靜壓樁基礎施工場地處理及土方核算實例

摘 要:靜壓樁施工要求場地有較高的地基承載力，目前在場地加填土和土方平衡方面缺乏統一規范和有效依據。結合工程案例，首次通過計算確定加填土厚度和運入土方量，供同行借鑒。

關鍵詞:地基基礎工程靜壓樁場地處理土方核算

中圖分類號:U443文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)07(a)-0082-02

靜壓樁具有單樁承載力高，施工進度快，污染少等優點[1]，但由于靜壓樁機自重加配重總重量大，施工時要求場地平整，地耐力較高，否則沉樁過程中樁機容易產生“陷機”現象，導致樁位偏移，甚至樁身斷裂。DT2無憂研修網所以在所以在軟土地基沉樁時，樁機進場前應對場地進行加填土處理，以滿足地基承載力要求。但目前對加填土厚度確定尚無統一規范可循，大多只是憑借經驗，并且在基礎施工過程中又很難做到進出土方量的平衡，導致工期延長成本增加。本文對某工程靜壓樁基礎施工過程中場地加填土處理及土方平衡核算進行研究，首次根據計算確定加填土厚度和運入土方量，通過工程案例證明方案可行性。

1 工程背景

某工程共三棟，為3～5層框架結構，基礎埋深-1.5m。采用靜壓管樁基礎，樁徑400mm，樁長約25m，單樁承載力特征值為1150kN，基礎承臺大部分為二樁和三樁承臺。三棟樓其中1號樓底層建筑面積1333m2，2號樓底層建筑面積1493m2，3號樓底層建筑面積1103m2，整個建筑場地總面積9892m2，室內外高差0.6m。根據該項目巖土工程勘察報告，建筑場地平坦，為中軟場地土類型，地貌單元屬湖積地貌，場地表層土的承載力較低(見表1)。如果樁機直接進場，則在壓樁過程中容易發生下陷，導致樁機無法移動，甚至擠壓破壞已經施工完成的樁。場地首先進行樁基礎施工的是1號樓，為防止發生“陷機”，根據經驗在樁機進場前場地加填了60cm厚土，但是在壓樁過程中，樁機發生明顯沉陷，經測量復核發現已壓樁均發生不同程度的偏移，最大達到12cm。

2 場地處理

規范[2]規定，采用靜壓沉樁時，場地地基承載力不應小于壓樁機接地壓強的1.2倍。該樁機自重加配重共計300噸，因其移動時橫向和縱向行走機構并非同時著地，基于安全考慮，樁機較小接地面積應取其橫向行走機構面積。經現場實測，橫向行走機構寬度b=3m，長度=6m，較小接地面積為3×6×2=36m2，則樁機接地最大壓強為3000÷36=83.3kPa。為保證施工安全和質量，經相關單位共同協商，決定對表層進行加填土方處理。由于本工程自然地面標高比設計室內標高低1.3m左右，加填土方開挖后亦可作回填用，對工程總造價影響不大。

(1)選擇計算條件。由表1可知，該場地最不利情況為第一層素填土，第二層土為淤泥。若對該場區進行新填土，則原有素填土為新填土的軟弱下臥層，而淤泥又作為原有素填土的軟弱下臥層，故需進行兩次軟弱下臥層驗算。第三層土承載力較高，可不驗算其作為軟弱下臥層的承載力。

(2)計算過程。根據現場條件，新填土采用粉質黏土夾少量碎磚，出于節約造價的目的，初步假定其厚度z=1.5m，根據規范[3]，粉質黏土壓力擴散角偏安全考慮可取23°，驗算其軟弱下臥層承載力步驟如下。

①文獻[4]通過試驗表明壓實填土地基的容許承載力，基底附加應力設計值，符合要求。

②驗算素填土作為新填土軟弱下臥層的承載力

kPa

因，則素填土作為新填土的下臥層滿足承載力要求。

③驗算淤泥作為素填土軟弱下臥層的承載力

式中，;基底附加應力值kPa;壓力擴散角按文獻[5]確定，由于，進行插值計算可得。

代入可得:

kPa

kPa

kPa

因，則淤泥作為素填土的下臥層滿足承載力要求。

(3)方案確定。考慮經濟因素，取z=1.4m進行驗算，不滿足要求，故按z=1.5m進行加填。因場地樁機進場前已加填0.6m，故只需再加填0.9m。加填后采用樁機試走的方式進行檢驗，當發現樁機仍有明顯下陷處，則進行局部換填。要求換填厚度為3m，壓實系數不小于0.95。按該方案對地表進行填土并壓實后，檢驗發現2處樁機明顯下陷狀況，經局部換填后問題得以解決。總換填面積約50m2，占場地總面積的4%左右。靜壓樁施工完畢，對所有樁按規范[6]要求進行檢驗，其位移、垂直度、樁身完整性及承載力等均滿足要求。

