素混凝土短樁在工程中的應(yīng)用

摘 要：某工程淺層地基承載力較低，存在液化現(xiàn)象，采用素混凝土短樁處理后，有效地消除了飽和沙土的液化性，提高了復(fù)合地基的容許承載力和壓縮模量。本文較全面地介紹了素混凝土短樁復(fù)合地基的試驗、施工和設(shè)計。

關(guān)鍵詞：素混凝土短樁；地基處理；復(fù)合地基

中圖分類號：TU753.3 文獻標識碼：A 文章編號：1671-3362（2013）12-0124-01

1 工程概況及工程地質(zhì)條件

某工程項目位于新疆維吾爾自治區(qū)和田市，設(shè)計地震為第二組，廠址區(qū)域地震動峰值加速度為0.12g，建筑場地類別均為Ⅱ類。

根據(jù)勘測成果，廠址內(nèi)巖土層特征按剖面圖中編號順序由上而下有：素填土層、松散粉砂層、稍密粉砂層、中密粉砂層、密實粉砂層、密實卵石層等。

經(jīng)液化判別，廠址第（2）層松散粉砂局部為液化土，液化指數(shù)為0.10～5.68，液化等級為輕微液化。據(jù)《建筑工程抗震設(shè)防分類標準》[1]（GB50223-2008）及《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》[2]（GB50011-2010）（以下簡稱抗震規(guī)范），對重要建（構(gòu)筑）物應(yīng)部分消除液化沉陷處理。

2 地基處理

2.1 地基處理方案選擇

根據(jù)場地地質(zhì)條件，場地內(nèi)液化土層即第（2）層松散粉砂層分布比較廣泛，厚度較深，松散粉砂層底標高普遍在-4.5～-6.5m之間。由于場地地下水位較高，粉砂層的滲透系數(shù)很大，采用大開挖可以消除粉砂層液化的影響，但土方量大且基坑支護費用很高。

對重要建（構(gòu)）筑物，針對地下水位較高并且淺層土地基承載力較低的特點，為消除液化土層的不利影響，擬采用振沖碎石樁或水泥粉煤灰碎石樁等地基處理方式。受當?shù)厥┕l件的限制，無法采用這些地基處理方法。和田地區(qū)一般采用兩種地基處理方式，一種是鉆孔灌注樁，另外一種是改良的水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）——素混凝土短樁，也就是采用素混凝土代替水泥粉煤灰碎石樁中的混合料，其施工工藝與水泥粉煤灰碎石樁相同。

結(jié)合和田地區(qū)施工經(jīng)驗，經(jīng)過經(jīng)濟技術(shù)比較，采用素混凝土短樁的對地基處理方案，樁徑為400mm，樁長約9m，樁間距為1.2m，以（4-1）卵石層作樁端持力層，處理后的復(fù)合地基承載力特征值不小于350kPa，壓縮模量為12MPa。

2.2 素混凝土短樁復(fù)合地基

素混凝土短樁復(fù)合地基的計算和水泥粉煤灰碎石樁的設(shè)計類似，按照《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》[3]（JGJ 79-2012）對素混凝土短樁的單樁豎向承載力特征值進行估算，9m長素混凝土短樁豎向承載力特征值為400kN，復(fù)合地基的面積置換率為0.087，復(fù)合地基承載力為350kPa，壓縮模量為12MPa。

素混凝土短樁采用長螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁，樁體材料為C25素混凝土，清土截樁后鋪設(shè)300mm厚砂石褥墊層。

3 處理效果的檢測與分析

在施工圖開展前，在廠區(qū)內(nèi)選取了3處進行現(xiàn)場試驗，分別進行了單樁靜載荷試驗和復(fù)合地基靜載荷試驗，以確定施工圖設(shè)計參數(shù)和處理效果。

根據(jù)三處單樁靜載試驗的Q-S曲線分析，結(jié)合場地工程地質(zhì)條件，根據(jù)《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》[4]（JGJ106-2003）及相關(guān)規(guī)范進行試驗，根據(jù)試驗結(jié)果，素混凝土短樁單樁承載力Ra為280.0～400.0kN，其中ZH01、ZH03單樁承載力Ra均小于設(shè)計要求值；ZH02單樁承載力Ra滿足設(shè)計要求。

根據(jù)3處復(fù)合地基靜載荷試驗的p-S曲線及S-t曲線圖分析，結(jié)合場地工程地質(zhì)條件，根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》及《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》相關(guān)規(guī)定，該場地復(fù)合地基承載力特征值為400～450kPa，壓縮模量為12～24MPa。

4 復(fù)合地基抗震承載力調(diào)整系數(shù)取值

對于復(fù)合地基抗震承載力調(diào)整系數(shù)，抗震規(guī)范中對于天然地基和樁基均有明確規(guī)定，對于復(fù)合地基抗震承載力調(diào)整系數(shù)則沒有規(guī)定。根據(jù)抗震規(guī)范4.2.2條規(guī)定，天然地基基礎(chǔ)抗震驗算時，地基抗震承載力應(yīng)取地基承載力特征值乘以地基抗震承載力調(diào)整系數(shù)計算，調(diào)整系數(shù)為1.0～1.5。根據(jù)抗震規(guī)范規(guī)定，單樁的豎向和水平抗震承載力特征值，可均比非抗震設(shè)計時提高25%。

本工程中，復(fù)合地基處理后樁間土為稍密粉砂，若按照天然地基取值，抗震承載力調(diào)整系數(shù)為1.1，若按照樁基取值，抗震承載力調(diào)整系數(shù)取值為1.25。

對于復(fù)合地基是否需要抗震承載力調(diào)整系數(shù)，筆者認為需要。天然地基土和樁基承載力特征值調(diào)整系數(shù)是考慮地基土在有限次循環(huán)動力作用下強度一般較靜強度提高和在地震作用下結(jié)構(gòu)可靠度容許有一定程度降低這兩個因素；而在復(fù)合地基下，這兩個因素都存在，因此復(fù)合地基也需要考慮抗震承載力調(diào)整系數(shù)。

復(fù)合地基抗震承載力調(diào)整系數(shù)的取值，筆者認為可以參考復(fù)合地基承載力的計算方法，按照樁間土和樁對復(fù)合地基的貢獻來確定復(fù)合地基抗震承載力調(diào)整系數(shù)的取值。比如本工程中，樁間土與樁對復(fù)合地基承載力的貢獻為1：2.5，相應(yīng)的復(fù)合地基抗震承載力調(diào)整系數(shù)可?。?.1*1+1.25*2.5）/3.5=1.2。

5 結(jié)論與建議

通過素混凝土短樁在本工程的應(yīng)用，說明利用素混凝土短樁復(fù)合地基是成功的。利用素混凝土短樁可以有效消除飽和砂土的液化性，提高復(fù)合地基容許承載力和壓縮模量，并具有操作簡單、施工進度快、工期短及造價低的優(yōu)點。在素混凝土短樁采用鉆孔灌注樁時，應(yīng)注意清理樁底沉渣，確保復(fù)合地基的施工質(zhì)量。在復(fù)合地基計算中，應(yīng)合理計算復(fù)合地基抗震承載力調(diào)整系數(shù)，以保證確?；A(chǔ)的安全性及經(jīng)濟性。

參考文獻

[1] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB50223-2008 建筑工程抗震設(shè)防分類標準[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

[2] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB50011-2010 建筑抗震設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

[3] 中國建筑科學研究院.JGJ79-2012 建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[4] 中國建筑科學研究院.JGJ 106-2003建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.