素混凝土樁在高層住宅地基處理中的應(yīng)用

摘? ? 要：素混凝土樁施工技術(shù)在當(dāng)前建筑工程領(lǐng)域的應(yīng)用比較廣泛，對(duì)控制軟土地質(zhì)結(jié)構(gòu)中地基的沉降具有積極作用，能夠適用住宅標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范內(nèi)的各級(jí)載荷要求。

關(guān)鍵詞：素混凝土樁;高層住宅;地基處理;應(yīng)用

1? 前言

素混凝土樁施工技術(shù)在提高地基載荷能力和降低地基沉降等方面具有一定作用，并且在厚度較深的軟土區(qū)域中使用此技術(shù)可獲得很好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。一般情況下，在厚度較深的軟土區(qū)域中，建筑沉降值較大，在經(jīng)過特殊的施工處理后，既能滿足沉降形變要求，也可達(dá)到載荷能力的標(biāo)準(zhǔn)要求。

2? 素混凝土樁工程特性分析

素混凝土樁是在碎石樁中混入一定的中砂和水泥，加水后攪拌均勻而形成的一種具有較高粘結(jié)特性的剛性樁體。素混凝土樁復(fù)合地基具有較好的載荷能力，與常規(guī)的樁基相比其載荷能力可提高一倍以上，其形變模量較高，載荷能力隨樁體長度、直徑、樁距以及墊層厚度等參數(shù)的改變而改變，載荷能力具有較好的伸縮性。素混凝土樁依據(jù)配合比的不同，其樁體強(qiáng)度的調(diào)節(jié)范圍在C5～c20之間。素混凝土樁屬于具有一定強(qiáng)度的剛性樁，其工程特性與散體碎石樁截然不同，無需依靠周邊土體的約束力便可將縱向載荷傳遞到持力層以上。由于上方載荷的作用，素混凝土樁因壓縮而產(chǎn)生的形變遠(yuǎn)小于周邊土體的形變，樁體沿下臥層穿入使得其與樁周土體共同承擔(dān)載荷，在共同形變的作用下載荷漸漸向樁體項(xiàng)部轉(zhuǎn)移，因此在一定程度上減弱了復(fù)合地基的沉降程度，使得樁體具有良好的載荷能力。

3? 素混凝土樁施工工藝要求

3.1? 成孔工藝

（1）回旋鉆機(jī)成孔法。在完成孔清洗工序后，加入適當(dāng)?shù)幕炷猎希朔N方法能夠?qū)崿F(xiàn)深度鉆孔，對(duì)于較硬的土層和密砂層均十分有效。其不足之處是施工過程中產(chǎn)生的泥漿量較大，增加了泥漿運(yùn)輸?shù)某杀?，?duì)施工的效率會(huì)帶來一定的不利影響。

（2）振動(dòng)后灌注混凝土法。施工過程中的擾動(dòng)可能對(duì)已成樁的質(zhì)量帶來一定的影響，應(yīng)在各樁體之間保持特定的間距，可通過隔行跳打的方式進(jìn)行，這種方法對(duì)周邊環(huán)境影響較大。上述兩種施工工藝各自有實(shí)際的用途。

3.2? 成孔施工過程

以素混凝土樁回旋鉆機(jī)成孔為例，此方法較適用于軟弱土質(zhì)且鉆機(jī)深度在30m以內(nèi)的情況。對(duì)于容易塌孔或鉆進(jìn)困難的土層，在回旋鉆機(jī)成孔的施工中要慎重?；匦@機(jī)成孔施工過程為：（1）由樁體直徑、長度以及地基的實(shí)際情況來選取合適的樁機(jī)型號(hào)。（2）在放樣定位之后，按照由慢到快的速度鉆進(jìn)成孔.在此過程中如果遇到鉆桿失穩(wěn)等情況時(shí)應(yīng)放慢進(jìn)尺。（3）混凝土上料按照碎石、水泥、砂礫的順序進(jìn)行，且碎石的平均粒徑應(yīng)在5cm以內(nèi)，含泥量<5%，混凝土攪拌≥60s，坍落度在18cm左右。（4）當(dāng)鉆進(jìn)深度達(dá)到設(shè)計(jì)尺寸后，往復(fù)升降鉆桿進(jìn)行掃孔，進(jìn)行樁底沉渣清理后泵送混凝土，按樁體容量及充盈系數(shù)控制混凝土用量。（5）當(dāng)混凝土泵送結(jié)束后，如果樁頂部的高度低于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充混凝土量，并超過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)o.5m。隨后振搗密實(shí)。（6）在確定成樁質(zhì)量符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)之后，將樁項(xiàng)蓋好，并移動(dòng)樁機(jī)到另一根樁進(jìn)行施工。

4? 素混凝土樁地基設(shè)計(jì)方法

素混凝土樁施工技術(shù)在提高地基載荷能力和降低地基沉降等方面具有一定作用，并且在厚度較深的軟土區(qū)域中使用此技術(shù)可獲得很好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。一般情況下，在厚度較深的軟土區(qū)域中，建筑沉降值較大，在經(jīng)過特殊的施工處理后，既能滿足沉降形變要求，也可達(dá)到載荷能力的標(biāo)準(zhǔn)要求，因此，通常使用沉降控制作為公路改擴(kuò)建工程素混凝土樁地基設(shè)計(jì)方法。假設(shè)在正常載荷情況下復(fù)合地基的壓縮模量為Ec，則通過面積加權(quán)法計(jì)算可得：

