北良港东侧护岸后方淤泥吹填区。1997年，经回填开山石渣与淤泥简单拌和后形成场地。2002年，经过人工处理后，在该场地上建设了一座轻钢结构火车铁路罩棚，净跨度60米，长度484米，檐高8米。
由于罩棚在近几年的使用过程中局部柱基础持续出现沉降，虽经两次抬升钢结构基础处理，但平均每月仍有沉降近2厘米，为彻底治理该建筑物的基础沉降问题，保证结构安全稳定，研究采用刚性桩复合地基技术进行基础加固。
（一）吹填场地地质条件
场地附近地形已经人工回填改造，现地形较平坦，东部和西部略高，中间地带略低，最大高差4.33米，原地貌为潮间带。
通过勘察结果可知，该处场地不良地质现象，主要为近期填海的素填土层，厚度较大，物质组成不均，粒径变化大，均匀性差，回填时间短，约4年左右，完成部分固结。尤其该层土中间有吹填土软弱夹层，东北部排水固结较好，在西南仍呈软可塑状态，其工程性质不良。地下水主要为海水，受潮汐影响，地下水位在1～3m之间，含水层为素填土及素填土及素填混吹填土层，透水性不均匀。
（二）地基处理的重点
建筑物的结构、荷载和体型的特点是：大跨度的轻钢结构，结构荷载小，水平荷载大，建筑体型特大，地面荷载为大面积堆载等特点，因此结构作用产生的基础沉降较小，但地面有大面积堆载50kN/m2，它的变形影响，超过基础底面范围，因此，柱下地基应考虑减少基础附加沉降与地面沉降协调。
根据建筑物的结构特点，应采取加固措施，减少建筑物主体不均匀沉降和地面的沉降。该场地主要是由于有吹填土存在，尤其尚未固结的吹填土，才形成不良地基，因此应首先解决吹填土的处理。
吹填土的分布，在本场地勘察结果揭示出有软弱土层的分布。处理方案的重点应放在处理部分淤泥土层的`地段，分出主次，先治淤，治淤区又分一般与重点，淤泥处理好了，场地也就稳定了。
（三）地基处理方案
考虑到上部第一层土回填时间3～4年，只完成部分固结，第二层土也只完成部分固结，考虑场地为大面积堆载造成附加沉降，因此应对第一层土上部范围及第二层土相应部分进行加固，以加强场区地基整体稳定性，根据勘察报告，场区第一层土埋深局部较深，其余大部分埋深在地表下3～7m范围内，而层土为局部分布。工程地质勘察报告揭示1±fk=120kPa土层厚度不大，多分布在地表下3～7m范围内，而第fk＝80kPa土层，均较厚且距地表较近。根据本工程特点及充分考虑在经济和可靠前提下制定不同区段采用不同方案：
（1）在主体仓房柱基轴线下以轴线为中心，左右12m范围内采用2000kN·m能量夯碎石土墩。
（2）在土埋藏深度较浅且厚度较厚处采用碎石桩复合地基，夯击能量为2000kN·m。
（3）对仓房轴线外延8m范围内，采用1200kN·m能量进行强夯处理，堆场及道路按强夯处理。
二、铁路罩棚地基加固
（一）铁路罩棚地基加固方案
经分析，在铁路罩棚建设前的地基加固处理工作总体上是有效的。但局部地区淤泥等软弱夹层较厚，碎石加固桩与罩棚地基基础不完全对应，经加荷载使用后，淤泥等软弱土层继续沉降，至今未完成固结，因此部分基础持续沉降。要完全达到固结还需要10～20年，对罩棚的正常使用极为不利，因此急需要进行地基加固处理。决定采用刚性复合桩基进行永久加固。具体方案如下：在基础沉降较严重的16′～18′柱基础下设置刚性复合桩基，即在每个基础下方南北各1m处设置一个直径为50cm的钢筋混凝土桩，桩身穿过淤泥质软弱夹层，以中风化岩层上部的原状碎石土层或已基本固结的回填土层作为持力层，两根桩的桩头设置3×1m承台，承台厚度60cm，柱基础就作用在该承台上。
（二）铁路罩棚地基加固桩基施工
铁路罩棚沉降基础加固桩基设计桩径为50cm，桩长约10m。由于基础下回填土层中有淤泥质软弱夹层，且地下水与海水连通，故难以采用人工挖孔桩，施工时采用机械冲积成孔，泥浆护壁。
施工时，先进行了试桩施工，桩位设置在16’柱基础北侧，桩位中心距柱基础中心1m，由于受钢结构罩棚净空（6m）限制，采用了小支架冲击钻机，在刚开始的4～5m成孔较为顺利，抽渣筒排渣后及时补给泥浆。但接下来施工时遇到了淤泥层，进尺1m多时出现塌孔，撤出护筒和钻机后，用粘土和碎石块回填孔洞，再次进行冲击成孔施工，进尺至10m左右时，又出现大量淤泥，抽渣筒抽出淤泥后立即回填碎石，反复操作，又进尺约5m时，大量淤泥涌出，出现塌孔。后来的一次试验也是失败的。
根据试桩情况分析，该部位软弱夹层中的淤泥层较厚，受地下水影响，始终处于饱和状态，未固结，流动性强，如果继续按此方案施工，淤泥的流动后很可能影响到周边基础的地基稳定性，因此研究决定停止用此方案施工。在寻找到更有效的解决方案之前，不能对地基深层泥质进行扰动，以免影响罩棚整体稳定性。
三、结论
（一）在铁路罩棚建设前的地基加固处理是必要的，总体上说也是有效的。局部地区淤泥夹层较厚，在使用过程中加荷，淤泥层继续沉降，至今未完成固结，因此部分基础持续沉降。
（二）碎石加固桩与罩棚基础不完全对应，局部应力没集中在碎石加固桩上，使得罩棚基础随地基固结而下沉。
（三）对于场区内较厚的淤泥夹层，要完全固结达到一定承载力，还需要10～20年，因此要进行地基加固处理，应采用采用刚性复合桩基进行永久加固。
参考文献：
[1]龚晓南，复合地基，杭州.浙江大学出版社，1992.
[2]龚晓南，21世纪岩土工程发展展望，岩土工程学报，2002，22（2）.
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