山東某電廠干振碎石樁施工及其原體試驗

李吉林，張旭虎

(1. 山東電力工程咨詢院有限公司，山東 濟南 250100；

2. 河北省環境地質勘查院，河北 石家莊 050021)

山東某電廠干振碎石樁施工及其原體試驗

李吉林，張旭虎

(1. 山東電力工程咨詢院有限公司，山東 濟南 250100；

2. 河北省環境地質勘查院，河北 石家莊 050021)

山東某百萬機組電廠工程場區位于山東省北部沿海區域，廠前區上部地基土工程性質較差，地基承載力較低，變形較大，且場地內的飽和粉土及砂土在地震影響烈度達Ⅶ度時將可能產生輕微液化現象，不能作為建(構)筑物的天然地基持力層，因此需進行地基處理，根據現場巖土條件，擬采用干振擠密碎石樁復合地基處理，按設計及規范要求，需進行復合地基原體試驗。本文主要介紹復合地基原體試驗施工過程、檢測方法及試驗成果等。

干振碎石樁；復合地基；原體試驗。

1 工程概況

山東某百萬機組電廠工程場區位于山東省北部沿海區域，廠前區上部地基土工程性質較差，地基承載力較低，變形較大，且場地內的飽和粉土及砂土在地震影響烈度達Ⅶ度時將可能產生輕微液化現象，不能作為建(構)筑物的天然地基持力層，因此需進行地基處理，根據現場巖土條件，擬采用干振擠密碎石樁復合地基處理，需進行復合地基原體試驗。本工程假定±0.000標高相當于絕對高程4.000m。

根據設計要求，本次試樁工程布置干振擠密碎石樁計64根。試驗項目包括復合地基載荷試驗、樁間土標準貫入試驗、樁體超重型動力觸探試驗、采取土樣并進行室內土工試驗等。

2 地質條件

2.1 地形地貌

擬建場地地貌成因類型為海積平原，地貌類型為濱海低地。場地地勢開闊，原始地形平坦，經人工整治后，場地大部分為養蝦池。地面高程0.57m～3.77m。

2.2 地層結構

擬建場址區勘測深度內揭露地層主要為第四系人工填土、第四系全新統海積層、第四系全新統沖洪積層、第四系上更新統沖洪積層，巖性為素填土、粉土、粉質粘土、粘土和粉砂。

3 干振碎石樁的設計與施工

3.1 干振碎石樁方案的設計

3.1.1 試樁場地選擇

試驗場地位置，著重考慮試驗區處理深度范圍內地層的代表性及地下水位標高，確定在宿舍區域進行試驗，采取試驗樁與工程樁相結合的原則。

3.1.2 試驗機具的選擇

綜合考慮地基土的物理力學性質、建筑物對地基承載力的要求和制樁深度等因素，選用60kW振動樁錘及與其相匹配的輔助設備。

3.1.3 試驗方案設計參數

根據《建筑地基處理技術規范》(JGJ79—2002)的有關規定，按以下設計參數進行試驗：

布樁方式：正方形；樁間距：s=1.3m；樁徑：d=0.5m；樁土面積置換率：m=0.116；樁長：有效樁長不小于14.0m。護樁排數：2～3排。試驗樁數：64根。

3.2 干振碎石樁的施工

干振碎石樁的施工按《建筑地基處理技術規范》(JGJ 79—2002)及《電力工程地基處理技術規程》(DL/T5024—2005)第11章的有關要求執行。

3.2.1 樁體材料

干振碎石樁樁體材料采用碎石，碎石粒徑不大于50mm，含泥量不大于5%。

3.2.2 成樁

(1)干振碎石樁施工利用電動振動打樁機，采用振動沉管成樁法進行施工；采用活瓣樁靴，樁尖采用平底型。

(2)成樁施工順序應從中間向外圍或隔排施工，先軟土地段后硬土地段，先長邊后短邊進行施工。

(3)管中填料的振密壓實按下列標準進行控制：

①深度控制。控制管中填料振實后的高度與松填高度的比值為0.5。

②密實電流控制。控制加壓振密時的電流，達到比空載電流大15A～20A為止。

(4)保證干振樁填料的連續性，以保證樁身連續避免出現斷樁現象。

(5)布設樁位及施工過程中樁位偏差不大于100mm，樁孔傾斜度不大于1%。

(6)施工完畢滿足休止期后，將表層的松散層挖除，進行載荷試驗工作。

3.2.3 施工結果

根據干振碎石樁施工試驗結果，每樁作業時間為30～40min，每樁反插次數為13～15次左右，每樁實際投料量為3.5～3.6m3，充盈系數為1.274～1.31左右，密實電流為75～80A左右。

