李濤，王健，楊偉光

摘要：南水北調(diào)中線天津干線工程是國(guó)家大型跨流域調(diào)水工程的重要組成部分，它沿途155km范圍內(nèi)經(jīng)過(guò)各種地形地貌及各種不同的施工地質(zhì)條件。所以，在施工中遇到了大量的不良地基型式，這些不良基地基本包括了常見(jiàn)的各種不良地基，在實(shí)踐過(guò)程中針對(duì)不同的地基型式采用不同的處理策略和方法，為工程順利實(shí)施提供了有力的保障。這些處理策略和方法也經(jīng)過(guò)了實(shí)踐的檢驗(yàn)，取得了較好的效果。
關(guān)鍵詞：南水北調(diào)中線，天津干線，不良地基，地基處理，基礎(chǔ)置換，震密壓實(shí)
Abstract: the main project of south-to-north water transfer project is a national large tianjin inter-basin diversion project is the important component of it along the way 155 km range through a variety of landform and all kinds of different construction geological conditions. So, in construction, met a lot of bad foundation type, these bad base including the basic common all kinds of bad foundation, in the process of practice of the foundation for different types of different processing the strategies and methods for engineering implementation provide strong guarantee. These treatment strategies and methods also passed the test of practice, and good results have been achieved.
Keywords: south-to-north water transfer project, tianjin main, bad foundation, foundation treatment, basic replacement, earthquake dense compaction


中圖分類號(hào)：TU74    文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A     文章編號(hào)：

引言
南水北調(diào)中線天津干線全線采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土無(wú)壓箱涵接有壓箱涵全自流結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，屬于地下隱蔽性工程，它的施工必須進(jìn)行長(zhǎng)距離大范圍的基坑開(kāi)挖。由于設(shè)計(jì)箱涵底板高程平均在地面高程以下5~15m，屬于深基坑開(kāi)挖。在基坑開(kāi)挖至設(shè)計(jì)高程后，需要對(duì)地基進(jìn)行承載力測(cè)試和地基綜合性能驗(yàn)收。在基礎(chǔ)的測(cè)試和驗(yàn)收過(guò)程中不可避免的遇到了各種不良地質(zhì)結(jié)構(gòu)和不利于工程施工及工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的不良地基。筆者結(jié)合多年的天津干線施工地質(zhì)工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)天津干線施工過(guò)程中遇到的各種不良地基型式進(jìn)行整理，并對(duì)各種不良地基作用提出處理策略和方法。
工程概況
南水北調(diào)中線天津干線工程西起河北省徐水縣西黑山村西北，東至天津市外環(huán)河曹莊泵站，途經(jīng)河北省、天津市的11個(gè)區(qū)縣到達(dá)天津，全長(zhǎng)155.352km[1]。天津干線基本呈自西向東展布，工程起點(diǎn)高程約65.00m，終點(diǎn)高程約0.00m，總體高差65.00m。采用鋼筋混凝土地下箱涵結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)從西黑山進(jìn)口閘到天津外環(huán)河出口閘的自留引水方案。
天津干線不良地基類型
在南水北調(diào)中線天津干線的工程實(shí)踐中，遇到了大量的不良地基型式，如：濕陷性黃土、有機(jī)質(zhì)土、軟弱土體、彈簧土、可液化性土等類型，也遇到了像古井、古河道、古墓、地下孔洞、貝殼層等不良地基類型，筆者把這些不良地基進(jìn)行了歸納，大體有以下幾類：
3.1濕陷性黃土地基
