深层搅拌加固地基发生沉降的原因及预防措施

　　摘要：本文分析了造成深层搅拌加固地基沉降的原因，并就如何防止沉降发生，结合作者多年的实践经验，介绍了的一些技术措施，可供业内人士参考。
　　关键词：深层搅拌，加固地基，沉降
　　近年来，随着建设事业的发展，可供选择的良好地质建筑用地日益减少，许多建筑工程只能建在相对较差的地基上，其中，有一部分属于湖沼相沉积的软弱地基。为保障建筑物的安全和正常使用，对类似地基，多采用加固成本相对较低的深层搅拌加固法进行地基加固，在许多工程上都取得了良好的效果。但有的工程施工结束后建筑物却发生较大沉降，严重影响了工程的使用效果，甚至危及到建筑物的安全。作者长期从事工程桩基检测工作，接触此类工程较多，本文根据多年工作实践所积累的经验和形成的认识，对有关深层搅拌加固地基发生沉降的原因，从以下几方面进行分析。
　　1、加固方法的适用与否，是建筑物安全与否的首要条件
　　《建筑地基处理技术规范》（JGJ79－91）对深层搅拌法的适用性作了明确规定：“适用于处理淤泥泥质土、粉土和含水量较高且地基承载力标准值不大于120kpa的粘性土等地基。当用于处理泥炭土或地下水具有侵蚀性时，宜通过试验确定其适用性。”但有的工程虽知其地基土存在泥炭、草煤等有机质含量高的下卧软弱地层，由于受资金、工期等因素的制约，在未经试验的前提下，仍直接采用深层搅拌法进行加固。结果由于水泥与泥炭、草煤的不相溶性，造成泥炭、草煤层的桩身强度较低，桩身强度成“串珠”状，桩身应力传递不连续。此类深层搅拌加固地基在下卧泥炭、草煤埋深不大时，在进行加固地基承载力检测时易发现加固效果差而及时更改基础；但对于下卧泥炭、草煤埋深稍大，检测时由于受上部“硬壳”地层的影响，试验应力反映深度有限，往往不易发现下卧泥炭、草煤地层对建筑物的影响。当建筑物施工结束后，由于建筑物的应力反映深度远大于试验应力反映深度，使下卧泥炭、草煤地层压缩，从而造成建筑物有不同程度的下沉。
　　2、基础面积（宽度）的合理与否，是检测结果安全与否的关键条件
　　目前，深层搅拌加固地基多数要求检测“复合地基”承载力，而检测时又分“单桩复合地基”和“多桩复合地基”检测。根据规范关于“单桩复合地基载荷试验的压板可用圆形或方形，面积为一根桩承担的处理面积；多桩复合地基载荷试验的压板可用方形或矩形，其尺寸按实际桩数所承担的处理面积确定”的具体规定，检测所用压板面积均按检测桩数所承担的“面积”确定，但这“面积”又与其基础面积（宽度）密切相关，且往往对检测结果的安全与否起着至关重要的作用。原因是检测换算用的“面积”是根据施工置换率而得，施工置换率又是根据基础面积“宽度”换算而得（即施工置换率，压板面积、承载力），因此，当基础面积（宽度）不合理（一般偏小）时，依此检测所得结果是可想而知的。当基础面积（宽度）偏小时，施工置换率m就偏高，试验压板面积就偏小，试验所得承载力就呈现偏高的假象，给基础设计提供的是不可靠的参数，就有可能留下安全隐患。
　　3、加固处理范围的合理与否，是建筑安全与否的必要条件
