擠密碎石樁在海積平原某電廠地基處理中的應(yīng)用研究

劉 燦，趙哲勝，宋 振

（山東電力工程咨詢院有限公司，山東濟南250100）

擠密碎石樁在海積平原某電廠地基處理中的應(yīng)用研究

劉 燦*，趙哲勝，宋 振

（山東電力工程咨詢院有限公司，山東濟南250100）

擠密碎石樁由于施工簡單、工藝成熟、經(jīng)濟性好、應(yīng)用性強等特點在地基處理時被廣泛應(yīng)用。以渤海灣海積平原某電廠工程實例為背景，通過擠密碎石樁地基處理施工及施工后的檢測，分析了其在本工程中的適用性。

擠密碎石樁；地基處理；海積平原

1 概述

某電廠位于渤海灣海積平原地區(qū)，該地區(qū)基巖一般埋藏較深，地下水埋藏淺，第四系覆蓋層較厚。由于電廠上部土層地基土承載力較低且存在砂土液化問題，必須進行地基處理來滿足上部結(jié)構(gòu)對地基土的強度及變形要求。

擠密碎石樁對軟土地基具有良好的加固作用[1]，通過對軟土地基的擠密、置換、豎向排水，加快地基土固結(jié)，形成穩(wěn)定的復(fù)合地基，不僅能增強地基的承載力，減少地基施工后的沉降，而且還可以有效的消除液化[2]。

2 擠密碎石樁的加固機理

在樁成孔時沉管下沉?xí)χ車翆赢a(chǎn)生橫向擠壓力，周圍土層側(cè)向擠壓，使周邊土體孔隙比減小，密度增大，在成孔和灌注碎石時由于夯擊使周圍土體發(fā)生液化，土顆粒重新排列趨向密實，加強了土的密實度[3]。樁孔充填料為級配良好的碎石，在地基中形成滲透性良好的人工豎向排水減壓通道，地震時產(chǎn)生的孔隙水壓力可通過樁體這一通道有效地消散，防治超孔隙水壓力的增高，并可加快地基的排水固結(jié)，達到消除液化的目的[4]。

3 場地工程地質(zhì)條件及地基處理方式

電廠地貌成因類型為海積平原，地貌類型為濱海低地。揭露地層為第四系人工填土（Q4s）、全新統(tǒng)海積層（Q4m）、沖洪積層（Q4al+pl）及上更新統(tǒng)沖洪積層（Q3al+pl）構(gòu)成，巖性為粉土、砂土、粉質(zhì)粘土。擬建場地的地下水類型為第四系孔隙潛水。

根據(jù)擬建場地工程地質(zhì)條件，結(jié)合當(dāng)?shù)亟ㄖ?jīng)驗，廠前區(qū)荷重較大的擬建建筑物地基可采用擠密碎石樁復(fù)合地基進行處理。擠密碎石樁可采用樁徑500mm，樁間距1.30m，樁長11.00～14.00m，以提高上部土層的承載力并消除地震液化可能性。場地中②-3層標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗擊數(shù)N=11～44擊，平均17.9擊，該層較厚地段，中小功率振動錘沉管較為困難，而該層地基承載力特征值fak=160kPa，且無液化可能性，因此如遇該層較厚貫入困難時，處理至該層層頂即可。

4 復(fù)合地基載荷試驗?zāi)康募胺椒?/h2>

4.1 試驗?zāi)康?/p>

本工程進行了擠密碎石樁復(fù)合地基載荷試驗，確定樁間距1.3m碎石樁復(fù)合地基承載力特征值。

4.2 試驗方法

加載等級分為10級。每加一級荷載前后均應(yīng)各讀記承壓板沉降量1次，以后每隔30min讀記1次。當(dāng)1h內(nèi)沉降量小于0.1mm時，即可加下一級荷載當(dāng)出現(xiàn)下列現(xiàn)象之一時可終止試驗：

（1）沉降急劇增大，土被擠出或承壓板周圍出現(xiàn)明顯的隆起；

（2）承壓板的累計沉降量已大于其寬度或直徑的6%；

（3）當(dāng)達不到極限荷載，而最大加載壓力已大于設(shè)計要求壓力值的2倍。

卸載級數(shù)可為加載級數(shù)的一半，等量進行，每卸一級，間隔30min，讀記回彈量，待卸完全部荷載后間隔3h讀記總回彈量。

確定承載力時，當(dāng)壓力—沉降曲線上極限荷載能確定，而其值不小于對應(yīng)比例界限的2倍時，可取比例界限；當(dāng)其值小于對應(yīng)比例界限的2倍時，可取極限荷載的一半。當(dāng)壓力—沉降曲線是平緩的光滑曲線時，可按相對變形值確定：①對砂石樁復(fù)合地基當(dāng)以粉土或砂土為主的地基，可取s/b或s/d等于0.01所對應(yīng)的壓力。②對有經(jīng)驗的地區(qū)，也可按當(dāng)?shù)亟?jīng)驗確定相對變形值。按相對變形值確定的承載力特征值不應(yīng)大于最大加載壓力的一半[5]。

