深層攪拌加固地基發(fā)生沉降的原因及預(yù)防措施
關(guān)鍵詞：深層攪拌，加固地基，沉降
近年來(lái)，隨著建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，可供選擇的良好地質(zhì)建筑用地日益減少，許多建筑工程只能建在相對(duì)較差的地基上，其中，有一部分屬于湖沼相沉積的軟弱地基。為保障建筑物的安全和正常使用，對(duì)類似地基，多采用加固成本相對(duì)較低的深層攪拌加固法進(jìn)行地基加固，在許多工程上都取得了良好的效果。但有的工程施工結(jié)束后建筑物卻發(fā)生較大沉降，嚴(yán)重影響了工程的使用效果，甚至危及到建筑物的安全。作者長(zhǎng)期從事工程樁基檢測(cè)工作，接觸此類工程較多，本文根據(jù)多年工作實(shí)踐所積累的經(jīng)驗(yàn)和形成的認(rèn)識(shí)，對(duì)有關(guān)深層攪拌加固地基發(fā)生沉降的原因，從以下幾方面進(jìn)行分析。
1、加固方法的適用與否，是建筑物安全與否的首要條件
《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79－91）對(duì)深層攪拌法的適用性作了明確規(guī)定：“適用于處理淤泥泥質(zhì)土、粉土和含水量較高且地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值不大于120kpa的粘性土等地基。當(dāng)用于處理泥炭土或地下水具有侵蝕性時(shí)，宜通過(guò)試驗(yàn)確定其適用性。”但有的工程雖知其地基土存在泥炭、草煤等有機(jī)質(zhì)含量高的下臥軟弱地層，由于受資金、工期等因素的制約，在未經(jīng)試驗(yàn)的前提下，仍直接采用深層攪拌法進(jìn)行加固。結(jié)果由于水泥與泥炭、草煤的不相溶性，造成泥炭、草煤層的樁身強(qiáng)度較低，樁身強(qiáng)度成“串珠”狀，樁身應(yīng)力傳遞不連續(xù)。此類深層攪拌加固地基在下臥泥炭、草煤埋深不大時(shí)，在進(jìn)行加固地基承載力檢測(cè)時(shí)易發(fā)現(xiàn)加固效果差而及時(shí)更改基礎(chǔ)；但對(duì)于下臥泥炭、草煤埋深稍大，檢測(cè)時(shí)由于受上部“硬殼”地層的影響，試驗(yàn)應(yīng)力反映深度有限，往往不易發(fā)現(xiàn)下臥泥炭、草煤地層對(duì)建筑物的影響。當(dāng)建筑物施工結(jié)束后，由于建筑物的應(yīng)力反映深度遠(yuǎn)大于試驗(yàn)應(yīng)力反映深度，使下臥泥炭、草煤地層壓縮，從而造成建筑物有不同程度的下沉。
2、基礎(chǔ)面積（寬度）的合理與否，是檢測(cè)結(jié)果安全與否的關(guān)鍵條件
目前，深層攪拌加固地基多數(shù)要求檢測(cè)“復(fù)合地基”承載力，而檢測(cè)時(shí)又分“單樁復(fù)合地基”和“多樁復(fù)合地基”檢測(cè)。根據(jù)規(guī)范關(guān)于“單樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)的壓板可用圓形或方形，面積為一根樁承擔(dān)的處理面積；多樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)的壓板可用方形或矩形，其尺寸按實(shí)際樁數(shù)所承擔(dān)的處理面積確定”的具體規(guī)定，檢測(cè)所用壓板面積均按檢測(cè)樁數(shù)所承擔(dān)的“面積”確定，但這“面積”又與其基礎(chǔ)面積（寬度）密切相關(guān)，且往往對(duì)檢測(cè)結(jié)果的安全與否起著至關(guān)重要的作用。原因是檢測(cè)換算用的“面積”是根據(jù)施工置換率而得，施工置換率又是根據(jù)基礎(chǔ)面積“寬度”換算而得（即施工置換率，壓板面積、承載力），因此，當(dāng)基礎(chǔ)面積（寬度）不合理（一般偏�。⿻r(shí)，依此檢測(cè)所得結(jié)果是可想而知的。當(dāng)基礎(chǔ)面積（寬度）偏小時(shí)，施工置換率m就偏高，試驗(yàn)壓板面積就偏小，試驗(yàn)所得承載力就呈現(xiàn)偏高的假象，給基礎(chǔ)設(shè)計(jì)提供的是不可靠的參數(shù)，就有可能留下安全隱患。
3、加固處理范圍的合理與否，是建筑安全與否的必要條件
