摘要：南水北調中線天津干線工程是國家大型跨流域調水工程的重要組成部分，它沿途155km范圍內經過各種地形地貌及各種不同的施工地質條件。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的各種不良地基，在實踐過程中針對不同的地基型式采用不同的處理策略和方法，為工程順利實施提供了有力的保障。這些處理策略和方法也經過了實踐的檢驗，取得了較好的效果。
　　關鍵詞：南水北調中線，天津干線，不良地基，地基處理，基礎置換，震密壓實
　　
　　1 引言
　　南水北調中線天津干線全線采用現澆鋼筋混凝土無壓箱涵接有壓箱涵全自流結構設計，屬于地下隱蔽性工程，它的施工必須進行長距離大范圍的基坑開挖。由于設計箱涵底板高程平均在地面高程以下5~15m，屬于深基坑開挖。在基坑開挖至設計高程后，需要對地基進行承載力測試和地基綜合性能驗收。在基礎的測試和驗收過程中不可避免的遇到了各種不良地質結構和不利于工程施工及工程結構穩定的不良地基。筆者結合多年的天津干線施工地質工作經驗，對天津干線施工過程中遇到的各種不良地基型式進行整理，并對各種不良地基作用提出處理策略和方法。
　　2 工程概況
　　南水北調中線天津干線工程西起河北省徐水縣西黑山村西北，東至天津市外環河曹莊泵站，途經河北省、天津市的11個區縣到達天津，全長155.352km[1]。天津干線基本呈自西向東展布，工程起點高程約65.00m，終點高程約0.00m，總體高差65.00m。采用鋼筋混凝土地下箱涵結構，實現從西黑山進口閘到天津外環河出口閘的自留引水方案。
　　3 天津干線不良地基類型
　　在南水北調中線天津干線的工程實踐中，遇到了大量的不良地基型式，如：濕陷性黃土、有機質土、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，其結構迅速破壞，并發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，在工程實踐中被認為是不良的工程地基，應該采取相應的處理措施來改變其工程地質不良特性。據天津市水利勘測設計院天津干線工程地質勘察成果，天津干線第一設計單元即西黑山至有壓箱涵段樁號XW0+000~XW11+200段范圍內分布有黃土狀壤土，層底高程（1985國家高程基準）在22~64m范圍內，深度在0~12m范圍內，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有機質土地基
　　有機質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質，顏色成黑色、褐黑色、灰黑色等，有臭味，能發現生物體的遺跡或具有有機體結構。遇水強度會明顯降低，產生一定的膨脹性；長期浸水時會轉變成淤泥質土或淤泥，產生較大沉降。失水之后又會重新穩固，產生新的力學狀態；暴露在陽光和空氣中時體積會發生較大的收縮，產生明顯的裂隙；這種土體直接與建筑物底板接觸時，在空氣充足的狀態下，產生新的微生物群落，進而腐蝕變質，最終喪失強度，同時對建筑物產生一定的腐蝕性。在工程實踐中這種土體被視為不良地基，應盡量避免做基礎持力層或與建筑物直接接觸。在南水北調天津干線的施工過程中在第四設計單元樁號XW95+000的下游，時常會發現此類地基，埋深位置有時直接在箱涵底板高程位置，應該采取相應的措施進行處理。
　　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a1-2大于0.5Mpa-1的,不排水抗剪強度c小于20kPa的細粒土，它包括淤泥、淤泥質土、泥炭、泥炭質土體。成因多為濱海相、泄湖相、溺谷相和三角洲相[4]，該土體常見海生生物殘骸。具有觸變性、流變性、高壓縮性、低強度、低透水性、不均勻性等工程地質性能。作為建筑物地基時強度較低且易產生不均勻沉降，在工程實踐中被視為不良地基類型，應進行不要的地基處理。在天津干線的施工過程中，在保定市二段、廊坊市段、天津市Ⅰ段、天津市Ⅱ段的局部地段均發現此類地基的出現，埋深位置多在箱涵底板之下1.0~5.0m范圍內，在工程施工時應采取必要的措施處理。
　　3.4其他缺陷性地基
　　處于對建筑物的安全角度考慮，理想的地基應該是平整、土質均一的土體組成，凡是非理想的、存在一定缺陷的地基型式，也都認為是不良的地基型式。在天津干線的施工過程中，除了以上幾種不良地基類型之外，還存在天然地基被破壞、土質嚴重不均一的結構型式。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，出現復雜的不穩定性和不確定性。
