干振碎石樁在黃山區(qū)成平國(guó)際度假村地基處理中的應(yīng)用

吳洪富

華東勘察基礎(chǔ)工程總公司七公司，安徽 黃山 245000

干振碎石樁在黃山區(qū)成平國(guó)際度假村地基處理中的應(yīng)用

吳洪富

華東勘察基礎(chǔ)工程總公司七公司，安徽 黃山 245000

干振碎石樁法處理地基近年來(lái)在處理荷載不大的一般工業(yè)與民用建筑軟弱地基中得到廣泛的應(yīng)用。本文以素填土（軟弱地基）為例，介紹了處理方法及檢驗(yàn)結(jié)果，表明處理的好，不但能滿足設(shè)計(jì)要求，還能節(jié)約時(shí)間，降低成本。

干振碎石樁法；處理；效果

1 工程概況

黃山區(qū)成平國(guó)際度假村位于太平湖畔,其綜合接待樓設(shè)計(jì)樓高3層，均為填方地基，必須經(jīng)處理后才能進(jìn)行上部建筑施工。

2 工程地質(zhì)條件

2.1 地層特征

自上而下,分別為:

(1)素填土：棕黃色、松散、干～稍濕，成分為風(fēng)化花崗閃長(zhǎng)巖、中粗砂為主,厚度1.5～7.6 m，平均2.98m。

(2)砂質(zhì)黏性土：花崗閃長(zhǎng)巖風(fēng)化殘留而成，上部以棕黃色為主，下部以灰褐色為主，夾有白色、肉色等，上部以黏性土含量為主,原巖結(jié)構(gòu)不清,往下砂質(zhì)含量增高，平均厚3.66 m。

(3)強(qiáng)風(fēng)化花崗閃長(zhǎng)巖：以灰褐色為主,夾黃色、白色、肉紅色等，長(zhǎng)石、云母風(fēng)化強(qiáng)烈，石英顆粒風(fēng)化相對(duì)較弱,部分顆粒手難捏碎，呈砂、礫狀，平均厚5.07 m。

2.2 水文地質(zhì)

該場(chǎng)內(nèi)地形起伏變化大，土層較厚，層位埋深變化大，地下水受太平湖水位、季節(jié)影響大，對(duì)砼的腐蝕性屬中等程度。

2.3 工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

(1)素填土：該層屬新近填土,欠壓實(shí)，并且均一性差，填土?xí)r屬枯水季節(jié)，水位低,含水量低，天然含水量11.3%～29.0%，天然孔隙比0.612～0.961，平均0.729，壓縮系數(shù)a1～2=0.19～0.52 MPa-1，壓縮模量3.43～9.90 Mpa，平均4.67 Mpa，fak值平均80 kPa。

(2)砂質(zhì)黏性土：物理力學(xué)性能除部分地層頂部較差外，一般較好。天然含水量為13.6%～31.4%，平均21.5%，天然孔隙比0.598～1.070，平均0.793。呈可塑－硬塑狀態(tài),壓縮系數(shù)a1-2=0.13～0.66 MPa-1，呈中－高壓縮性，壓縮模量2.87～12.19 MPa，平均6.51 MPa，fak值平均140kPa。

(3)強(qiáng)風(fēng)化花崗閃長(zhǎng)巖:fak值可取500 kPa。

3 基礎(chǔ)方案選擇

3.1 鉆孔灌注樁

該類型樁在施工中排放大量泥漿及污水，又受到場(chǎng)地的限制,再因地層均為填方，護(hù)壁難度大，且樁身淺,造價(jià)高,不宜采用。

3.2 沉管灌注樁

本工程地基表面不平整,場(chǎng)地內(nèi)均為填方，不能以摩擦樁形式承受荷載,樁端承載力要落到強(qiáng)風(fēng)化的花崗巖層內(nèi)，而振動(dòng)沉管樁機(jī)樁頭無(wú)法進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化花崗巖內(nèi),故不能采用沉管灌注樁。

3.3 干振碎石樁

對(duì)于砂質(zhì)黏性土，干振碎石樁加入適量細(xì)砂擠密效果明顯。碎石和砂可就地取材，成本低,速度快，不造成環(huán)境污染，樁端不需要進(jìn)入基巖,根據(jù)工勘資料介紹:砂質(zhì)黏性土距地表平均為6.64 m，一般碎石樁的最佳深度為6～8 m，因此，該工程以素填土作為復(fù)合地基承載,完全能達(dá)到設(shè)計(jì)承載力120 kPa的要求。

