灰土擠密樁與素混凝土樁復合地基的應用

王偉強

(山西省勘察設計研究院，山西太原 030013)

0 引言

復合地基是指天然地基在地基處理過程中部分土體得到增強，或被置換，或在天然地基中設置加筋材料，形成由基體(天然地基土體或被改良的天然地基土體)和增強體共同承擔荷載的人工地基。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，位于濕陷性黃土地區(qū)之上基底壓力大的高層建筑越來越多，采取單一的灰土擠密樁復合地基處理方法已無法滿足建筑物的要求。復合地基由于充分利用樁間土和樁共同作用的優(yōu)勢和相對低廉的工程造價贏得了廣泛的認可。本文所介紹的工程實例采用灰土擠密樁與素混凝土樁復合地基，既解決了地基土的濕陷性問題，又解決了地基土承載力不足的問題。

1 工程概況

擬建建筑物地上32層，地下1層，長、寬分別為75．8 m，23．0 m，總高度89．6 m，框剪結構，擬采用筏基，基礎埋深－7．77 m。場地所處地貌單元為山前傾斜平原，勘察深度范圍內(nèi)場地地基土自上而下可分為11層，詳見表1。

表1 場地地基土情況

2 地基處理設計

根據(jù)勘察報告提供，場地屬于自重濕陷性黃土場地，地基濕陷等級為Ⅱ級(中等)。依據(jù)GB 50025-2004濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范，擬建建筑物為甲類建筑，應消除地基的全部濕陷量或采用樁基礎穿透全部濕陷性土層。根據(jù)場地巖土工程條件及建筑物特點，從提高承載力和消除濕陷性方面分析，本工程可采用灰土擠密樁與素混凝土樁復合地基:首先采用二八灰土擠密樁處理地基，全部消除地基濕陷性，樁直徑400 mm，樁距1 000 mm，正方形布置，有效樁長8 500 mm，要求處理后復合地基承載力特征值為180 kPa，樁端持力層為第3層土;然后采用素混凝土樁處理地基，提高地基承載力，樁直徑400 mm，樁距1 000 mm，正方形布置，有效樁長19 500 mm，要求處理后復合地基承載力特征值為680 kPa，單樁承載力特征值650 kN，樁端持力層為第6層土。素混凝土樁體強度采用C25。樁體所用水泥宜采用抗硫酸鹽硅酸鹽水泥或鋁酸三鈣含量不大于5%的普通硅酸鹽水泥。成樁后，在樁頂和基礎之間設置二八灰土褥墊層厚300 mm，擴出基礎外緣500 mm，灰土壓實系數(shù)0．90。

3 地基處理施工

采用先施工灰土擠密樁后施工素混凝樁的施工順序。

3．1 灰土擠密樁

采用沉管法成孔，成孔工藝選用柴油錘打樁機成孔，從中間向外間隔1孔～2孔進行。填料為白灰與素土，均先過篩，拌和均勻，土料中有機質(zhì)含量小于5%，不含表層耕土或夾雜磚塊等，灰土配比為2∶8。人工填料，選用吊錘(重約500 kg)分層夯實。

3．2 素混凝土樁

采用長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料成樁工藝，施工工藝流程:樁機就位→穩(wěn)定長螺旋鉆雙向吊垂找直→慢速鉆進→復查鉆頭垂直度→繼續(xù)鉆進→測量孔深達到設計樁底標高→接通動力頭上部高壓膠管→邊壓灌邊拔鉆桿，逐漸提拔鉆桿(隨時清土)，直至設計樁頂標高(超過500 mm)→停止壓灌→將鉆桿全部提出至鉆頭離開地面、停止動力頭上升。素混凝土樁體所用水泥為鋁酸三鈣含量不大于5%的普通硅酸鹽水泥，樁體強度C25。

4 地基處理檢測

4．1 灰土擠密樁檢測

本工程共進行了6組灰土擠密樁單樁復合地基載荷試驗，以確定地基承載力特征值是否滿足設計要求;同時進行人工挖掘探井3個，取樁體原狀土樣18件，樁間土原狀土樣18件，擊實試驗用擾動土樣2件，進行土工試驗，以檢測灰土擠密樁樁間土濕陷性消除情況及樁體密實度。

