軟弱地基的松木樁處理

楊小光YANG Xiao-guang

（中交隧道局第五工程有限公司，天津300000）

1 軟弱地基的種類及常見的處理方法

軟弱地基按成因可分為人工填土類地基；海相、河流相和湖相沉積而成的含淤質(zhì)粘土類地基；各種山前沖積、洪積相所形成的夾卵石、漂石的粘土類地基等多個種類。從成因來看，軟弱地基的形成過程相當(dāng)復(fù)雜，這使得它具備了復(fù)雜的物理力學(xué)性能。一般來講，軟弱地基有很強的壓縮性能，而且承載力相對較小。當(dāng)前，業(yè)界廣泛推崇用鋼筋混凝土樁處理厚的軟弱地基的施工方法，提倡用砂樁、石灰樁、化學(xué)灌漿或堆載預(yù)壓等方式處理大孔隙、含水量豐富的軟弱地基，每一種處理措施都有各自針對的領(lǐng)域，因此一定要針對地基類型選擇合適的處理方法，以確保地標建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，安全可靠。工程實踐中一般鮮少提及通過松木樁處理軟弱地基的方法，筆者認為如果條件允許，送木樁軟弱地基處理法的實際效果要優(yōu)于用短木樁處理某些軟弱地基的方法。

2 用松木樁處理地基的實例

軟弱地基在工程建設(shè)中相當(dāng)普遍。送木樁處理軟弱地基的情況通常適用于局部暗塘或?qū)訑?shù)少、荷載輕的建筑地基。筆者結(jié)合工程經(jīng)驗，將通過本文具體介紹110KV鹿山變電所主控樓的地基處理方法。

2.1 地質(zhì)概況 該工程項目在鹿山周邊，是一個兩層占地650m2的全框架結(jié)構(gòu)。這片區(qū)域有雜填土、淤質(zhì)粘土、含淤質(zhì)礫砂卵石、粉質(zhì)粘土和粘土錯落分布，地質(zhì)構(gòu)造比較復(fù)雜。

淤質(zhì)粘土呈軟塑狀，下部是埋深4m左右、中密狀的可作為持力層的含淤質(zhì)礫砂卵石。而現(xiàn)場操作時，經(jīng)多方比選最終確定采用松木樁處理方案。

2.2 松木樁的設(shè)計計算 若將短木樁用作擠密樁，必須按式（1）設(shè)計：

式（1）中，d、S表示樁徑（m）和樁的間距（m）；e0、e1表示擠密前土的天然孔隙比和擠密后要求達到的孔隙比。

式（2）中，n、A 分別表示 1m2樁的根數(shù)和 1m2地基所需擠密樁面積，AP表示單樁橫截面積（m2）。其中，A=（e0-e1）/（1+e0）。

可將存在硬殼層的樁端視為端承樁，計算公式如下：

式 （3） 中，[σ]、Ψ、α 分別表示樁材料的容許壓力（kPa）、縱向彎曲系數(shù)以及樁材料的應(yīng)力折減系數(shù)（木樁取0.5）；Pa表示單樁承載力。其中，Ψ通常取值為1，與樁間土質(zhì)有關(guān)。

該施工項目中，柱下獨立基礎(chǔ)附加應(yīng)力和自重總值是950KN。選③層為樁端持力層，經(jīng)綜合分析給定地基土的容許承載力130kPa，基礎(chǔ)埋深1.5m，計算其基礎(chǔ)尺寸2.6*2.9（m2）。一般情況下持力層埋深不超過4m，所以施工過程中可采用端承樁設(shè)計。以直徑15cm的松木樁處理軟弱地基，根據(jù)式（3）確定[σ]取值 2773.4kPa。

則根據(jù)公式n=950/（2.6*2.9*24.5）=5.14根/m2可推算出1m2所需樁數(shù)為5根。本工程項目樁基底面積是210 m2，則其所需樁數(shù)為5根/m2*210=1050根。所有短樁呈梅花形依次排開，打樁后將20cm厚片石灌石子鋪設(shè)在樁頂面進行加固，然后開始樁基施工。

2.3 經(jīng)濟效果分析 根據(jù)建筑預(yù)算定額，制作1根長2.5m、直徑15cm的松木樁須花費15元，則1050根樁基共花費1.575萬元。用12cm*12cm混凝土制作短樁須花費5.1萬元，而用換土墊層制作短樁的總費用是混凝土的一半，但是由于地下水位高，給換土施工造成了不小的困擾。因此，出于造價和施工技術(shù)的考量，本工程決定采用松木樁軟地基處理方案。項目竣工后施工方進行了跟蹤觀測，未發(fā)現(xiàn)任何結(jié)構(gòu)問題。

3 松木樁處理軟弱地基的適應(yīng)條件

必須用松木樁處理軟土地基，是因為松木中所含的松脂具有良好的防水、防腐功能。松木樁一般適用于地下水以下、水位相對穩(wěn)定、腐蝕性小的地區(qū)。

根據(jù)以往的施工經(jīng)驗，處理軟土地基的第一步應(yīng)該是徹底勘察地質(zhì)條件并進行土工試驗。通過地質(zhì)勘查所獲得的地層構(gòu)造和土質(zhì)條件是設(shè)計、施工的重要參考依據(jù)。在前期設(shè)計階段，設(shè)計小組除了要考慮地質(zhì)條件以外，還應(yīng)該認真分析地質(zhì)構(gòu)造、土質(zhì)條件，結(jié)合設(shè)計要求和施工工藝制定多套方案進行綜合比選，最終確定最優(yōu)設(shè)計方案。采用松木樁處理軟土地基時要求軟土厚度不超過5m，且要使用長度小于4m的短樁。作端承樁時，最好先開挖至基礎(chǔ)埋深后打樁，以確保樁尖順利進入持力層。采用短木樁處理軟弱地基，無需進行大量的土方開挖，因而省工省時。另一方面，在松木資源豐富的地區(qū)用這種方法可就地取材，既經(jīng)濟又實用。

[1]吳寧.松木樁在軟土地基加固中的應(yīng)用[J].云南交通科技,2003(05).

[2]羅文尚,邱盛明.論軟弱地基的松木樁處理[J].廣東建材,2005(05).

[3]張文強,蔣武韌.軟弱地基的松木樁處理[J].中國高新技術(shù)企業(yè),2008(22).