河岸场地某工程地基处理方案分析

肖吉松 耿荣华 李春辉

(青岛纬测地理信息有限公司，山东 青岛 266431)

靠近河流的河岸场地，通常因其地质条件复杂，岩土层性状差，地下水丰富，多存在填土层、软土层、液化土层等工程建设不利因素，造成工程施工难度大、成本高、工期长，在地基处理和基础工程方面这些不利条件造成的影响尤为明显，甚至使建设成本与施工工期成倍增加，本文依托青岛市黄岛区张家楼镇某河岸场地工程的地质条件和特点，分析了几种该地区常用的地基处理方法，并根据工程实际情况提出了相对合理的处理方案。

1 河岸场地地质条件分析

通过地质调查及地区工程经验发现，近河岸场地的岩土层分布和地质情况存在一定的共同点和特殊性，简述如下。①其地貌类型多为冲积平原，且地势较平坦，起伏不大；②第四系土层分布较厚，下部基岩埋藏较深，且第四系土层中多存在液化土、淤泥或淤泥质土、有机质土等；③受人类活动影响较大，多经回填、倒运、耕种等人工改造；④地下水埋藏较浅，水量丰富，与河流的水力联系密切，受季节性降水影响较大；⑤地基均匀性与场地稳定性差，岩土层压缩性大，未经严格处理极易产生基础沉降。河岸场地的这些特点，给工程建设活动造成了很多困难和挑战，为避免河岸场地的这些问题，设计人员通常选择桩基础，但桩基础的施工工期长、成本高，对于结构简单、承载力要求较低的建筑物往往产生较大的资源浪费。

2 工程案例

2.1 工程概况

青岛市黄岛区张家楼镇某厂区建设工程，该工程包含两栋2层大跨度厂房，高度15.5m，一栋5层办公楼，高度20.85m，厂房及办公楼均为框架结构，独立基础，设计承载力特征值要求不小于200kPa，拟建厂房内包含大型冷库，要求对地基变形量进行严格控制。该场地西侧、北侧为城市道路，南侧为邻区厂区，东侧为生态景观河流，严禁废水排放和施工污染，河流宽度约50.0m，深度8.0m，常年蓄水，年平均水深2.0m。场地东侧边界线与河岸垂直距离约4.0～6.0m。

该河岸场地为冲积平原地貌，后经人工回填改造，场区地面较平坦，地面标高最大值16.52m，最小值13.93m，地表相对高差最大2.59m。

2.2 工程地质条件

依据勘察单位提供的勘察报告，场地环境类型为Ⅱ类，场地地下水类型主要是孔隙潜水，赋存于第四系土层孔隙中，富水性强、连续、水量大，稳定水位埋深0.5～2.3m，稳定水位标高12.63～14.52m，水位年变化幅度约1.5m，近3～5年最高水位约为15.0m。

该场地地质条件复杂，揭露的主要地层包含9层，上部为第四系土层，包含填土、粉质黏土、淤泥质粉质黏土、砂土，下部为风化花岗岩，埋藏较深。所包含的各岩土层及其力学性质的评价见表1。

3 地基处理方案分析

根据该地区的工程经验及本河岸场地的地质条件，综合考虑了4种该地区常用的地基处理方式进行论证和分析，比对其施工特点和适用性。

3.1 换填垫层法

换填垫层适用于浅层软弱土层或不均匀土层的地基处理，从技术可行性因素考虑及结合拟建场区周边环境，换填垫层法施工可行[1]。相比其他地基处理方法具有施工简便、费用低廉的特点，适用于埋深较浅、便于开挖施工的场地[2]，另外换填垫层法对周边环境的影响较小，污染小。

该工程可选用级配砂石对①层素填土进行换填，换填压实后保证压实系数λ﹥0.97，承载力特征值fak可达200kPa以上，满足设计承载力要求。但该场地存在③-1淤泥质粉质黏土层，为软弱下卧层，该层后期易产生固结沉降，应进行处理。若采用换填垫层法对该层进行处理，则换填深度达到3.00～7.50m，十分不经济，应作为备选方案。