濕陷性黃土是指在一定壓力作用下受水浸濕時(shí)，其結(jié)構(gòu)迅速破壞，并發(fā)生顯著的附加下沉的黃土及黃土狀土[3]。黃土狀壤土作為失陷性黃土的一種，具備濕陷性黃土的一切特性，在工程實(shí)踐中被認(rèn)為是不良的工程地基，應(yīng)該采取相應(yīng)的處理措施來(lái)改變其工程地質(zhì)不良特性。據(jù)天津市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院天津干線工程地質(zhì)勘察成果，天津干線第一設(shè)計(jì)單元即西黑山至有壓箱涵段樁號(hào)XW0+000~XW11+200段范圍內(nèi)分布有黃土狀壤土，層底高程（1985國(guó)家高程基準(zhǔn)）在22~64m范圍內(nèi)，深度在0~12m范圍內(nèi)，該層黃土狀壤土屬于自重性濕陷性黃土狀壤土，如果直接作為天津干線箱涵的地基，其危害性和破壞性不言而喻。
3.2有機(jī)質(zhì)土地基
有機(jī)質(zhì)土體是一種分布范圍廣泛但成因多樣的一種土體，其特性是富含大量的有機(jī)質(zhì)，顏色成黑色、褐黑色、灰黑色等，有臭味，能發(fā)現(xiàn)生物體的遺跡或具有有機(jī)體結(jié)構(gòu)。遇水強(qiáng)度會(huì)明顯降低，產(chǎn)生一定的膨脹性；長(zhǎng)期浸水時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)變成淤泥質(zhì)土或淤泥，產(chǎn)生較大沉降。失水之后又會(huì)重新穩(wěn)固，產(chǎn)生新的力學(xué)狀態(tài)；暴露在陽(yáng)光和空氣中時(shí)體積會(huì)發(fā)生較大的收縮，產(chǎn)生明顯的裂隙；這種土體直接與建筑物底板接觸時(shí)，在空氣充足的狀態(tài)下，產(chǎn)生新的微生物群落，進(jìn)而腐蝕變質(zhì)，最終喪失強(qiáng)度，同時(shí)對(duì)建筑物產(chǎn)生一定的腐蝕性。在工程實(shí)踐中這種土體被視為不良地基，應(yīng)盡量避免做基礎(chǔ)持力層或與建筑物直接接觸。在南水北調(diào)天津干線的施工過(guò)程中在第四設(shè)計(jì)單元樁號(hào)XW95+000的下游，時(shí)常會(huì)發(fā)現(xiàn)此類地基，埋深位置有時(shí)直接在箱涵底板高程位置，應(yīng)該采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理。
3.3軟土地基
軟土是指天然含水量大于液限，天然孔隙比大于或等于1.0，壓縮系數(shù)a1-2大于0.5Mpa-1的,不排水抗剪強(qiáng)度c小于20kPa的細(xì)粒土，它包括淤泥、淤泥質(zhì)土、泥炭、泥炭質(zhì)土體。成因多為濱海相、泄湖相、溺谷相和三角洲相[4]，該土體常見(jiàn)海生生物殘骸。具有觸變性、流變性、高壓縮性、低強(qiáng)度、低透水性、不均勻性等工程地質(zhì)性能。作為建筑物地基時(shí)強(qiáng)度較低且易產(chǎn)生不均勻沉降，在工程實(shí)踐中被視為不良地基類型，應(yīng)進(jìn)行不要的地基處理。在天津干線的施工過(guò)程中，在保定市二段、廊坊市段、天津市Ⅰ段、天津市Ⅱ段的局部地段均發(fā)現(xiàn)此類地基的出現(xiàn)，埋深位置多在箱涵底板之下1.0~5.0m范圍內(nèi)，在工程施工時(shí)應(yīng)采取必要的措施處理。
3.4其他缺陷性地基
處于對(duì)建筑物的安全角度考慮，理想的地基應(yīng)該是平整、土質(zhì)均一的土體組成，凡是非理想的、存在一定缺陷的地基型式，也都認(rèn)為是不良的地基型式。在天津干線的施工過(guò)程中，除了以上幾種不良地基類型之外，還存在天然地基被破壞、土質(zhì)嚴(yán)重不均一的結(jié)構(gòu)型式。如：古井殘骸、古墓殘冢、堆積較厚的的貝殼層、古河道遺跡、古植物殘骸、地下空洞、人工探孔遺跡等類型。這些型式的缺陷性，使得天津干線的局部地基，出現(xiàn)復(fù)雜的不穩(wěn)定性和不確定性。
各種不良地基處理策略及方法
4.1濕陷性黃土地基的處理
清除置換法：當(dāng)濕陷性黃土分布在建筑物基底影響范圍內(nèi)時(shí)且失陷量較大的，清除濕陷性黃土本身。采用人工填土進(jìn)行置換。人工填土可以選擇天然的粘性土或者人工的灰土（三七灰土、二八灰土），進(jìn)行人工拌合后，逐層碾壓回填至建筑物基底，碾壓過(guò)程要受確切的壓實(shí)度控制。回填結(jié)束后要進(jìn)行承載力原位測(cè)試，以判斷回填效果是否滿足設(shè)計(jì)要求。
擠密樁穩(wěn)固法：當(dāng)濕陷性黃土滿足擠密樁施工條件時(shí)，可以選擇擠密樁穩(wěn)固法進(jìn)行處理。擠密樁穩(wěn)固法的處理終點(diǎn)在于選擇合適的樁徑及樁密度。
強(qiáng)夯法：強(qiáng)夯發(fā)適用于遠(yuǎn)離居民生活區(qū)的場(chǎng)地作業(yè)，強(qiáng)夯的范圍應(yīng)大于建筑物基礎(chǔ)范圍，擴(kuò)寬可從基礎(chǔ)外援起增加擬加固深度的1/3~1/2距離，并不小于3m[3]。
其他復(fù)合地基法：主要為各種形式的樁基礎(chǔ)配合其他的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)型式。如：靜壓樁、鉆孔灌注樁等配合承臺(tái)設(shè)計(jì)等情況。
