青島溫莎郡軟基處理方案
化學工業岩土工程****
二〇一三年四月三日
青島溫莎郡專案位於青島市環灣大道以西，跨海大橋南側，場地地理位置優越，交通便利。
根據山東正元建設工程****《青島溫莎郡專案岩土工程勘察報告》：青島溫莎郡專案所在區域為濱海平原地貌，場地主要地勢較為平坦，地表主要為淤泥，其中1-1層吹填淤泥平均厚度為10.72m，10層淤泥質粉質粘土平均厚度為14.
67m。該地質條件不具備土建施工條件且對樁基礎的施工不利，故擬對該區域採用真空預壓法進行軟基處理。
（ 1）《建築地基基礎設計規範》（gb 50007-2002）；
（ 2）《建築地基處理技術規範》（jgj79-2002）；
（ 3）《真空預壓加固軟土地基技術規程》jts147-2-2009；
（ 4）《建築地基基礎技術規範》（dbj13-07-2006）；
（ 5）《地基與基礎工程施工及驗收規範》（gb50202-2002）；
（ 6）《真空預壓法加固軟土地基施工技術規程》（hg/t20578-95）；
（ 7）《土工合成材料應用技術規範》 (gb50290-98)；
（ 8）《塑料排水帶地基設計規程》(ctag02-97)
（ 9）《塑料排水板施工規程》（jtj/t256-96）；
（10）《土工試驗方法標準》（gb/t50123-1999）
（11）《公路軟土地基路堤設計與施工技術》（jtj017-1996）
（12）《交通工程土工合成材料土工格柵》（jt/t480-2002）
（13）《青島溫莎郡專案岩土工程勘察報告》及相關附件。
根據山東正元建設工程****《青島溫莎郡專案岩土工程勘察報告》，本專案主要壓縮層為1-1淤泥層和10淤泥質粉質粘土層。主要土層物理參數列3-1，土體綜合固結試驗壓縮參數列3-2。
表3-1：主要土層物理參數列
表3-2：土體固結試驗壓縮參數列
場地原始平均標高為2m，使用平均標高為6m，在不就沉降的情況需填土4m。填土重度取18kn/m3，不考慮場地使用荷載，總附加荷載為72kpa。壓縮層為1-1層和10層，暫定1-1層厚度10m，10層厚度8m。
根據建築地基處理技術規範中提供的方法計算軟土層的沉降公式：
1)式中, —地基沉降量設計值(m)；
第i層土的厚度(m)；
分別為第i層中點土自重壓力和自重加附加壓力下對應的孔隙比，根據室內壓縮試驗得；
代入公式1，計算沉降量等於142cm，如表3-3所示：
表3-3：天然地基沉降量表
飽和軟土受荷載需要經歷較長時間進行滲流固結，才能完成上述固結沉降量。土層的附加壓力均勻分布時，某一時刻的豎向平均固結度可採用下式進行計算，
2）其中：為固結係數。
m —正奇整數（1,3,5….）
t —固結時間（s）
h—土層豎向排水距離，單面排水時，h為土層厚度。
代入公式2，計算得土層平均固結度見表3-4：
表3-4：平均固結度
根據上述固結沉降及固結度計算結果，若建設期間不對場地進行預處理，考慮填土荷載作用，不同使用年限預估固結沉降見表3-5：
表3-5： 大面積填土區預估沉降量
對於淤泥或淤泥質粘土，常用的用的軟基處理方式有：水泥土復合地基、換土墊層法、強夯置換法、剛性樁復合地基及預壓排水固結法等。
（1）水泥土復合地基是通過噴射和攪拌水泥漿形成水泥土增強體，形成復合地基以提高土體的承載力，減少沉降。而由於本場地淤泥天然含水量為89.6%，塑性指數max（ip）=29.