通過對6組灰土擠密樁單樁復合地基載荷試驗的荷載沉降P—s曲線、s—lg t曲線進行分析，結果顯示:1號～6號載荷試驗點最大加荷至360 kPa時，對應沉降量分別為20．32 mm，23．49 mm，23．32 mm，20．28 mm，22．78 mm，21．62 mm。根據(jù)規(guī)范，6 組灰土擠密樁的復合地基承載力特征值平均值為180 kPa，極差為0，小于平均值的30%，取其平均值180 kPa作為復合地基承載力特征值，滿足設計要求。

根據(jù)3個探井的土工試驗結果顯示，樁體壓實系數(shù)介于0．82～1．22之間，平均壓實系數(shù)為0．96，滿足設計要求;樁間土擠密系數(shù)介于0．84～1．00之間，平均擠密系數(shù)為0．92，滿足設計要求;地基處理深度范圍內(nèi)樁間土試樣濕陷系數(shù)均小于0．015，即經(jīng)地基處理后地基處理深度范圍內(nèi)地基土濕陷性已全部消除。

4．2 素混凝土樁檢測

本工程共進行了6組素混凝土樁單樁復合地基載荷試驗，以確定地基承載力特征值是否滿足設計要求;同時進行了4組素混凝土樁單樁豎向抗壓載荷試驗，以確定單樁豎向抗壓承載力特征值是否滿足設計要求;進行了120根素混凝土樁低應變動力測樁，以檢測樁身的完整性，并判斷樁身缺陷類型及位置。

通過對6組素混凝土樁單樁復合地基載荷試驗的荷載沉降P—s曲線、s—lg t曲線進行分析，結果顯示:1號～6號載荷試驗點最大加荷至1 360 kPa時，對應沉降量分別為23．81 mm，23．17 mm，19．53 mm，21．79 mm，21．11 mm，20．67 mm，根據(jù)規(guī)范，6 組素混凝土樁的復合地基承載力特征值平均值為680 kPa，極差為0，小于平均值的30%，取其平均值680 kPa作為復合地基承載力特征值，滿足設計要求。

通過對4組素混凝土樁單樁豎向抗壓載荷試驗的荷載沉降P—s曲線、s—lg t曲線進行分析，結果顯示:1號～4號載荷試驗點最大加荷至1 360 kPa時，對應沉降量分別為24．72 mm，23．52 mm，23．41 mm，22．89 mm，23．35 mm，根據(jù)規(guī)范，4 組素混凝土樁的復合地基承載力特征值平均值為650 kPa，極差為0，小于平均值的30%，取其平均值650 kPa作為單樁豎向抗壓承載力特征值，滿足設計要求。

通過對120根素混凝土樁低應變檢測資料進行分析:其中Ⅰ類樁97根，樁身完整;Ⅱ類樁20根，樁身有輕微缺陷;未發(fā)現(xiàn)樁身有明顯或嚴重缺陷的Ⅲ類、Ⅳ類樁。

5 結語

通過對理論與工程實例的闡述，充分證明在濕陷性黃土地區(qū)，基底壓力要求高的高層建筑應用灰土擠密樁與素混凝土樁復合地基是非常適宜的，既可以消除地基土濕陷，大幅度提高地基承載力，又大大節(jié)約了成本。灰土擠密樁與素混凝土樁復合地基具有承載力提高幅度大，地基變形小等特點，不僅適用于承載力較低的地基土，對承載力較高但變形不能滿足要求的地基土同樣適用，既經(jīng)濟合理又效果顯著，是一項值得推廣的地基處理技術。

［1］JGJ 79-2012，建筑地基處理技術規(guī)范［S］．

［2］GB 50025-2004，濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范［S］．

［3］方開敏，吳春萍．高層建筑中長螺旋鉆孔壓灌素混凝土樁的應用［J］．山西建筑，2009，35(36):75-76．

［4］孫建龍．灰土擠密樁加固濕陷性黃土地基機理與施工［J］．山西建筑，2008，34(29):145-146．