4 地基處理試驗方案及方法

為了檢測地基處理方案對地基土的處理效果，根據干振碎石樁試驗方案，采用復合地基載荷試驗、樁體超重型動力觸探試驗、樁間土取土標貫試驗以及室內土工試驗等方法對地基土進行檢測，確定樁體施工質量、處理后地基土承載力特征值、樁間土液化是否消除及地基處理前后地基土的主要物理力學性質指標對比變化等。

干振碎石樁試驗區布置3個復合地基載荷試驗，3個樁間土取土標貫試驗孔，3個樁體超重型動力觸探試驗孔。

4.1 單樁復合地基載荷試驗

單樁復合地基載荷試驗按《建筑地基處理技術規范》(JGJ 79—2002)附錄A的有關要求執行。

通過試驗確定地基處理后的單樁復合地基承載力特征值fspk、變形模量E0。

4.2 超重型動力觸探試驗

超重型動力觸探試驗按《巖土工程勘察規范》(GB 50021—2001)要求進行。

4.3 鉆探與取樣

地下水位以上土層采用回轉螺旋鉆探，回次進尺控制在1m以內且不超過螺旋葉片長度，地下水位以下采用泥漿護壁回轉巖芯管鉆探，回次進尺控制在1.50m～2.00m以內，且不超過巖芯管凈空長度，采取全芯。不擾動土試樣使用固定活塞式薄壁取土器，鍍鋅鐵皮作襯管，用重錘少擊法采取，經現場外觀檢查為Ⅰ級不擾動樣者，及時包裝密封，擾動土試樣從標貫器中采取。

4.4 標準貫入試驗

檢驗地基處理效果和施工質量，判定處理后的地基土的地震液化現象是否消除。

標準貫入試驗與鉆探配合進行，使用的設備符合《巖土工程勘察規范》(GB 50021—2001)的要求，采用自動脫鉤式自由落錘法，在保證孔底清潔的前提下進行試驗。貫入器打入土中15cm后，開始記錄每打入10cm的錘擊數，累計打入30cm的錘擊數為標準貫入試驗錘擊數。當錘擊數已達50擊，而貫入深度未達30cm時，記錄50擊的實際貫入深度。

4.5 室內試驗

確定地基處理后地基土的有關物理力學指標。

室內土工試驗嚴格按《土工試驗方法標準》(GB/T50123—1999)的有關要求進行操作和資料整理。

5 原體試驗結果

5.1 樁體檢測

干振碎石樁施工完成后，隨機抽取了3根樁體進行了連續超重型動力觸探試驗，檢測干振碎石樁施工效果，根據試驗結果，樁長滿足設計要求，樁體密實度大部分為稍密～密實。

5.2 地基處理前后地基土主要物理力學指標比較

主要物理力學指標對比結果見表1。

表1 干振碎石樁處理前后地基土主要物理力學指標比較

從上表可以看出，采用干振碎石樁處理后，壓縮系數：②粉土降低36%、②—1粉質粘土降低3.2%，壓縮模量：②粉土提高55.4%、②—1粉質粘土提高18.3%，標準貫入試驗：②粉土提高104.9%、②—1粉質粘土提高21.9%，地基土的主要力學和變形指標均比處理前有明顯的提高，加固效果明顯。

5.3 地基處理后地基土的液化消除效果

本場地地震動峰值加速度為96cm/s2，地震動反應譜特征周期為0.55s。本場地在地震烈度達7度時，將產生地震液化，液化土層為②層粉土，液化等級綜合可按輕微液化考慮，最大液化點深度12.30m。

5.4 復合地基載荷試驗成果分析

5.4.1 載荷試驗成果

載荷試驗點ZH1、ZH2、ZH3加荷等級為：35、70、105、140、175、210、245、280kPa八個等級。

載荷試驗點在各級荷載作用下的沉降量匯總表見表2。

表2 試驗點沉降量匯總

5.4.2 載荷試驗成果分析

(1)試驗結果

根據試驗資料，繪制復合地基載荷試驗P—s曲線、s—lgt曲線。并將試驗資料主要數據列于表3。

表3 試驗資料統計

(2)復合地基承載力極限值的確定

本場地各復合地基試驗點在加載范圍內沉降穩定，曲線變化均正常，按《建筑地基處理技術規范》(JGJ 79—2002)附錄A規定，并結合本場區特點，取最大荷載為各復合地基試驗點的極限承載力，即ZH1、ZH2、ZH3試驗點復合地基承載力極限值均為280kPa。

