低強(qiáng)度樁二元復(fù)合地基技術(shù)

張曉杰 羅燕

摘要：通過工程實(shí)例講述了低強(qiáng)度樁二元復(fù)合地基在處理未固結(jié)人工填土中的應(yīng)用，并對(duì)參數(shù)取值進(jìn)行了計(jì)算。計(jì)算表明工程地基承載力和沉降均達(dá)到設(shè)計(jì)安全要求，實(shí)現(xiàn)了原設(shè)計(jì)目標(biāo)。

前言

豎向增強(qiáng)體是低強(qiáng)度樁的樁體復(fù)合地基稱為低強(qiáng)度樁復(fù)合地基。低強(qiáng)度樁通常指用水泥、石子及其他摻和料（如砂、粉煤灰、石灰等）加水拌合，用各種成樁機(jī)械在地基中制成的強(qiáng)度等級(jí)為C5～C25的樁。低強(qiáng)度樁屬于粘結(jié)材料樁。低強(qiáng)度樁樁身材料常采用當(dāng)?shù)夭牧吓渲贫?。目前在工程上?yīng)用的較多的低強(qiáng)度樁是素混凝土樁。

低強(qiáng)度樁復(fù)合地基適用于處理粘性土、粉土、砂土和自重固結(jié)已完成的素填土地基。對(duì)于欠固結(jié)素填土地基，可采用預(yù)壓、壓實(shí)、夯實(shí)、擠密方法等方法處理淺層地基，再采用相對(duì)較長(zhǎng)的低強(qiáng)度樁進(jìn)行地基處理。

成都康博物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有限公司年產(chǎn)RFID電子標(biāo)簽、讀寫器1000套生產(chǎn)項(xiàng)目，位于成都市雙流縣西南航空港經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)物聯(lián)網(wǎng)園區(qū)內(nèi)，擬建2#研發(fā)樓為6層，框架結(jié)構(gòu)，獨(dú)立基礎(chǔ)。

1.工程地質(zhì)條件

鉆探揭露深度范圍內(nèi)，擬建場(chǎng)地地層為第四系全新統(tǒng)素填土（Q4ml），第四系全新統(tǒng)沖積粘土（2-1）（Q4al）、第四系中下更新統(tǒng)冰水堆積粘土（3-1）（Q1+2fgl）、。按地層由上至下的順序描述如下：

1.1、第四系全新統(tǒng)素填土（Q4ml）：

褐灰色，稍濕，結(jié)構(gòu)較松散，均勻性較差，成份以粘性土及卵石、圓礫組成，該層填土為新近平整場(chǎng)地回填土，厚度0.3～6.8m，平均1.93m，場(chǎng)地內(nèi)地表均有分布。

1.2、第四系全新統(tǒng)沖積粘土（2-1）（Q4al）：

褐黃色，以堅(jiān)硬為主，切面有光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度高，韌性高。在場(chǎng)地內(nèi)呈似層狀分布，該層埋深0.3～6.8m，場(chǎng)地內(nèi)均有分布。

1.3、第四系中下更新統(tǒng)冰水堆積粘土（3-1）（Q1+2fgl）：

棕紅色，以堅(jiān)硬為主，個(gè)別硬塑，切面有光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度高，韌性高。該層埋深2.6～10.3m，場(chǎng)地內(nèi)均有分布。

2.二元復(fù)合地基處理設(shè)計(jì)

據(jù)勘察報(bào)告，基底素填土1-1力學(xué)性質(zhì)較差和壓縮模量低，不能滿足基礎(chǔ)荷載設(shè)計(jì)要求，不宜直接作為基礎(chǔ)持力層，需采用二元復(fù)合地基進(jìn)行地基處理。設(shè)計(jì)要求為：復(fù)合地基承載力特征值fspk≥220kPa和壓縮模量Es≥13.0MPa。

設(shè)計(jì)思路：采用碎石樁和低強(qiáng)度樁二元結(jié)構(gòu)對(duì)地基土進(jìn)行處理。先采用碎石樁對(duì)樁間填土進(jìn)行處理，采用擠密法進(jìn)行施工，使樁間土fpk≥100kPa，Es≥6 MPa；再采用低強(qiáng)度樁對(duì)地基土進(jìn)行處理，采用置換法進(jìn)行施工。