4.2有機(jī)質(zhì)土地基的處理
有機(jī)質(zhì)土地基的處理可以針對(duì)有機(jī)質(zhì)土的分布層位和深度選擇合適的處理方法，一般而言，有機(jī)質(zhì)土體如果離開(kāi)基礎(chǔ)對(duì)地基的影響深度，可以不做處理。當(dāng)有機(jī)質(zhì)土直接接觸建筑物或埋深在建筑基底深度影響深度范圍內(nèi)，則要進(jìn)行處理。在正常沉積的地層中，有機(jī)質(zhì)土體的厚度一般不會(huì)超過(guò)1m，除非是古沼澤相沉積時(shí)厚度會(huì)比較厚。這種情況所采用的處理方法就是地基置換。即清除有機(jī)質(zhì)土體，之后采用人工填土進(jìn)行回填，可選擇級(jí)配適當(dāng)?shù)乃槭�土、人工灰土等型式�；靥顣r(shí)要采用分層回填碾壓的方法，碾壓時(shí)壓實(shí)度一般應(yīng)大于0.97。必要時(shí)對(duì)于回填的地基要進(jìn)行原位承載力測(cè)試，以判斷地基置換的效果。
4.3軟土地基的處理
軟土地基主要包括淤泥及淤泥質(zhì)土，在不良地基中比較常見(jiàn)，處理它的方法也比較多樣化。有軟土置換法；排水固結(jié)法；樁基處理法等。當(dāng)軟土的分布厚度較小時(shí)（一般小于1m），可以采用置換法，將軟土全部清除之后，用人工填土進(jìn)行回填。當(dāng)軟土分布范圍較小，厚度較大時(shí)，可以采用排水固結(jié)法，即將軟土的四周挖開(kāi)溝槽，采用人工排水的方法使其達(dá)到固結(jié)，并將排出的水抽離原地，之后在排水溝槽中回填人工灰土或石灰土等方法，使其達(dá)到隔水的目的。另外可以在固結(jié)回填結(jié)束后在已固結(jié)的軟基之上鋪設(shè)一定厚度的褥墊層，已達(dá)到穩(wěn)固的目的。當(dāng)軟土地基的分布范圍較廣，厚度也較大時(shí)，則要考慮采用樁基礎(chǔ)型式或樁基礎(chǔ)與其他基礎(chǔ)共同作用的復(fù)合基礎(chǔ)形式[5]�？蛇x的樁型有粉煤灰攪拌樁、砂樁、生石灰樁、鋼筋混凝土鉆孔灌注樁等。
4.4其他缺陷性地基的處理
在天津干線的施工中遇到了很多缺陷性地基類型。他們因?yàn)樽陨淼奶攸c(diǎn)不同而采用不同的處理方法。但是總的來(lái)說(shuō)，對(duì)于缺陷性地基而言，換填法還是比較常用的。比如古河道淤積的軟弱沉積、厚度較小的貝殼層、古植物殘骸因其換填總量較小，采用三七灰土回填在經(jīng)濟(jì)反面和回填效果方面均比較良好。而古井殘骸、古墓殘骸、人工探孔等缺失性缺陷處理則比較麻煩。首先必須探清楚古井的深度和范圍，以及淤積物的形狀；古墓的范圍，是否有考古價(jià)值；人工探孔的深度等狀況才可做下一步的方案。
當(dāng)古井深度較深時(shí)，要挖除淤積物適當(dāng)?shù)纳疃�，同時(shí)挖除大于淤積物一定的范圍，之后采用素混凝土澆注離建筑基底一定的深度之后，再用碎石土進(jìn)行回填，直至箱涵基底。這樣做既保證了古井的絕對(duì)封死，同時(shí)也避免了因?yàn)榛炷�土較大的剛性對(duì)箱涵底部造成頂穿的可能，達(dá)到較好的處理目的。
對(duì)于有考古價(jià)值的古墓應(yīng)該上報(bào)當(dāng)?shù)?a href='http://www.jinnzone.com/wenw/' target='_blank'>文物機(jī)關(guān)，做下一步的處理，對(duì)于沒(méi)有考古價(jià)值的古墓直接進(jìn)行清理后掩埋，并進(jìn)行壓實(shí)振震密處理，直至箱涵建筑底板高程。
當(dāng)探明人工探孔的深度和范圍后，同樣采用震密填埋的方法處理，直至箱涵底板高程。
5結(jié)語(yǔ)
在南水北調(diào)天津干線的施工過(guò)程中遇到了眾多的不良地基型式，針對(duì)不同的不良地基采用不同的處理方法，處理效果在工程實(shí)踐中得到較好的證明。在某些方面的處理策略甚至具有較高的前瞻性和創(chuàng)新性。以上這些不良地基類型是對(duì)南水北調(diào)天津干線工程此類問(wèn)題的總結(jié)，同時(shí)也是對(duì)于類似工程地基問(wèn)題的總結(jié)和探討，希望可為此類工程提供可借鑒之處！

參考文獻(xiàn)：
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[2] 曹繼富.南水北調(diào)中線一期工程天津干線初步設(shè)計(jì)報(bào)告[R].天津：天津市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，2009
[3] 顧曉魯?shù)?地基與基礎(chǔ)（第三版）[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003.5
[4] 常士驃等.工程地質(zhì)手冊(cè)（第四版）[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.2
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