夯實(shí)水泥土樁復(fù)合地基的應(yīng)用

范鵬超

夯實(shí)水泥土樁法是將水泥和土按設(shè)計(jì)的比例拌合均勻，在孔內(nèi)夯實(shí)至設(shè)計(jì)要求的密實(shí)度而形成的加固體，并與樁間土組成復(fù)合地基的地基處理方法。應(yīng)按設(shè)計(jì)要求選用成孔工藝。擠土成孔可選用沉管、沖擊等方法;非擠土成孔可選用洛陽鏟、螺旋鉆等方法。夯實(shí)水泥土樁通過兩方面作用使地基強(qiáng)度提高:1)成孔或成樁夯實(shí)過程中擠密樁間土，使樁間土強(qiáng)度提高;2)水泥土樁本身夯實(shí)成樁，有較高強(qiáng)度。

近年來，夯實(shí)水泥土樁設(shè)計(jì)理論和作用機(jī)理日趨成熟，并且以其設(shè)備簡單、施工方便、成本低、工期短、樁體強(qiáng)度較高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用到各類地基處理。尤其在北方地區(qū)。但是大多應(yīng)用于地基土強(qiáng)度要求提高和地基土層變形要求改變的多層和小高層建筑中，在高層住宅中很少應(yīng)用。本工程就該地基處理方法在高層中的應(yīng)用進(jìn)行了分析總結(jié)，以便同類工程借鑒。

1 工程概述

1.1 工程概況

孝義市某青年創(chuàng)業(yè)服務(wù)中心地上18層，地下2層，現(xiàn)自然地面標(biāo)高為747.50 m，±0.000 相當(dāng)于絕對標(biāo)高752.850 m，實(shí)樁頂標(biāo)高－7.57 m，絕對標(biāo)高745.28 m，均采用框剪結(jié)構(gòu)，筏板基礎(chǔ)，由于天然地基不能滿足建筑物對地基強(qiáng)度的要求，采用夯實(shí)水泥土樁進(jìn)行地基處理，樁數(shù)2536根。

1.2 工程地質(zhì)條件

地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級為乙級，抗震設(shè)防類別為丙類;場地屬相對穩(wěn)定場地，場地土類別為Ⅲ類;地下水及地基土對混凝土結(jié)構(gòu)及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋均具有微腐蝕性;地層情況見表1。

表1 地基土分層概況及主要巖性特征

2 地基處理

2.1 施工處理設(shè)計(jì)要求

1)夯實(shí)水泥土樁成孔直徑400 mm，樁距1000 mm，正三角形布樁。有效樁長10.0 m，保護(hù)樁頭0.5 m。地基處理后的復(fù)合地基承載力特征值應(yīng)不小于320 kPa。2)成孔方式為螺旋鉆成孔，樁孔中心偏差不應(yīng)超過樁徑設(shè)計(jì)值的1/4，垂直度偏差不應(yīng)大于1.5%，樁孔直徑不得小于設(shè)計(jì)樁徑。3)水泥為32.5級普通硅酸鹽水泥，水泥土體積比為1∶5。4)土料中有機(jī)質(zhì)含量不得超過5%，不得含有凍土或膨脹土，混合料含水量應(yīng)滿足土料的最優(yōu)含水量ωop，其允許偏差不得大于±2%。土料與水泥應(yīng)拌和均勻。5)夯填樁孔時，選用機(jī)械夯實(shí)。分段夯填時，混合料的壓實(shí)系數(shù)λc不應(yīng)小于 0.93。

2.2 施工過程質(zhì)量控制

2.2.1 施工準(zhǔn)備

施工前總承包方應(yīng)將場地挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高，做到“三通一平”，分包方組織設(shè)備進(jìn)場，施工前做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，內(nèi)容包括技術(shù)準(zhǔn)備，施工現(xiàn)場準(zhǔn)備，勞動組織準(zhǔn)備和物資準(zhǔn)備。