4 設(shè)計(jì)分析

4.1 干振碎石樁的作用機(jī)理

飽和砂土、粉土中的孔隙內(nèi)含有大量水分，受外界震動(dòng)時(shí)處于離散狀態(tài)，易產(chǎn)生液化，使土喪失了承受上部荷載的能力。因此,必須對(duì)土進(jìn)行液化處理，干振碎石樁是較為經(jīng)濟(jì)的對(duì)液化地基進(jìn)行加固的一種方法。其作用原理見(jiàn)圖1。

圖1 土層液化原理示意圖

在樁管下沉過(guò)程中，沉管對(duì)四周土層產(chǎn)生很大的橫向壓力,樁管把同體積的土擠向周圍土層，使周圍土的孔隙比減小,密度增大。

樁管起拔時(shí),放入大于原體積的碎石和細(xì)砂，通過(guò)反插,部分碎石進(jìn)入周圍土層，再次擠密周圍土。碎石和砂形成了周圍土的“蓄水庫(kù)”，“蓄水庫(kù)”和地表連成流水通道，使得樁周圍液化水順暢流出，有效地消散了周圍土超靜孔隙水壓力,防止了砂土液化，并且加快地基排水固結(jié)。

密實(shí)的碎石取代了原有的松散砂土，起到了局部轉(zhuǎn)換，形成了復(fù)合地基，改善了原有地基土的性能，提高了地基土的承載能力。

4.2 樁形設(shè)計(jì)

根據(jù)抗液化要求樁基礎(chǔ)應(yīng)考慮不少于2～3排保護(hù)樁，平面布置,大面積“滿堂紅”加固，其布置形式以正方形為主。邊長(zhǎng)根據(jù)下式計(jì)算:

式中：L為樁間距(m)；d為樁直徑,取400 mm；e0為天然孔隙比，取0.8；e1為要求孔隙比,取0.6。ζ為修正系數(shù)可取1.0。

將各數(shù)值代入計(jì)算，得L=1.08 m,實(shí)際取1 m。

樁深根據(jù)下式計(jì)算：

式中：cy′為有效覆蓋壓力,取120 kPa；r1為地下水位以上土的天然容重，取18kN/m3；r2為地下水位以下土的浮容重，取9 kN/m3；ds為樁深(m)；dw為地下水位,實(shí)測(cè)為8 m。

將以上數(shù)值代入，得ds為5.5 m，實(shí)際取6 m。

布樁數(shù)量:根據(jù)工程建筑面積的要求,按基礎(chǔ)外圍加設(shè)3層保護(hù)樁的原則，基礎(chǔ)面積為一L型場(chǎng)所，長(zhǎng)為60m和40m，寬為14m，樁距為1m，樁數(shù)為:60×(12+1)+37×(12+1)=1261(根)。

4.3 墊層

碎石樁施工結(jié)束后，一周內(nèi)將所有樁頭剖開(kāi)30～50 mm，加上30 mm厚墊層，其作用是使上部的荷載更均勻地傳遞到復(fù)合地基上，并形成水平的排水通道與樁柱的直排水通道相連接，以加速排水或縮短排水時(shí)間。

5 施工及質(zhì)量保證措施

該工程采用振動(dòng)沉管樁機(jī)施工,2007年3月28時(shí)進(jìn)場(chǎng)，5月4日結(jié)束，工期共35天，單班作業(yè)，平均每班施工41根，總投石量1213 m3，投砂量240m3，整體工作進(jìn)展順利。

質(zhì)量保證措施:

(1)打樁前要用測(cè)量?jī)x定基準(zhǔn)線,每個(gè)樁用竹簽埋好樁位。

(2)用振動(dòng)沉管樁機(jī)由后向前依次定點(diǎn)打樁,以防移動(dòng)樁位。

(3)打樁用碎石粒徑30～50 mm,含泥量<5%，而且要新鮮,砂以河砂為主,含泥量<5%。

(4)樁頭采用自制的活頁(yè)鉆頭，兩活頁(yè)用20mm厚鋼板制成兩半圓形,夾角約120°，分別焊在沉管的底部,形成活頁(yè)閥門，當(dāng)沉管下沉?xí)r活頁(yè)關(guān)閉,起拔時(shí)活頁(yè)打開(kāi)。

(5)提管速度不大于1 m/s，而且要多次反插,使得充盈系數(shù)>1.35。

(6)局部地段打樁前后對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 打樁處理前后對(duì)比結(jié)果

6 結(jié)語(yǔ)

干振碎石樁對(duì)于處理軟弱地基具有明顯的優(yōu)勢(shì)，特別是一些開(kāi)發(fā)區(qū)的填方、砂質(zhì)黏土、低于6層的建筑物均可適用。

[1] JGJ94-2008.建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].中國(guó)建筑工業(yè)出版社.2008

[2] JGJ79-2004.建筑地基基礎(chǔ)處理技術(shù)規(guī)范[S].中國(guó)建筑工業(yè)出版社.2004

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.07.040