表1 岩土层力学性质表

3.2 强夯法

强夯法处理地基适用于碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。强夯法具有加固效果显著、适用土类广、设备简单、施工方便、节省劳力、施工工期短、节约材料、施工文明和施工费用低等优点。从技术可行性因素考虑及结合拟建场区周边环境，强夯法施工可行。

但该场地水位较高，稳定水位埋深0.5～2.3m，强夯法施工前必须先进行降水。场地内②-1层中粗砂，④粗砂层均为强透水层，且地下水丰富、连续、水量大，为保证较好的降水效果，需增加止水帷幕或采用降水井降水，因降水施工工期长，费用高，难度大，固强夯法在该场地条件下应作为备选方案。

3.3 水泥土搅拌桩复合地基

水泥土搅拌桩适用于处理正常固结的淤泥、淤泥质土、素填土、黏性土、粉土、粉细砂、中粗砂、饱和黄土等土层[1]。从技术可行性因素及场地岩土工程条件考虑，水泥土搅拌桩施工可行。

水泥土搅拌桩受施工工艺限制，施工过程中可能会产生大量的废弃泥浆，须作好泥浆外运和处理工作，水泥土拌合过程中也会产生粉尘污染，场地东侧距离河岸最小距离只有4.0m，一旦出现施工不当或跑浆、漏浆问题，不可避免对河流造成污染。水泥土搅拌桩地基处理方案应慎重选用。

3.4 CFG复合地基

CFG复合地基适用于处理黏性土、粉土、砂土和自重固结已完成的素填土地基。选择处理拟建建筑物基础部分，可选择第⑤层强风化花岗岩为持力层，与桩间土体形成复合地基。选用CFG桩进行地基处理，可以有效地对软土层进行加固、消除砂土层的液化可能性，同时对地基进行加固。结合拟建场区周边环境及地层情况CFG复合地基处理方法可行。

4 CFG复合地基处理方案设计

根据本次勘察资料，桩长范围内有填土、粉质黏土、中粗砂、淤泥质粉质黏土、粗砂、全风化花岗岩，成桩过程中容易出现漏浆、缩径等事故，但可通过提前对各土层进行适当有效加固处理及增加钢护筒长度等有效措施进行解决，人工填土层可采用强夯或换填压实处理。

(1)CFG桩设计参数的选用

岩土工程勘察报告提供的各岩土层有关地基技术参数见表1。

结合地区经验，初步确定CFG桩桩径500mm，桩间距1.2m，正三角形布桩，桩端进入持力层不小于1m，处理后桩间土承载力特征值可取②层粉质黏土天然地基承载力特征值，按140kPa取值。

(2)单桩承载力

以办公楼地层情况为例，桩端至⑥层强风化花岗岩，处理深度约11.0m；单桩水泥掺入量15%～17%，估算单桩承载力特征Ra值约为440kN。

(3)桩身强度验算

(4)复合地基承载力

初步估算时按下式进行计算。

经计算，复合地基承载力特征值为435kPa。

(5)复合地基变形计算[3]

复合地基沉降计算依据下述公式。

依据初步设计参数，计算地基处理深度范围内的变形量，最不利情况下变形量最大值为s=79.48mm，满足规范要求。

通过CFG复合地基处理方案的初步设计，该方案处理后的地基承载力与变形量均能满足拟建物的设计要求。

5 结语

河岸场地一般地质条件复杂，岩土层力学性质差，地下水丰富，存在多种工程建设不利因素，为基础方案设计和施工带来很多难题，因此河岸场地通常选择桩基础进行设计和施工，但桩基造价高、工期长，容易产生资源浪费。通过对本案例的场地条件和常用的地基处理方法进行深度分析，提出选用CFG桩地基处理方案，该方案造价低、施工快，经初步设计可以在河岸场地应用，并取得较好的地基处理效果。