3 土方核算

在基礎施工過程中，從場地加填土處理到基礎開挖和回填、場地平整全過程中，都涉及到土方的調運、轉運和外運問題，特別是在工程量比較大的項目中土方施工能直接影響工程進度和成本。因此，在土方施工前進行核算，確定合理施工方案，以縮短工期、降低成本顯得尤為重要。

(1)土方計算。對建筑場地進行10m×10m方格劃分，對各方格標高進行測量，計算得知場地標高平均值為-1.339m，場地基本平整，最大高差為0.35m。如果考慮場區內總土方量平衡，則所需土方量計算如下。

①室內部分(相對標高±0.000m)面積為1333+1493+1103=3929m2，室外部分(相對標高-0.600m)面積為9892-3929=5963m2。

②扣除場地硬化體積(加權平均厚度為0.1m)、室內地面面層體積(加權平均厚度為0.15m)后，需要從場外運進土方總量為:m3計算所得土方量為夯實后體積。

③若考慮只利用②中計算所得土方量來對全場按統一厚度進行加填，以保證靜壓樁機正常施工，則場地平均填土約8482÷9892=0.857m，遠遠小于前面計算得出所需的1.5m。故全場加填無法實現土方自平衡(即無余土外運)。

(2)方案選擇。為盡量實現無余土外運，并綜合權衡工期、造價以及可行性等因素，決定先加填1號樓，然后開始1號樓靜壓樁施工，并加填2號樓，完成后在2號樓壓樁的同時將1號樓部分土方轉運至3號樓，逐步完成所有靜壓樁的施工，最后平整場地。具體步驟如下。

①對1號樓施工場地加填土1.5m厚，總填土面積考慮靜壓樁機工作面約2000m2，總填土方量考慮放坡約3300m3。

②1號樓靜壓樁施工，同時對2號樓施工場地加填土1.5m厚，總填土面積約2300m2，總填土方量約3800m3。

③1號樓樁基礎開挖，2號樓靜壓樁施工，同時對3號樓施工場地進行加填土，總填土面積約1800m2，所需總填土方量約3000m3。如果要實現無余土外運，根據前面計算，場地需從場外調運總土方量為8482m3，1號樓和2號樓加填完成后尚可從場外調運土方量為8482-3300-3800=1382m3。若將調運土方量全部用于3號樓加填，則尚缺土方量為3000-1382=1618m3，剩余土方量從1號樓開挖土方轉運。故3號樓加填土方由場外調運和1號樓轉運兩部分組成。

④3棟樓多余土方均轉運至周邊空地集中存放，待基礎施工完畢，用于回填和場地平整。

(3)經濟分析。施工單位對該方案進一步優化，合理安排工期，并編制了專項土方施工方案。該工程最后進行場地平整的時候，又從場外調運土方120m3，與原定方案稍有出入，可能是因轉運損耗和壓實密度所致[7]。在土方施工過程中充分利用三個施工段進行流水施工，占用獨立工期少，且無余土外運，大大降低了成本，受到建設單位高度評價。

4 結語

根據靜壓樁基礎施工場地處理及土方核算實例分析，得出以下主要結論:(1)靜壓樁機進場前一定要驗算場地地基承載力，以確保施工安全和質量，但僅僅憑借經驗對場地進行加填土處理往往難以達到預期效果。(2)采用加填方案提高地基承載力時，計算填土厚度應根據土質情況選擇合理的下臥層計算條件，并對特別軟弱區域進行局部換填。(3)通過計算確定合理的土方施工方案能縮短工期，降低成本。

參考文獻

[1]何耀輝.靜壓樁擠土效應研究及實測分析[D].浙江:浙江大學，2005.

[2]中國建筑科學研究院.建筑樁基技術規范.JGJ94-2008[S].北京:2008.

[3]中國建筑科學研究院.建筑地基處理技術規范.JGJ79-2002[S].北京:2002.

[4]毛靜民，王賓，龍凌云.武鋼廠區人工填土承載力評價及其處理對策[J]．武漢科技大學學報，2002，25(1):28～30.

[5]張丹青.土力學與地基基礎[M].化學工業出版社，2008.

[6]上海市建設和管理委員會．建筑地基基礎工程施工質量驗收規范.GB50202-2002[S].上海:2002.

[7]張勇，陸望明，王生民.基礎土方回填施工及常見問題的處理[J].人民長江，2008，39(21):44～45.