(3)復合地基承載力特征值的確定

根據各試驗點復合地基平板靜載試驗P—s曲線及相關數據分析，ZH1、ZH2、ZH3試驗點的P—s曲線未有明顯比例界限，按《建筑地基處理技術規范》(JGJ 79—2002)附錄A規定，取s/b=0.01對應的承載力為各試驗點復合地基承載力特征值，即ZH1、ZH2、ZH3試驗點復合地基承載力特征值分別為153kPa、146kPa、153kPa。

考慮到地基土的不均勻性，并結合試驗結果及當地建筑經驗，綜合確定干振碎石樁復合地基承載力特征值建議采用140kPa。

5.5 復合地基變形模量

復合地基變形模量E0，根據下式進行計算確定復合地基變形模量。

式中： E0為復合地基變形模量，mPa； I0為剛性承壓板的形狀系數，圓形承壓板取0.785；μ為土的泊松比，粉土取0.35；d為承壓板

直徑和邊長，m；p為p～S曲線線性段的壓力，kPa；s為與p對應的沉降，mm。

根據復合地基載荷試驗結果計算的復合地基的變形模量見表4。

表4 干振碎石樁復合地基變形模量

復合地基變形模量最大值為10.54MPa，最小值為10.06MPa，平均值為10.38MPa。極差小于平均值的30%。復合地基變形模量可采用10.38MPa。

6 結論及建議

根據本試樁工程干振碎石樁復合地基處理試驗結果，主要得出以下一些主要的結論和建議，為地基處理方案的設計提供依據，并指導地基處理工程的施工。

(1)干振碎石樁設計參數

干振碎石樁地基處理試驗方案的設計參數為：

布樁方式：正方形；樁間距：s=1.3m；樁徑：d=0.5m；樁土面積置換率：m=0.116；樁長：有效樁長不小于14.0m。

(2)干振碎石樁的施工

根據本次干振碎石樁施工試驗結果，采用干振碎石樁進行地基處理是可行的。

根據干振碎石樁施工試驗結果，每樁作業時間為30～40min，每樁反插次數為13～15次左右，每樁實際投料量為3.5～3.6m3，充盈系數為1.274～1.31左右，密實電流為75～80A左右，建議在施工時充盈系數為1.2～1.3。

(3)干振碎石樁復合地基承載力

干振碎石樁復合地基承載力特征值建議采用140kPa。

(4)干振碎石樁復合地基變形模量

根據單樁復合地基載荷試驗結果確定的復合地基變形模量為：E0＝10.38MPa 。

(5)干振碎石樁地基處理效果

根據鉆孔標貫試驗，液化判定分析結果，干振碎石樁處理后地基土液化地層的液化現象消除。

從地基土處理前后主要物理力學性質指標對比分析可以看出，處理后地基土主要的力學和變形指標比處理前有較大幅度的提高。

(6)干振碎石樁的檢測

干振碎石樁地基處理結束后，應進行施工質量效果檢測，檢測方法可采用復合地基載荷試驗、鉆探、超重型動力觸探試驗、標準貫入試驗、取土室內試驗等方法對樁身質量和復合地基承載力進行檢測。檢測休止時間和檢測數量應滿足相關國家和行業技術規范、規程的要求，并滿足設計要求。

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Construction and Prototype Test of Dry Vibrated Gravel Pile in Power Plant Shandong

LI Ji-lin, ZHAND Xu-hu
(1. Shandong Electric Power Engineering Consulting Institute Ltd., Jinan 250100, China;
2. Environmental Geological Exploration Institute in Hebei Province, Shijiazhuang 050021, China)

Shandong, a one million—unit power plant project site area is located in thenorthern coastal areas of Shandong Province, the upper part of the foundation inbefore the plant engineering properties poor, low bearing capacity of foundation, a large deformation, and the saturated silt and sand venuesearthquake intensity ⅶ degree may have a slight liquefaction phenomenon, not as the natural foundation ofthe building (structure) of the bearing stratum, and are therefore required to carry outground treatment, according to the site geotechnical conditions, the proposed dry vibration compacted gravelpile composite foundation of the design and specificationrequirements,the need for a composite of the foundation of the original test. This paper describes the composite foundation of the original test construction process, testing methods and test results.

dry vibration gravel pile; composite foundation; prototype test.

TU4

B

1671-9913(2012)02-0015-05

2012-02-20

李吉林(1977- )，男，安徽安慶人，高級工程師，從事巖土工程工作。