　　4 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：當濕陷性黃土分布在建筑物基底影響范圍內時且失陷量較大的，清除濕陷性黃土本身。采用人工填土進行置換。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），進行人工拌合后，逐層碾壓回填至建筑物基底，碾壓過程要受確切的壓實度控制。回填結束后要進行承載力原位測試，以判斷回填效果是否滿足設計要求。
　　擠密樁穩固法：當濕陷性黃土滿足擠密樁施工條件時，可以選擇擠密樁穩固法進行處理。擠密樁穩固法的處理終點在于選擇合適的樁徑及樁密度。
　　強夯法：強夯發適用于遠離居民生活區的場地作業，強夯的范圍應大于建筑物基礎范圍，擴寬可從基礎外援起增加擬加固深度的1/3~1/2距離，并不小于3m[3]。
　　其他復合地基法：主要為各種形式的樁基礎配合其他的基礎設計型式。如：靜壓樁、鉆孔灌注樁等配合承臺設計等情況。
　　4.2有機質土地基的處理
　　有機質土地基的處理可以針對有機質土的分布層位和深度選擇合適的處理方法，一般而言，有機質土體如果離開基礎對地基的影響深度，可以不做處理。當有機質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，則要進行處理。在正常沉積的地層中，有機質土體的厚度一般不會超過1m，除非是古沼澤相沉積時厚度會比較厚。這種情況所采用的處理方法就是地基置換。即清除有機質土體，之后采用人工填土進行回填，可選擇級配適當的碎石土、人工灰土等型式。回填時要采用分層回填碾壓的方法，碾壓時壓實度一般應大于0.97。必要時對于回填的地基要進行原位承載力測試，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土，在不良地基中比較常見，處理它的方法也比較多樣化。有軟土置換法；排水固結法；樁基處理法等。當軟土的分布厚度較小時（一般小于1m），可以采用置換法，將軟土全部清除之后，用人工填土進行回填。當軟土分布范圍較小，厚度較大時，可以采用排水固結法，即將軟土的四周挖開溝槽，采用人工排水的方法使其達到固結，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，使其達到隔水的目的。另外可以在固結回填結束后在已固結的軟基之上鋪設一定厚度的褥墊層，已達到穩固的目的。當軟土地基的分布范圍較廣，厚度也較大時，則要考慮采用樁基礎型式或樁基礎與其他基礎共同作用的復合基礎形式[5]。可選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。他們因為自身的特點不同而采用不同的處理方法。但是總的來說，對于缺陷性地基而言，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濟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，是否有考古價值；人工探孔的深度等狀況才可做下一步的方案。
　　當古井深度較深時，要挖除淤積物適當的深度，同時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，再用碎石土進行回填，直至箱涵基底。這樣做既保證了古井的絕對封死，同時也避免了因為混凝土較大的剛性對箱涵底部造成頂穿的可能，達到較好的處理目的。
　　對于有考古價值的古墓應該上報當地文物機關，做下一步的處理，對于沒有考古價值的古墓直接進行清理后掩埋，并進行壓實振震密處理，直至箱涵建筑底板高程。
　　當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結語
　　在南水北調天津干線的施工過程中遇到了眾多的不良地基型式，針對不同的不良地基采用不同的處理方法，處理效果在工程實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新性。以上這些不良地基類型是對南水北調天津干線工程此類問題的總結，同時也是對于類似工程地基問題的總結和探討，希望可為此類工程提供可借鑒之處！
　　參考文獻：
　　[1]常學志.南水北調中線一期工程天津干線初步設計階段工程地質勘查報告[R].天津：天津市水利勘測設計院，2008
　　[2]曹繼富.南水北調中線一期工程天津干線初步設計報告[R].天津：天津市水利勘測設計院，2009
　　[3]顧曉魯等.地基與基礎（第三版）[M].中國建筑工業出版社，2003.5
　　[4]常士驃等.工程地質手冊（第四版）[M].中國建筑工業出版社，2007.2
　　[5]吳湘興等.建筑地基基礎[M].華南理工大學出版社，2006.1