《工程地質(zhì)手冊(cè)》中對(duì)地基土承載力的定義為：所謂地基承載力是指地基受荷后塑性區(qū)限制在一定范圍內(nèi)，保證不產(chǎn)生剪切破壞而喪失穩(wěn)定，且地基變形不超過(guò)容許值時(shí)的承載力。這說(shuō)明只要能滿足“定義”要求，其承載力值是正確的。然而，目前地基處理的設(shè)計(jì)施工中，一般只注意“基礎(chǔ)范圍內(nèi)”的加固處理（雖然符合有關(guān)處理要求），往往忽略基礎(chǔ)以外的地基土強(qiáng)度，也就是忽略了地基土的強(qiáng)度差，因而形成在處理的“基礎(chǔ)范圍內(nèi)”地基土的強(qiáng)度和變形均滿足要求，但實(shí)際受荷時(shí)由于外圍地基土強(qiáng)度低，對(duì)加固基礎(chǔ)的“約束”力小，起不到側(cè)向“幫忙”的作用，從而導(dǎo)致剪切（加固地基與外圍地基土間的剪切，并非加固基礎(chǔ)范圍內(nèi)的剪切）變化。顯然，這可能會(huì)問(wèn)，加固基礎(chǔ)不是經(jīng)過(guò)檢測(cè)嗎？是的，但檢測(cè)一般僅局限于加固范圍內(nèi)的局部，由于加固范圍地基土強(qiáng)度較外圍高，且相互連接成一個(gè)“整體”，因而在試驗(yàn)時(shí)，由于加固基礎(chǔ)間的相互“幫忙”，加之試驗(yàn)荷載遠(yuǎn)小于建筑荷載，因而試驗(yàn)時(shí)不可能使加固基礎(chǔ)與外圍地基土發(fā)生剪切。但建筑物施工后，由于受荷是整個(gè)加固基礎(chǔ)，因而也就沒(méi)有加固基礎(chǔ)間相互“幫忙”的條件，這時(shí)應(yīng)由外圍地基土給予“幫忙”或?qū)庸袒A(chǔ)進(jìn)行“約束”。因此，本人認(rèn)為，軟弱地基上的基礎(chǔ)加固處理應(yīng)比基礎(chǔ)略寬，以便達(dá)到地基土的強(qiáng)度平衡。
4、基礎(chǔ)施工條件與檢測(cè)條件是否一致，是建筑安全與否的重要條件
4.1深度
“規(guī)范”和“規(guī)程”均指出，試驗(yàn)“壓板底高程應(yīng)與基礎(chǔ)底面設(shè)計(jì)高程相同”，充分指明了試驗(yàn)與實(shí)際之間深度一致的重要性。一般情況下，試驗(yàn)深度（高程）均由業(yè)主根據(jù)設(shè)計(jì)提供，但有這種情況，提供的試驗(yàn)深度小于實(shí)際基礎(chǔ)施工深度，都改變了試驗(yàn)時(shí)的條件，從而改變了試驗(yàn)值，也導(dǎo)致安全隱患。這種深度條件變化導(dǎo)致的事故尤在“硬殼”層薄的軟弱地區(qū)較為明顯。
4.2濕度
一般情況下，檢測(cè)時(shí)地基土一般都未受外界條件影響，但基礎(chǔ)施工時(shí)，由于自然降雨或地表水流入，基坑內(nèi)地基土往往受積水長(zhǎng)時(shí)間浸泡，一方面在擾動(dòng)深度內(nèi)改變了原土結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致地基土發(fā)生軟化，另一方面一定深度內(nèi)改變了原土層的固有效重度，從而降低了承載力。
4.3潛水位
《工程地質(zhì)手冊(cè)》第九篇第四章第二節(jié)關(guān)于潛水位的升降及引起的巖土工程問(wèn)題中指出：“在建筑工程的地基內(nèi)、地下水位的升降變化對(duì)建筑工程的影響很大：①當(dāng)?shù)叵滤坏纳底兓辉诘鼗A(chǔ)底面以上某一范圍內(nèi)發(fā)生變化時(shí)，此時(shí)對(duì)地基基礎(chǔ)的影響不大，地下水位的下降僅稍增加基礎(chǔ)的自重。②當(dāng)?shù)叵滤辉诨A(chǔ)底面以下壓縮層范圍內(nèi)發(fā)生變化時(shí)，就能直接影響建筑物的穩(wěn)定性。若水位在壓縮層范圍內(nèi)上升，水浸濕、軟化地基土，使其強(qiáng)度降低，壓縮性增大，建筑物就可能產(chǎn)生較大的沉降變形，尤其是對(duì)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的濕陷性黃土等更為嚴(yán)重。若水位在壓縮層范圍內(nèi)下降時(shí)，巖土的自重應(yīng)力增加，可能引起地基基礎(chǔ)的附加沉降。如果土質(zhì)不均或地下水位的突然下降，也可能使建筑物發(fā)生變形、破壞。”由此可見(jiàn)，檢測(cè)時(shí)的地下水位與施工期間和施工結(jié)束后地下水位，對(duì)建筑物的安全起著至關(guān)重要的作用。
5、結(jié)語(yǔ)
綜上所述，采用深層攪拌加固法進(jìn)行基礎(chǔ)范圍內(nèi)處理的復(fù)合地基，其建筑物的安全與設(shè)計(jì)、施工、檢測(cè)相互關(guān)聯(lián)，無(wú)論何環(huán)節(jié)不當(dāng)，都可能會(huì)給建筑安全留下隱患。因此，為減小和消除隱患，從檢測(cè)角度出發(fā)，應(yīng)須認(rèn)真了解有關(guān)設(shè)計(jì)、施工及地質(zhì)資料。若地基土相對(duì)單一，且施工置換率不高（置換率≤20%）時(shí)，可采用單樁復(fù)合地基檢測(cè)；若地基土變化較大，存在泥炭、草煤等軟弱地層，且施工置換率偏高（>20%）時(shí)，應(yīng)盡可能采用雙樁或多樁復(fù)合地基檢測(cè)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。
參考文獻(xiàn)：
[1]工程地質(zhì)手冊(cè)編寫委員會(huì)•工程地質(zhì)手冊(cè)（第三版）；
[2]地基處理手冊(cè)編寫委員會(huì)•地基處理手冊(cè)（第一版）；
[3]JGJ79－91•建筑地基處理技術(shù)規(guī)范；
[4]YBJ225－91•軟土地基深層攪拌加固法技術(shù)規(guī)程