5 復(fù)合地基載荷試驗分析

5.1 試驗P-s曲線及s-lgt曲線

根據(jù)野外原始記錄繪制P-s及s-lgt曲線，見圖1。

圖1 復(fù)合地基載荷試驗1.3m樁間距P-s曲線、s-lgt曲線

5.2 試驗結(jié)論

P-s曲線：隨著荷載的增加，曲線斜率逐漸增大。荷載加至180kPa時，承壓板累計沉降量為14.24mm；荷載加至360kPa時，承壓板累計沉降量為49.78mm，無明顯陡降段出現(xiàn)?；貜椔?2.4%。

s-lgt曲線：所有曲線近于水平，曲線間距由密變疏，曲線尾部未出現(xiàn)向下彎曲現(xiàn)象。

復(fù)合地基載荷試驗承載力計算成果詳見表1。

表1 樁間距1.3m碎石樁復(fù)合地基載荷試驗承載力特征值確定表

6 樁間土檢測

6.1 地基處理前后物理力學(xué)指標(biāo)分析

主要物理力學(xué)指標(biāo)對比結(jié)果見表2。

從表2可以看出，采用干振碎石樁處理后，壓縮系數(shù)：②粉土降低36%、②-1粉質(zhì)粘土降低3.2%；壓縮模量：②粉土提高55.4%、②-1粉質(zhì)粘土提高18.3%；標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗：②粉土提高104.9%、②-1粉質(zhì)粘土提高21.9%。地基土的主要力學(xué)和變形指標(biāo)均比處理前有明顯的提高，加固效果明顯。

6.2 地基處理后地基土的液化消除效果

試驗區(qū)域分布的可液化地層為②粉土，布置了3個鉆孔，利用標(biāo)貫試驗，進行液化判定。根據(jù)液化判定分析結(jié)果，碎石樁處理后地基土②粉土的液化現(xiàn)象消除。

6.3 地基土處理前后工程性質(zhì)對比分析

根據(jù)加固前后地基土的標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗錘擊數(shù)N試驗指標(biāo)值對比分析可知，地基土經(jīng)加固后其工程性質(zhì)明顯改善，加固后各土層標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)均有較大提高，這充分證明擠密碎石樁對地基土有明顯的擠密加固效果，加固后的各層土的工程性質(zhì)和地基強度已經(jīng)得到了較大的改善和提高。

表2 碎石樁處理前后地基土主要物理力學(xué)指標(biāo)比較

7 結(jié)束語

（1）擠密碎石樁在濱海平原地區(qū)的地基處理中能明顯改善地基土的工程性質(zhì)，提高地基強度；

（2）根據(jù)處理前后地基土標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗對比及計算判別，地基土的液化地層經(jīng)加固處理后其地震液化的可能性已經(jīng)消除；

（3）本工程采用的擠密碎石樁法施工簡單、工藝成熟、經(jīng)濟性好、應(yīng)用性強，能解決軟弱土地基問題和地基土液化問題，是本工程合理的地基處理方式。

[1]孫好彬.振動碎石擠密樁在處理軟弱地基中的應(yīng)用[J].人民長江,2008(18):50-51,81.

[2]豐培杰,管明坤.擠密碎石樁在液化地基處理中的應(yīng)用[J].科技傳播,2010(7):139-140.

[3]楊慶義,張玉寶.擠密碎石樁在地基處理中的應(yīng)用研究[J].西部探坑工程,2001(21):108-109.

[4]魏路,李鐵軍,向靈芝.某碎石擠密樁工程的承載力特性研究[J].山西建筑,2008(31):110-111.

[5]宋玉珠.擠密碎石樁處置軟土地基的施工工藝與質(zhì)量控制[J].內(nèi)蒙古公路與運輸,2011(6):22-23.

TheApplication and Research of the Gravel Compaction Pile in Foundation Treatment of a Certain Power Plant in Marine Plain

LIU Can,ZHAO Zhe-sheng,SONG Zhen
(Shandong Electric Power Engineering Consulting Institute Ltd.,Jinan Shandong 250100,China)

Gravel compaction pile has been widely used in the foundation treatment for its features such as simple construction, mature technology,good economy and strong applicability,etc. Taking a certain power plant project in the marine plain of Bohai bay as a case,through gravel compaction pile foundation treatment and the detection,the paper analyzed its applicability in the engineering.

gravel compaction pile；foundation treatment；marine plain

TU472.3

B

1004-5716(2015)05-0005-03

2014-11-13

劉燦（1982-），男（漢族），山東鄒城人，工程師，現(xiàn)從事巖土工程技術(shù)工作。