振沖碎石樁在地基處理中的設計和應用

袁彥華

(大同煤礦集團設計研究有限責任公司，山西大同 037003)

近年來，我省煤礦企業兼并重組整合工作的不斷進行，一批礦井經過整合后生產能力提升、管理也要標準化，均需要進行生產系統的改造，新建地面生產系統等工程。而舊有煤礦的地形地質可謂是各有千秋，尤其是作為建筑地基經常要進行地基處理，筆者結合自身工作實踐，總結了一點經驗，旨在為今后類似工程設計提供一些有益的指導。

1 工程概況

本工程的建設單位為大同煤礦集團公司同朔同盈煤業有限公司，工程地點位于原平市段家堡鄉西梁村東南方，整合后的工業廣場內主要新建工業建筑有副井絞車房、主井井口房、篩分樓和輸煤棧橋等。

根據建設單位所做的工業廣場巖土工程勘察報告中可以看出，場地內第①層土土質為雜填土，褐黃色、褐灰色，松散、稍濕，是以粉土、碎石、泥巖及砂巖和煤屑為主，結構不均勻，地基承載力特征值僅為90kPa，不能作為建筑物地基。且本層的厚度一般為10m～13m，最深處達到了22m，需要進行地基處理。而第②層土土質為強風化泥巖，地基承載力特征值也達到了300kPa，是可以作為建筑物地基的持力層的。

2 方案選擇

地基處理方案初步選擇為樁基，選用人工挖孔灌注樁，以第②層強風化泥巖為持力層。但是與建設單位溝通的過程中發現，挖孔樁實現不了，因為雜填土這一層成分太復雜，人工挖孔不能成孔，故而轉向選擇采用振沖碎石樁。

3 設計依據

1)GB50007-2002建筑地基基礎設計規范;

2)JGJ 79-2002建筑地基處理技術規范;

3)GB50011-2010建筑抗震設計規范;

4)建設單位提供的巖土工程勘察報告。

4 振沖碎石樁原理和特點以及適用范圍

1)振沖碎石樁的適用范圍。它適用于處理砂土、粉土、粉質粘土、素填土和雜填土等地基。本工程恰好是較厚的雜填土層。2)振沖碎石樁的原理。振沖碎石樁是通過在地基土層中形成密實的樁體和樁間的擠密作用，與原地基結合形成復合地基，以提高地基承載力、減少沉降和不均勻沉降。3)振沖碎石樁的特點。振沖碎石樁的特點是技術可靠、機具設備簡單、操作技術易于掌握，可節省建筑用材、加快施工進度、節約投資。

碎石樁具有良好的透水性，可加速地基固結，并能很好地提高地基承載力。

作為整合煤礦，應本著安全、適用、經濟的原則，盡量地加快工程建設，縮短建設工期。作為地基處理更應為縮短工期做貢獻，而振沖碎石樁處理地基可以很好地做到這一點，故選擇這種地基處理辦法應該是最佳的。

5 振沖碎石樁的設計

復合地基承載力特征值用下式計算:

其中，fspk為振沖樁復合地基承載力特征值，本工程為230kPa;fpk為樁體承載力特征值，要求不小于500kPa，本工程取500kPa;fsk為處理后樁間土承載力特征值，考慮振沖施工對土的擠密作用，本工程取fsk=100kPa;m為樁土面積置換率。

樁間距根據下式計算:

其中，d為樁身直徑，本工程為1.0m;de為等效影響圓直徑，對于正方形布樁de=1.13s，s為樁間距。

本工程中，振沖碎石樁樁徑暫按1000mm取值，按正方形布樁設計。

將各類數據代入下式中:

經計算:s=1.55m，

根據規范中樁間距為1.5m～3.0m，樁間距s取1.50m。

經驗算:正方形布樁、樁徑1000mm、樁間距1.50m，fpk=500kPa，fsk=100kPa 時，m=0.3481。fspk=239.223kPa＞230kPa，滿足要求。

6 振沖碎石樁的布樁設計以及技術要求

6.1 布樁設計

因工業場地內各個工業建筑的占地面積均比較小，且為保證建筑整體性、防止地基的不均勻沉降，基礎形式均選用筏板基礎。所以布樁選擇了正方形布樁。

樁直徑為1.0m;樁間距為1.50m;基礎外設護樁2排;樁長保證進入強風化泥巖層不小于0.5m。

樁頂和基礎之間鋪設一層厚300mm的級配砂石或碎石褥墊層，級配砂石一般粒徑3cm～7cm，最大粒徑不大于10cm。干容重控制大于 2.0 g/cm3。

樁頭預留有1.0m保護樁段，在基礎施工前挖掉。

6.2 技術要求

機具要求:采用75kW振沖器，密實電流控制在50 A～55A，水壓為200kPa～600kPa。水量為200 L/min～400 L/min，造孔速度為0.5m/min ～2.0m/min，每次填料深度不大于0.50m，成樁樁徑應不小于1000mm。

樁體材料要求:采用含泥量不超過5%的碎石、卵石，顆粒一般粒徑4cm～12cm，最大粒徑不大于15cm。

7 施工中可能出現的問題及處理措施

1)樁制孔時土質軟弱。可采用“先做護壁，再成樁”的施工方法:即在振沖成孔達到軟弱層時，加適量填料進行初步擠振，將填料擠到軟弱層周圍，以加固孔壁。2)制孔時土層中有堅硬層。可在堅硬層中采用振沖器往復上下多次進行擴孔，使孔徑增大以便于填料。3)樁體密度不夠。應延長留振時間，增加反插次數，增大填料量。4)樁位偏移過大。應采用振沖器對準振位，控制初始下沉速度，保持振沖器懸重狀態下沉。5)施工前應對操作人員進行一定的技能培訓，讓其掌握好施工工序，避免出現大的誤差。

8 振沖碎石樁的質量檢測

施工完畢2周～3周對復合地基進行檢測。檢測項目包括:1)單樁載荷試驗;2)重型動力觸探;3)標準貫入、靜力觸探等。

竣工驗收時，采用復合地基載荷試驗進行承載力檢測，檢驗數量不少于總樁數的0.5%，且每個單體工程不得少于三點。

9 結語

地基是建筑工程中的根本，地基處理好了對上部工程的施工起到決定性的作用。在本工程的地基處理中均運用了振沖碎石樁，在相似的工程中可供借鑒。

[1]董長竹.振沖碎石樁復合地基的設計和施工及檢測[J].山西建筑，2010，36(24):135-136.