砂石樁在軟弱地基處理中的應用

王 軍

(黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱 150080)

砂石樁在軟弱地基處理中的應用

王 軍

(黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱 150080)

本工程位于哈爾濱市何家溝干溝入江口處，壩基地層巖性為砂土、雜填土，含磚頭、混凝土塊、爐灰等建筑垃圾和生活垃圾，層底埋深6.0～8.5m。地基承載力低，無法滿足建筑物承載力要求。常用的地基處理方法有換填墊層法、預壓法、砂石樁法、水泥土攪拌法等。針對本工程的地層巖性的實際特點，選擇砂石樁法作為地基處理的方法。石樁法設計計算主要包括樁徑、樁長、處理范圍等參數的確定的以及地基承載力的復核。雖然碎石樁復合地基承載力計算理論較為成熟，但是碎石樁的很多參數需要現場試驗來確定。因為地基土的組成不同，碎石樁的參數要通過現場試驗來確定適合本地的數值，從而達到真正處理效果。

砂石樁;軟弱地基;復合地基

1 工程概況

該工程位于哈爾濱市何家溝干溝入江口處，該工程由進、出口段、控制室、消力池組成。根據《巖土工程勘察報告》提供的該工程處地質資料，壩基地層巖性第(1)層全部為砂土、雜填土，含磚頭、混凝土塊、爐灰等建筑垃圾和生活垃圾。層底埋深6.0～8.5 m，平均厚度為7.67 m。地基承載力低，無法滿足建筑物承載力要求。

2 常用地基處理方法

常用的地基處理方法有換填墊層法、預壓法、砂石樁法、水泥土攪拌法等［1］。

換填墊層法適用于淤泥、淤泥質土層，濕陷性黃土、雜填土地基等的淺層處理。對于較深厚的軟弱土層不適用。

預壓法是在建筑物未建造前，預先進行加載預壓，使土體固結預先基本完成，從而提高地基土承載力，減少地基沉降的一種方法。它常用于處理淤泥質土、淤泥和沖填土等飽和黏性土地基，此方法不適用本工程。

碎石樁是指采用振動、沖擊或者水沖等方法在軟弱地基中成孔后，再將砂或碎石擠壓入已成的孔中，形成由砂石構成的密實樁體。砂石樁用于松散砂土、粉土、黏性土、素填土及填雜土等的地基處理。主要是依靠樁的擠密和振動，使樁周土的密實度增加，從而降低土的壓縮性，提高地基承載力［2］。

水泥土攪拌法適用于處理正常固結的淤泥與淤泥質土、粉土、飽和黃土、素填土、黏性土以及無流動地下水的飽和松散砂土等地基，此方法不適用本工程。

針對本工程的具體地質條件，選用砂石樁法對軟弱地基進行處理。

3 碎石樁法

3.1 砂石樁的設計計算

3.1.1 布樁形式

砂石樁孔位宜采用等邊三角形或正方形布置，本工程砂石樁采用等邊三角形布置［3］。

3.1.2 直徑

砂石樁的間距應通過現場試驗確定。本階段砂石樁的間距可以按下列公式估算［4］。

松散地基可根據擠密后要求達到的空隙比e1來確定。

等邊三角形布置計算公式為:

式中:s為砂石樁間距，m;d為砂石樁直徑，m;ε為修正系數，當考慮振動下沉密實作用時，可取1.1～1.2;不考慮振動下沉密實作用時，可取1.0;e0為地基處理前砂土的孔隙比，可按原狀土樣試驗確定，也可以根據動力或靜力觸探對比試驗確定;e1為地基擠密后要求達到的孔隙比;emax、emin為砂土的最大、最小孔隙比;Dri地基擠密后要求砂土達到的相對密實度。

根據上述公式、結合上部結構、荷載及施工機械等確定本工程砂石樁的直徑為0.70 m，樁距1.5 m。

3.1.3 樁長

砂石樁加固長度:要求樁長穿過雜填土層以下，進入粉砂、中砂持力層。根據地質剖面圖，雜填土影響深度在6.0～8.5 m，設計樁長在建筑物基礎鋪設層底面以下10～12 m深。砂石樁頂部鋪設一層厚度為0.50 m的砂石墊層［5］。

3.1.4 處理范圍

砂石樁處理范圍在 1#、2#、3#、4#擋土墻、閘室段外緣布置1排樁。處理范圍見圖1。

圖1 砂石樁處理范圍平面圖

3.1.5 樁體材料

樁體材料科采用碎石、亂石、角礫、圓礫或石屑等硬質材料，含泥量≤5%，最大粒徑≤50 mm。

3.1.6 填料量

砂石樁的填料量應通過現場試驗確定，計算時可按設計樁孔體積乘以1.2～1.4的充盈系數，如施工中地面有下沉或隆起現象，則填料量應根據現場情況給予增減［6］。

3.2 復合地基的承載力計算

根據《建筑地基處理技術規范》(JGJ79—2002)規定，初步設計階段可按下式計算復合地基的承載力［7］。

式中:fspk為砂石樁復合地基承載力特征值，kPa;fpk為樁體承載力特征值，kPa，宜通過單樁使用確定;fsk為處理后樁間土承載力特征值，kPa，宜按當地經取值，如無經驗時，可取天然地基承載力特征值;m為樁土面積置換率;d為樁平均直徑，m;de為根樁分擔的地基面積的等效圓直徑。等邊三角形布樁de=1.05 s，s為樁間距。

4 結語

建筑地基中如果有松散的砂類土、素填土、雜填土，甚至還有生活垃圾，這些土的強度低、壓縮性大、抗震性差。在這樣的地基上建造建筑物前，必須選用合適的方法對軟弱地基進行處理。

雖然碎石樁復合地基承載力計算理論較為成熟，但是碎石樁的很多參數需要現場試驗來確定。比如填料量、樁間距、單樁荷載試驗、復合地基荷載試驗。因為地基土的組成不同，碎石樁的參數要通過現場試驗來確定適合本地的數值，從而達到真正處理效果。

［1］常士驃，張蘇民.工程地質手冊［S］.北京:中國建筑工業出版社，2002.

［2］張志鐵.地基處理［M］.南京:河海大學出版社，1992:33-45.

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

［4］王妙君，梁維能.軟弱地基處理方法及應用［J］.工業設計，2011(07):202.

［5］蘇睿華，李利平，徐先強.松木樁在長興陶家灣水閘軟弱地基處理上的應用［J］.浙江水利水電?？茖W校學報，2013，25(02):13-16.

［6］胡普年.水泥土梅花樁在軟弱地基處理中的應用［J］.甘肅農業，2004(08):114.

［7］劉學仁.振沖技術在水工建筑物軟基處理施工中的應用［J］.黑龍江水利科技，2009，37(06):91-92.

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1007-7596(2014)05-0175-02

2013-08-20

王軍(1982-)，男，寧夏石嘴山人，工程師。