最深達35米淤泥層,該類軟土地基的3種處理方案造價及可行性比較

2021-01-09 豆丁施工

一、地質條件

場地為新近吹填而成,根據地質勘查資料顯示,現狀地面絕對標高為3.5~3.8m,場地下臥有深厚的淤泥層,厚度約18~35m,局部達45m,淤泥性質很差,天然含水量82.3%,孔隙比2.43,壓縮係數1.84MPa-1,凝聚力只有4.1kPa,屬於高壓縮性、低強度和低滲透性軟弱土層。這種軟土的一個顯著特性是,沉降變形很大,往往造成很大的工後沉降和不均勻沉降,嚴重影響上部構築物的正常使用。

根據地質勘察報告結果揭示,場地主要地層自上而下簡述如下:

①人工填土層:衝填土,黃褐色,成份以砂為主,鬆散裝,見植物根系,厚度0.4~2.8M。

②淤泥層:分布於全場地。灰黑色,有腐臭味,溼度飽和,以流塑狀為主,含少量腐殖質、砂和貝殼碎片,淤泥層頂絕對標高為1.2~3.2m,層厚平均為18~35m。

③粘土:褐黃色,黃紅色,溼,硬塑狀,粘性較強,韌性很高,含少量砂粒。平均厚度約10m。

④全風化花崗巖:黃紅色帶褐黃色,溼,堅硬狀,原巖結構尚存。

⑤強風化花崗巖:黃紅色帶褐黃色,溼,原巖結構清晰,礦物成份以石英和長石為主。

根據附近場區的巖土工程勘察報告,軟土層的變形和強度指標如表1:

二、地基處理方案設計

案例項目規劃用地面積89397.14m2,因地塊東側、西側及地塊中間的市政道路實施時間遠遠滯後於我司項目的開發時間,考慮到後期上述市政道路施工時軟基處理的沉降將影響到我司項目已建部分的管網、道路及廣場硬質景觀等,本次軟基處理範圍包含地塊一、地塊二之間寬12m的市政道路以及東西兩側市政道路4m範圍,總面積約為99294m。

1、方案一(真空預壓方案)

全場地進行軟基處理,場地區內的所有排水板打入淤泥及土層約25m。

場地採用「插板排水固結真空預壓法」。該方法主要特點如下:

在需加固的軟基中設水平排水砂層和豎向排水通道(塑料排水板),然後將不透氣的薄膜鋪設在砂層上,藉助抽氣泵和埋設在砂層中的管道,將膜下土體間的真空抽出,通過施加外荷載(大氣壓力或堆載土)增加土的總應力,使土中的孔隙水向豎直排水體匯集,最後從水平排水層排出,達到固結軟土的目的

該方案綜合市場單價約為250元/平方,總造價約2482.3500萬元。

方案一特點:施工工藝成熟,按照設計要求處理完成後效果較佳,處理時間約需4-5個月,處理後淤泥含水量大大減少,成固結性土層,軟基處理後自然地面沉降2米左右,地基承載力可達8KN/平米,可直接原地面放坡開挖,無需進行另外的開挖支護處理,開挖後的淤泥固結土曬乾後可作為回填土使用。

2、方案二(真空預壓方案)

全場地進行軟基處理:地下室範圍以外(包含塔樓地下室)的排水板打入地面以下土層及淤泥層25m,地下室範圍以內(不包含塔樓地下室)的排水板打入深度為10m。

地下室範圍以外(包含塔樓地下室)的面積為62691m2,地下室區內的面積為36603m2。

其施工方法及特點同方案一,考慮地下室範圍承臺底樁頂絕對標高為0.7m,目前場地面標高為3.2~3.5m,軟基處理深度10m,地下室包括承臺開挖深度約2.8m,開挖後軟基處理厚度約有7m,這有利於後期樁基礎施工。該方案綜合單價約為250元/平方,減少地下室範圍內排水板的工程量約549045M。總造價約2345.0887萬元。

方案二特點:同方案一。但由於地下室區內軟基處理深度減少,可能造成軟基處理沉降量不足(預計沉降量在1米以內),增加後續地下室開挖工程量。同時,由於地下室區內軟基處理深度只有10米,處理過程中淤泥固結程度較方案一有所減弱,造成該區域的淤泥開挖難度略微增加。

3、方案三

地下室範圍內(不包括塔樓地下室)的場地換填土處理,其他區域進行軟基處理,地下室範圍以外(包括塔樓地下室)排水板打入淤泥土層25m。

地下室範圍外(含塔樓地下室)做軟基處理,面積為62691m2。地下室範圍內區域(共計36603 m2)換填處理。地下室承臺底絕對標高為0.7m,地勘報告顯示淤泥頂絕對標高為1.2~3.2m,在施打預應力管樁前,採用開山土換填場地內的淤泥,換填後工作面的標高為1.3m,換填土層的厚度不小於2m,換填土方73206m3。做軟基處理部位與未做部位交界處需另增設密封牆約16420m,單價約為每米/31元。(換填買土約63206 m3,單價45元/ m3計2844270元;淤泥外運54998 m3,單價72元/ m3,計3959856元;軟基處理62691m2,單價250元/ m2,合計15672750元;增加密封牆16420m,單價31元/ m,合計509020元)總造價約2298.5896萬元。

方案三特點:施工工藝簡單,換填法在淤泥層厚度小於3米時效果最好。但對於洪灣項目的地質條件而言,淤泥層厚度太厚及淤泥層頂面標高太高,採用換填法進行處理時,在開挖淤泥和重型車輛運輸過程中對淤泥層產生擾動,容易造成周圍已施工完畢的樁發生斷樁和偏樁現象,而且在換填過程中容易產生淤泥「反湧」現象,施工措施費用及施工風險難以控制。

三、三種方案的造價比選

1、方案一

總造價:2482.35萬元

優點:施工工藝成熟,處理時間較短(約需4-5個月)、經過處理後的場地整體沉降相對穩定,能較大減少後期施工沉降,對後期樁基礎施工、室外附屬工程及管道等有較好的穩定保護作用,軟基處理達2m左右的沉降減少後期基礎土方開挖工程量,同時,開挖後的淤泥固結土曬乾後可作為回填土使用,減少後期工程外購土方工程量

缺點:施工工藝較複雜,造價相對方案二和方案三較高。

2、方案一

總造價:2345.09萬元

優點:同方案一。

缺點:施工工藝較複雜,造價相對方案三較高。

3、方案一

總造價:2298.59萬元

優點:施工工藝簡單,當淤泥層小於3m時,對軟土地基處理的效果好,質量容易得到保證。造價相對較低。

缺點:

1)換填施工需在軟基處理完畢後開始,或軟基處理在換填施工完畢後施工。相對方案一、二工期時間加長

2)在開挖淤泥和重型車輛運輸過程中對淤泥層產生擾動,容易造成周圍已施工完畢的樁發生斷樁和偏樁現象,而且在換填過程中容易產生淤泥「反湧」現象,施工措施費用及施工風險難以控制

3)置換出的淤泥處理比較困難,運距約20km,並根據運輸距離增加運費及處置費用,並在施工和運輸過程中受市政道路管理影響施工工期。

四、總結

三種方案比較,方案一與方案二總價相差約140萬元,方案二與方案三總價相差約50萬元,但方案三加大後續基礎開挖工程量約73206方及回填土方工程量,根據綜合三種方案優缺點,建議採用方案二。

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