根據(jù)《基礎(chǔ)平面布置圖》及《成都康博物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有限公司年產(chǎn)RFID電子標(biāo)簽、讀寫器1000套生產(chǎn)項(xiàng)目項(xiàng)目巖土工程勘察報(bào)告》，并結(jié)合設(shè)計(jì)要求，及我院類似項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和施工相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，確定樁端持力層主要為第四系全新統(tǒng)沖積粘土（2-1），樁端進(jìn)入持力層深度不小于2.5m；則地基加固深度為設(shè)計(jì)基底標(biāo)高以上0.50m至第四系全新統(tǒng)沖積粘土（2-1）以下不小于2.5m的巖土層厚度，處理土層為素填土1-1、全新統(tǒng)沖積粘土（2-1）。本項(xiàng)目加固處理深度預(yù)計(jì)自基底以下約4.00m，局部較深約7.00m。

2.1、低強(qiáng)度樁布置

（1）施工工藝及樁徑和樁長(zhǎng)

碎石樁施工：根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備及施工條件，填土層采用擠密成孔法，成孔直徑為330mm，夯擴(kuò)成樁直徑為350mm。進(jìn)入硬塑粘土層0.5m.。

低強(qiáng)度樁施工：采用沖孔取土成孔法，成孔直徑為330mm，夯擴(kuò)成樁直徑為350mm。

根據(jù)地基加固深度，低強(qiáng)度樁端持力層為硬塑粘土2-1層，樁端進(jìn)入該層2.50m，則加固處理深度自基底以下約4.0～7.0m，考慮樁頂浮漿0.50m，實(shí)際施工樁長(zhǎng)約4.50～7.5m，平均樁長(zhǎng)約6米。碎石樁端持力層為硬塑粘土2-1層，樁端進(jìn)入該層0.5m，則加固處理深度自基底以下約3.0～5.0m平均樁長(zhǎng)約4.5米。

（2）面積置換率

依據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2012，J220-2012）第7.1.5-2條與第7.1.5-3條中：

fspk=mRa/Ap+β（1-m）fsk

Ra=upΣqsili+qpAp

式中：fspk——復(fù)合地基承載力特征值（kPa）；

fsk——為處理后樁間土承載力特征值（kPa）；

m——為面積置換率；

Ra——為單樁承載力特征值（kN）；

Ap——樁的截面積（m2）

β——為樁間土承載力折減系數(shù)；

up——樁的周長(zhǎng)；

n——樁長(zhǎng)范圍內(nèi)所劃分的土層數(shù)；

qsi、qp——樁周第i層土的側(cè)阻力、樁端端阻力特征值（kPa）；

li——第i層土的厚度

根據(jù)面積置換率公式

式中：d為低強(qiáng)度樁直徑，取0.35 m，de為一根樁分擔(dān)的處理地基面積的等效圓直徑。最小樁長(zhǎng)按4.0米計(jì)算（人工填土1.5米，硬塑粘土2.5米），低強(qiáng)度樁設(shè)計(jì)參數(shù)見表2。

（3）復(fù)合地基的壓縮模量計(jì)算

復(fù)合地基壓縮模量等于天然地基壓縮模量的ξ倍，按下式計(jì)算：

ξ=fspk/fak

fspk：220 kPa

fsk：100 kPa

ξ=2. 20

土層壓縮模量為6.0 MPa，則復(fù)合地基的壓縮模量Es=2.2×6.0=13.2 MPa，滿足設(shè)計(jì)要求。

（4）樁身材料及樁體強(qiáng)度

?cu= 4 Ra/Ap

?cu=8333kN

樁身材料采用水泥（32.5桂湖水泥）、石、砂，樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)取C15。

（5）褥墊層

①厚度：300mm。

②材料：級(jí)配砂石（最大粒徑一般≤3cm）。

3、結(jié)束語

（1）對(duì)于未固結(jié)人工填土采用低強(qiáng)度二元復(fù)合地基，其加固效果較顯著，造價(jià)低，安全性良好。

（2）二元復(fù)合地基方案設(shè)計(jì)參數(shù)應(yīng)通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)并參照勘察成果和地區(qū)經(jīng)驗(yàn)綜合確定。

（3）二元復(fù)合地基應(yīng)采用分階段施工程序，兩種工藝同時(shí)進(jìn)行則達(dá)不到地基加固效果。

（4）本工程二元復(fù)合地基處理的成功經(jīng)驗(yàn)對(duì)類似的地基基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)和借鑒意義。

綜上所述，低強(qiáng)度樁具有可靠的技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)效果，低強(qiáng)度樁二元復(fù)合地基在地基工程處理中具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]龔曉南；地基處理手冊(cè)；第三版；《地基處理手冊(cè)》（第三版）編寫委員會(huì)；

[2]建筑地基處理技術(shù)規(guī)范；JGJ 79-2012；中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部；