2.2.2 施工中應(yīng)注意的關(guān)鍵問題

1)在成孔過程中要求嚴(yán)格控制孔位、孔徑和垂直度以及樁孔形態(tài)。2)混合料最優(yōu)含水量通過室內(nèi)試驗(yàn)確定，嚴(yán)格按照配合比例配料，在接近最優(yōu)含水量的情況下拌合成水泥土混合料，經(jīng)機(jī)械粉碎均勻，顏色一致，現(xiàn)場以“手捏成團(tuán)，落地開花”為宜。3)混合料制成后要及時填孔成樁，攪拌好的料存放時間超過2 h放棄使用。4)樁身壓實(shí)系數(shù)不應(yīng)小于0.93，以輕便觸探N10≥40擊/30 cm為宜。5)填料前先夯擊孔底，聽到清脆聲音然后隨填料夯實(shí)，直至樁頂。

2.2.3 質(zhì)量檢測及保證措施

1)成孔質(zhì)量檢測:成孔過程必須嚴(yán)格監(jiān)督檢查，經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)理工程師見證后方可進(jìn)行下道工序。2)混合料質(zhì)量檢查:a.混合料所用水泥必須合格;b.檢查土粒徑及含有機(jī)物;c.檢查含水量是否達(dá)到最優(yōu)含水量要求;d.檢查混合材料的攪拌均勻性。3)樁體質(zhì)量檢測:采用輕便觸探按當(dāng)天施工樁數(shù)的2%隨機(jī)抽檢，要求成樁2 h內(nèi)錘擊數(shù)N10≥40擊/30 cm。4)質(zhì)量要求樁位允許偏差:筏板不大于0.40D;樁徑:－20 mm;垂直度:不大于1.5%;土料粒徑:不大于20 mm。

3 處理效果檢測

依據(jù)JGJ 79-2002建筑地基處理技術(shù)規(guī)范水泥土樁地基竣工驗(yàn)收時，承載力檢驗(yàn)應(yīng)采用單樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)。檢測數(shù)量為總樁數(shù)的0.5%～1%，且每個單體工程不應(yīng)少于3點(diǎn)。本工程完成15組單樁復(fù)合地基的靜載試驗(yàn)的工作。1)試驗(yàn)設(shè)備。試驗(yàn)采用壓重平臺反力裝置，加載及反力系統(tǒng)由液壓千斤頂、組合鋼梁、承壓板、配重組成。由2000 kN的液壓千斤頂施加垂直荷載，用量程60 MPa精度0.4級的精密壓力表量測加載值。沉降觀測采用通常使用的基準(zhǔn)梁、百分表觀測系統(tǒng)。試驗(yàn)時在承壓板的兩個正交直徑方向?qū)ΨQ安置四個量程50 mm(精度0.01 mm)的百分表，百分表經(jīng)萬能表架固定于兩根6.0 m長的工字鋼組成的基準(zhǔn)梁上。2)加載方法。本次檢測采用單樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)，面積為一根樁承擔(dān)的處理面積。壓板底面高程與基礎(chǔ)底面設(shè)計(jì)高程相同，壓板下設(shè)中粗砂找平層。加載采用慢速維持荷載法，即逐級加載，每級荷載達(dá)到相對穩(wěn)定后加下一級荷載，直至達(dá)到最大加載值，然后分級卸荷至零。3)檢測結(jié)果。最大沉降量:15.65 mm，沉降量均在允許范圍之內(nèi)，Q—S曲線看不出明顯的拐點(diǎn)，各組試驗(yàn)加載到640 kPa，為設(shè)計(jì)要求承載力特征值的兩倍。根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果確定本工程復(fù)合地基承載力特征值滿足設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語

夯實(shí)水泥土樁對水電的需求量較小，而且夯實(shí)水泥土樁設(shè)備靈活，更易于展開交插作業(yè)，流水施工，能夠提高施工進(jìn)度，縮短工期。根據(jù)設(shè)備能力，單機(jī)作業(yè)效率大約為20根/d～30根/d。夯實(shí)水泥土樁所用材料可就地取材，施工簡便易行，經(jīng)濟(jì)合理，且能達(dá)到較高的地基承載力，相信在以后的施工中會受到越來越多的青睞。