5>25，且地下水、土具有微腐蝕性，水泥土復合地基成樁效果得不到保證，其適用性有待現場試驗確定。
（2）換土墊層法是採用砂墊層、碎石墊層、粉煤灰墊層等效能穩定、無侵蝕材料做的墊層以提高軟基的承載力，加速其排水固結，但換填深度有限，不適合深厚軟土大面積處理。
（3）強夯置換適用於處理高度飽和的粉土與軟塑～流塑的粘性土地基，通過將夯錘提到高處自由下落形成夯坑，並不斷夯擊坑內回填的砂石等粗顆粒材料，使其形成的密實的強夯置換墩與周圍的混有砂石的夯間土形成復合地基，改善排水條件，提高地基承載力。但是深厚軟土中砂石墩體難以形成，若控制不好較容易形成橡皮土，若大面積處理對後期的樁基施工造成難度。
（4）剛性樁復合地基是在天然地基中設定剛性樁及碎石墊層與土體組成的人工地基。在荷載作用下，土體和增強體共同承擔荷載的作用。利用剛性樁將荷載通傳遞地基深處，減少壓縮層變形，提高基礎承載力，消除軟弱土層引起的不均勻沉降。
（5）預壓排水固結法是在建築物建造前，在建築場地進行載入預壓，使地基的固結沉降基本完成，同時提高地基土強度的方法，適用於處理淤泥質土、淤泥等飽和軟粘土地基。預壓排水法包括堆載預壓法、真空預壓法及真空聯合堆載預壓法。預壓排水法相對其他4種軟基處理方法，造價相對低廉很多。
本專案採用真空預壓覆水法進行地基處理。
預壓法（又稱排水固結法）是處理淤泥質軟基的最常用方法，因其工程造價相對於其他軟基處理方法的造價便宜很多，故預壓法在我國海邊、江邊等軟基區域大規模的採用。
預壓法分為真空預壓法、堆載預壓法及真空堆載聯合預壓法。它們的加固原理相同，僅是施加預壓的載入方式不同。
真空預壓法是加固機理見示意圖3-1，採用密封膜對需要加固的軟基進行密封與大氣隔離，借助射流幫浦抽真空，通過鋪在加固體表面的砂墊層中的管道及垂直排水通道將加固區內的空氣和水抽走，形成真空，在地表砂墊層產生負壓，該負壓通過真空管道及垂直排水通道逐漸向深度方向延伸，並向四周土體擴散，使加固土體內部與垂直排水通道、砂墊層中產生壓差，在此壓差的作用下，土體中的孔隙水不斷由排水通道排出，使孔隙水壓力降低，最終使土體固結壓密。真空預壓加固過程實際上是地下水氣不斷被抽走的同時，真空度不斷向加固土體內傳遞、擴散並在加固土體內形成一定真空負壓和負壓梯度的過程。在整個過程中，土體中產生負的超靜孔隙水壓力，隨著水氣的排除，超靜孔隙水壓力不斷消散，土體有效應力的不斷增加，土體得到加固。
圖3-1： 真空預壓法示意圖
根據目前的工程經驗，膜下真空度可維持610～730mmhg，即80～95kpa左右。一般取80kpa作為設計荷載。由於真空預壓時土體不會產生剪應力，因此即使真空荷載一次性施加上去，地基土也不會發生剪下破壞。
通常真空預壓法施工時，會對密封膜上進行覆水，其作用有：一是保證密封膜的密封效能，另外適當的覆水可以提公升處理後的地基承載力，且有縮短工期的作用。
真空預壓法施工工藝流程圖如圖3-2所示。
圖3-2：真空預壓法施工工藝流程圖
真空預壓法施工主要施工工序有整平場地(整平場地不但要對場地進行平整，平整的同時還需清除障礙物，而且需根據現場條件確定是否需要採用例如鋪設土工格柵等輔助措施以保證後續施工的工作面)、密封牆打設（因場地西北側含1-2層中粗砂層，為保證土體的密封性，必須進行密封牆的打設）、砂墊層施工、塑料排水板打設、埋設監測儀器、鋪設真空濾管、開挖壓膜溝、鋪設密封膜、抽真空。
因本專案地質特殊，施工前必須參照勘察報告進行探孔，以便確定密封牆和塑料排水板的打設深度。
真空預壓法施工時，周圍土體由於產生收縮變形而開裂，裂縫一般平行於加固區的邊線。隨著時間的增長，土體固結度的提高，裂縫也在發展，逐漸變大加深。當真空度的影響達到地表造成邊界孔隙水壓力降低時，加固區邊界的水位在大氣壓力的作用下將下降以達到平衡狀態。
預壓區周圍的土產生只向預壓區的側向變形。故處理區域周圍若有建築物，需採用適當的保護措施。
本專案規劃用地面積為5.5hm2，因11#樓、12#樓、1#樓、3 #樓及幼兒園不做真空預壓處理，本專案真空預壓法設計施工面積為37107m2。現分為4個分割槽，分割槽圖如圖5-1。
各分割槽面積見表5-1。
圖5-1：分割槽圖
表5-1： 分割槽面積表
根據現有勘察資料，對含有中粗砂1-2層的處理邊界需要打設密封牆，主要分布邊線為ae、eg和cp邊，施工時需要進行探孔，以便確定密封牆打設具體的位置。
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