　　《工程地质手册》中对地基土承载力的定义为：所谓地基承载力是指地基受荷后塑性区限制在一定范围内，保证不产生剪切破坏而丧失稳定，且地基变形不超过容许值时的承载力。这说明只要能满足“定义”要求，其承载力值是正确的。然而，目前地基处理的设计施工中，一般只注意“基础范围内”的加固处理（虽然符合有关处理要求），往往忽略基础以外的地基土强度，也就是忽略了地基土的强度差，因而形成在处理的“基础范围内”地基土的强度和变形均满足要求，但实际受荷时由于外围地基土强度低，对加固基础的“约束”力小，起不到侧向“帮忙”的作用，从而导致剪切（加固地基与外围地基土间的剪切，并非加固基础范围内的剪切）变化。显然，这可能会问，加固基础不是经过检测吗？是的，但检测一般仅局限于加固范围内的局部，由于加固范围地基土强度较外围高，且相互连接成一个“整体”，因而在试验时，由于加固基础间的相互“帮忙”，加之试验荷载远小于建筑荷载，因而试验时不可能使加固基础与外围地基土发生剪切。但建筑物施工后，由于受荷是整个加固基础，因而也就没有加固基础间相互“帮忙”的条件，这时应由外围地基土给予“帮忙”或对加固基础进行“约束”。因此，本人认为，软弱地基上的基础加固处理应比基础略宽，以便达到地基土的强度平衡。
　　4、基础施工条件与检测条件是否一致，是建筑安全与否的重要条件
　　4.1深度
　　“规范”和“规程”均指出，试验“压板底高程应与基础底面设计高程相同”，充分指明了试验与实际之间深度一致的重要性。一般情况下，试验深度（高程）均由业主根据设计提供，但有这种情况，提供的试验深度小于实际基础施工深度，都改变了试验时的条件，从而改变了试验值，也导致安全隐患。这种深度条件变化导致的事故尤在“硬壳”层薄的软弱地区较为明显。
　　4.2湿度
　　一般情况下，检测时地基土一般都未受外界条件影响，但基础施工时，由于自然降雨或地表水流入，基坑内地基土往往受积水长时间浸泡，一方面在扰动深度内改变了原土结构，导致地基土发生软化，另一方面一定深度内改变了原土层的固有效重度，从而降低了承载力。
　　4.3潜水位
　　《工程地质手册》第九篇第四章第二节关于潜水位的升降及引起的岩土工程问题中指出：“在建筑工程的地基内、地下水位的升降变化对建筑工程的影响很大：①当地下水位的升降变化只在地基基础底面以上某一范围内发生变化时，此时对地基基础的影响不大，地下水位的下降仅稍增加基础的自重。②当地下水位在基础底面以下压缩层范围内发生变化时，就能直接影响建筑物的稳定性。若水位在压缩层范围内上升，水浸湿、软化地基土，使其强度降低，压缩性增大，建筑物就可能产生较大的沉降变形，尤其是对结构不稳定的湿陷性黄土等更为严重。若水位在压缩层范围内下降时，岩土的自重应力增加，可能引起地基基础的附加沉降。如果土质不均或地下水位的突然下降，也可能使建筑物发生变形、破坏。”由此可见，检测时的地下水位与施工期间和施工结束后地下水位，对建筑物的安全起着至关重要的作用。
　　5、结语
　　综上所述，采用深层搅拌加固法进行基础范围内处理的复合地基，其建筑物的安全与设计、施工、检测相互关联，无论何环节不当，都可能会给建筑安全留下隐患。因此，为减小和消除隐患，从检测角度出发，应须认真了解有关设计、施工及地质资料。若地基土相对单一，且施工置换率不高（置换率≤20%）时，可采用单桩复合地基检测；若地基土变化较大，存在泥炭、草煤等软弱地层，且施工置换率偏高（>20%）时，应尽可能采用双桩或多桩复合地基检测，以便及时发现问题。
　　
　　参考文献：
　　[1]工程地质手册编写委员会•工程地质手册（第三版）；
　　[2]地基处理手册编写委员会•地基处理手册（第一版）；
　　[3]JGJ79－91•建筑地基处理技术规范；
　　[4]YBJ225－91•软土地基深层搅拌加固法技术规程