Ec=nEp+（1-n）Es

式中：

Ec——復(fù)合地基的壓縮模量;

Ep——樁體的壓縮模量;

Es——樁周土的壓縮模量;

n——復(fù)合地基的置換效率。

且有：

n=Lp/Lsp

式中：

Lp——樁體的橫截面積;

Lsp——單個(gè)樁體的控制面積。

有關(guān)下臥層的壓縮計(jì)算通常使用分層法進(jìn)行，由于下臥層的載荷目前仍無法準(zhǔn)確求得，在實(shí)際的工程應(yīng)用中普遍使用應(yīng)力擴(kuò)散法以及等效實(shí)體法等，但應(yīng)力擴(kuò)散法中對(duì)于擴(kuò)散角度的確定難以掌握，且計(jì)算過程十分復(fù)雜。

5? 原材料

（1）水泥海螺P.O.52.5，其3d抗壓強(qiáng)度為38.0MPa、抗折強(qiáng)度為6.9MPa;28d抗壓強(qiáng)度為56.9MPa、抗折強(qiáng)度為8.3MPa。（2）集料變質(zhì)砂巖粗集料為粒徑5mm～20mm，級(jí)配符合規(guī)范要求，含泥量為0.3%，壓碎值為5%;細(xì)集料為河砂，細(xì)度模數(shù)為2.7，含泥量為0.7%。（3）外加劑CNF-3聚羧酸高效減水劑，減水率約22%。（4）短切玄武巖纖維單絲直徑13μm，長18mm，密度2.7g/cm3～2.8g/cm3，抗拉強(qiáng)度3000MPa～4000MPa，彈性模量80GPa～100GPa，斷裂伸長率2.7%～3.4%。

6? 試驗(yàn)結(jié)果及分析

6.1? 工作性能試驗(yàn)

混凝土抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果可知，玄武巖纖維摻量0.1%的混凝土與素混凝土相比，其抗壓強(qiáng)度7d提高3.3%，28d提高6.3%;其抗折強(qiáng)度7d提高了14.1%，28d提高18.7%。分析原因?yàn)樾鋷r纖維摻入后，分布于混凝土中的纖維形成亂向的三維支撐體系，在混凝土受到荷載作用時(shí)協(xié)同受力，應(yīng)力自混凝土基體傳遞給玄武巖纖維，由于玄武巖纖維的抗拉彈性模量高，增加了混凝土的抗拉和抗剪應(yīng)力，從而提高了混凝土抗彎拉強(qiáng)度，也相應(yīng)提高了混凝土抗壓強(qiáng)度。

6.2? 劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)及拉壓比結(jié)果及分析玄武巖纖

維摻量為0.1%的混凝土7d劈裂抗拉強(qiáng)度提高了5.7%，28d劈裂抗拉強(qiáng)度提高了9.6%。素混凝土的坍落度為170mm，擴(kuò)展度為450mm，具備較好的流動(dòng)性。玄武巖纖維摻量為0.10%時(shí)，對(duì)混凝土的流動(dòng)性影響不明顯，坍落度、擴(kuò)展度略微降低，坍落度為160mm，擴(kuò)展度為430mm，不影響混凝土流動(dòng)性，可以滿足施工工作性能要求。

6.3? 力學(xué)性能試驗(yàn)及分析

（1）抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果及分析。拉壓比是反映混凝土脆性的指標(biāo)之一，由試驗(yàn)拉壓比結(jié)果可以看出，對(duì)于同一齡期的混凝土，玄武巖纖維混凝土的拉壓比高，表明玄武巖纖維的摻入增加了混凝土的抗彎拉強(qiáng)度，提高了混凝土的韌性，主要原因?yàn)樾鋷r纖維在混凝土中起加筋作用，在裂縫處具有良好的聯(lián)結(jié)作用，抑制了裂縫的擴(kuò)展速度，且纖維和混凝土的黏合良好，提高了混凝土的韌性，提高了混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度。

（2）耐久性能試驗(yàn)及分析。摻加0.1%玄武巖纖維混凝土比素混凝土的抗壓耐腐蝕系數(shù)提高了6.3%;抗折耐腐蝕系數(shù)提高了5.5%。主要因?yàn)榛炷林欣w維的致密網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，減少了基體內(nèi)的微裂縫、空隙和缺陷，提高了材料的連續(xù)性，有效地抑制了裂縫的產(chǎn)生，同時(shí)，玄武巖纖維在混凝土中均勻分布并與混凝土能良好地黏結(jié)，提高了水泥基體內(nèi)部的束縛力，阻止并延緩硫酸根離子從外界環(huán)境滲透，提高混凝土的耐久性能。

7? 結(jié)束語

對(duì)素混凝土樁復(fù)合地基，為確保素混凝土樁承載力的有效發(fā)揮，樁應(yīng)穿透回填土層至力學(xué)性質(zhì)較好的土層上，即樁長應(yīng)適當(dāng)加長。若現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件的復(fù)雜性，設(shè)計(jì)人員應(yīng)重視現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和施工過程的質(zhì)量控制，確保工程質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1] JGJ 7 9—2012.建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[2] GB 50007—2011.建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

作者簡(jiǎn)介：

乞克林（1983—）男，學(xué)歷：本科，所學(xué)專業(yè)：土木工程，中級(jí)職稱，職稱專業(yè)名稱：建筑工程。主要從事工作：巖土工程勘察、巖土工程設(shè)計(jì)及施工。