典型液化土地地基處理方案選擇綜合分析

喬 江 瀚

(山西中鼎物流集團有限公司，山西 晉中 030600)

1 工程概況及工程地質(zhì)條件

工程選自位于山西省晉中市榆次區(qū)與開發(fā)區(qū)交界處的新建大型物流園。設(shè)計階段，根據(jù)房屋結(jié)構(gòu)、用途、規(guī)劃位置及造價差異，在地基處理方案選擇時，采用了二元復(fù)合地基、CFG、混凝土灌注樁等不同形式。

依據(jù)工程地質(zhì)勘探報告[1]，該地區(qū)地層主要為第四系全新統(tǒng)人工堆積層和沖擊地層覆蓋，厚度大于50 m，巖性由黏質(zhì)黃土、黏土、粉質(zhì)黏土、粉土、粉砂、細(xì)砂等組成。地震液化在沿線分布較廣，地下水位以下至20 m范圍內(nèi)粉砂、細(xì)砂及粉土層為地震液化土層，埋深3 m～20 m,地震液化層厚1.6 m～11.9 m，液化等級中等～嚴(yán)重，需采取地基處理措施消除。

2 地基處理方案

1)綜合樓辦公樓，地上8層，地下1層，框架剪力墻結(jié)構(gòu)，地基處理采用碎石樁和預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁二元復(fù)合地基，碎石樁樁徑0.5 m,樁長20 m,樁間距1.5 m，按正方形布置；管樁樁徑0.5 m,樁長12 m，樁間距1.5 m，碎石樁空隙插打管樁。

2)辦事大廳，單層，框架剪力墻+球形網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，地基處理采用泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁，樁徑0.8 m,1 m，有效樁長不小于25 m，混凝土強度等級為C30。

3)作業(yè)辦公樓，兩層，鋼混框架結(jié)構(gòu)，地基處理選用CFG樁復(fù)合地基，CFG樁采用長螺旋鉆中心壓灌成樁，樁徑0.6 m，樁長17 m，采用正方形布置。

3 處理方案原理分析

3.1 二元復(fù)合地基施工

該方案采用低強度的碎石樁加固液化地基可提高樁周土體密實度，減小土體的振密性；通過成樁時的排水，改善超靜孔隙水壓力消散條件，限制壓力增長。利用管樁的增強效應(yīng)和擠密效應(yīng)，改善場地的地基承載力[2]。

3.2 鉆孔灌注樁

該方案處理液化主要是利用灌注樁成樁長度可選范圍廣的優(yōu)勢，選擇粉質(zhì)黏土作持力層，樁身直接穿過液化土層。在計算單樁承載力時，除考慮上部結(jié)構(gòu)正常荷載外，額外將液化土層極限側(cè)阻力乘以土層液化折減系數(shù)加大設(shè)計承載力特征值，消除液化地基所帶來的影響[3]。

3.3 CFG樁復(fù)合地基

該方案成樁工藝對樁間土無擠密作用，不能直接消除土中液化，但其樁體本身不會發(fā)生液化，通過提高樁體置換率，改變土層非液化部分比重，降低液化土對建筑物的危害。另一方面，CFG樁自身剛度較樁間土較大，由于應(yīng)力集中作用，大部分力將由樁體承擔(dān)，減弱不均勻沉降危害[4]。

4 處理方案技術(shù)特點分析

選用方案部分特點對比見表1。

表1 選用方案部分特點對比

5 處理方案檢測結(jié)果分析

在完成上述施工后，利用樁間土標(biāo)準(zhǔn)管粗試驗檢測樁間土液化消除情況；單樁豎向抗壓靜載荷試驗確定單樁豎向承載力特征值是否滿足設(shè)計要求；復(fù)合地基靜載荷試驗確定復(fù)合地基承載力特征值是否滿足設(shè)計要求。

1)二元復(fù)合地基進(jìn)行樁間土標(biāo)貫檢測30孔，單樁豎向抗壓靜載試驗樁4根，復(fù)合地基載荷試驗3點，檢測結(jié)果均滿足設(shè)計要求，液化已全部消除。

2)鉆孔灌注樁進(jìn)行單樁豎向抗壓靜載試驗樁3根，單樁豎向抗壓承載力特征值為1 100 kN，滿足設(shè)計要求，液化消除效果一般。

3)CFG樁復(fù)合地基進(jìn)行復(fù)合地基增強體單樁靜載荷試驗樁3根，復(fù)合地基載荷試驗3點，檢測結(jié)果均滿足設(shè)計要求，液化消除效果較明顯。

6 處理方案優(yōu)缺點及適用性

通過前三項分析，可發(fā)現(xiàn)二元復(fù)合地基，由于采用剛性—柔性組合成的復(fù)合地基，可在消除液化、濕陷性沉降的同時，提供較高的復(fù)合地基承載。但受限于兩種類型樁不能同時作業(yè)，預(yù)應(yīng)力管樁需在完成所有碎石樁的前提下進(jìn)行施工，這就對相鄰成品樁體保護(hù)提出比較高的要求?？紤]到多種樁型所用的機具不同，施工過程中的機具調(diào)配較單一樁型頻繁，整體施工周期較長。二元復(fù)合地基更適用于對消除地基土液化和對地基承載力有差異化需求的建筑，常見應(yīng)用于大型儲油罐或是場地液化相對嚴(yán)重的建筑工程中。

由于鉆孔灌注樁的樁長、樁徑選擇范圍大，單樁承載力是三種方案之中最大。目前該工藝技術(shù)成熟，可選擇施工機具的型號眾多，使其對施工場地地質(zhì)要求較低，適合在各類地層施工，工程建設(shè)中適用性廣。但其施工環(huán)節(jié)較多，致使影響其成樁質(zhì)量因素偏多，施工過程質(zhì)量卡控需特別關(guān)注。因鉆孔產(chǎn)生的泥漿若處置不利易造成環(huán)境污染，現(xiàn)場還需單獨設(shè)置泥漿池、沉淀池等設(shè)施，眾多因素造成鉆孔灌注樁造價較高。目前鉆孔灌注樁在地基處理方案中占據(jù)重要地位，在超高層、高層房屋建筑及橋梁工程較為常見。

CFG樁復(fù)合地基顯著特點是施工速度快、成樁效率較高，施工過程中無振動、低噪聲、輕污染；但受樁架高度及動能的制約，樁長選擇范圍小，常見有效的樁長均控制在25 m范圍內(nèi)，處理后的地基最大承載力相對前兩種方案較小；CFG樁無需配筋，同時利用工業(yè)廢料——粉煤灰做樁體材料，與其他樁型相比，造價低，經(jīng)濟效益顯著，適用于多層和小高層建筑。

7 結(jié)語

本文通過對工程實例進(jìn)行分析，結(jié)果表明，采用二元復(fù)合地基、CFG樁、鉆孔灌注樁加固地基均可以提高地基土的抗液化性能，降低液化土地質(zhì)引起的不良影響。

通過對三種方案技術(shù)特點及成樁檢測結(jié)果對比、分析，得出三種典型液化土地地基處理方案適用工程類型。本文成果對建設(shè)單位在審查設(shè)計方案、控制投資及編制指導(dǎo)下施工組織設(shè)計時，充分考慮工程質(zhì)量、安全、工期、投資、環(huán)保和穩(wěn)定的目標(biāo)要求的前提下，選定適宜的處理方案，提供些許參考。