二元樁型復合地基在自重濕陷性場地的施工方法

李 冬

(山西智祥房地產開發(fā)有限公司，山西 太原 030006)

二元樁型復合地基在自重濕陷性場地的施工方法

李 冬

(山西智祥房地產開發(fā)有限公司，山西 太原 030006)

結合工程實例，詳細介紹了灰土擠密樁+素混凝土樁二元樁型復合地基在自重濕陷性場地的實踐應用，通過對工程實例的土層分析以及樁基設計方案的選擇進行分析，確定了樁基類型，并對樁基施工進行了詳細闡述，對此類型場地項目的樁基選擇與施工有重要的意義。

樁基，灰土擠密樁，承載力，設計

由于濕陷性黃土是一種非飽和土，壓縮性低，強度較高，見水具有突然下沉的性質，對建筑物危害性大。在濕陷性黃土地區(qū)進行建設，正確選擇地基處理方法至關重要。現結合工程實例來做分析。

1 工程概況

我公司開發(fā)建設的住宅樓位于太原市長風街與太行路交匯處東北角，2幢高層建筑，總建筑面積75 307.33 m2。建筑物為地下2層，地上32層高層建筑，總高度為99.5 m。基礎為伐板+二元復合地基基礎，剪力墻結構。

2 場地工程地質、水文地質條件

場地地貌位于太原市東山黃土臺塬的前緣。場地地勢高差較大，整平標高為848.63 m～851.76 m(基準點標高846.372 m)。據現場鉆探、原位測試結果和室內土工試驗結果分析，場地地層分述如下：

①素土層：褐黃色，以粉土為主，局部地段耕土。結構松散，土質不均，厚度不均。層底埋深0.70 m～0.90 m，層厚0.7 m～0.9 m。

②濕陷性粉土：褐黃色，含云母、少量鈣質菌絲，有蟲孔、植物根。該層底局部地段含砂，稍濕，密實狀態(tài)，具大孔隙，具高等壓縮性，無光澤反應，韌性和干強度低等。層底埋深4.7 m～7.0 m，層厚4.7 m～6.7 m，地基承載力160 kPa。

③濕陷性粉土：褐黃色，局部地段為淺紅色，含云母、大量鈣質菌絲，含少量鈣質結核，局部有粘性，稍濕、稍密狀態(tài)，具大孔隙，具中等壓縮性，無光澤反應，韌性低，干強度低。層底埋深10.8 m～15.00 m，層厚4.9 m～8.2 m，地基承載力180 kPa。

④濕陷性粉土：褐黃，稍濕，稍密狀態(tài)，含大量菌絲，鈣質結核，局部夾有粉質粘土，具中等壓縮性，無光澤反應，韌性低，干強度低。層底埋深20.5 m～26.00 m，層厚8.5 m～11.6 m，地基承載力190 kPa。

⑤粉土：褐黃，含有線狀菌絲、鈣質結核，局部夾有砂、少量碎石，稍濕，中密狀態(tài)，具有中等壓縮性，無光澤反應，韌性低、干強度低。層底埋深27.3 m～32.5 m，層厚6.0 m～10.5 m，地基承載力200 kPa。

⑥粉質粘土：褐紅～棕紅色，含云母，鈣質結核。局部夾有粉土，硬塑狀態(tài)，具中等壓縮性，稍有光澤，韌性中等，干強度中等。層底埋深35.00 m～37.9 m，層厚4.5 m～10.10 m，地基承載力220 kPa。

⑦粉土：褐黃，含有線狀菌絲、鈣質結核，局部夾有薄層砂，稍濕，中密狀態(tài)，具中等壓縮性，無光澤反應，韌性低，干強度低。層底埋深39.00 m～42.00 m，層厚1.50 m～6.80 m，地基承載力240 kPa。

⑧粉質粘土：褐紅～褐色，含云母，氧化物，鈣質結核，硬塑狀態(tài)，具中等壓縮性。稍有光滑，韌性中等，干強度中等。層底埋深45.60 m～51.3 m，層厚5.8 m～12.40 m，地基承載力280 kPa。

⑨粉土：褐黃，含云母，局部夾有薄層粉砂，稍濕，密實狀態(tài)，具中等壓縮性，1層細砂，層厚4.6 m～5.9 m。層底埋深48.80 m～61.00 m，層厚3.20 m～10.00 m，地基承載力250 kPa。

⑩粉土：褐黃，含云母，夾有薄層細砂，稍濕，中密狀態(tài)，具中等壓縮性，地基承載力300 kPa。

本場地水位在地下40 m，可以不考慮地下水對本工程影響。場地土對混凝土結構和混凝土結構中的鋼筋均是微弱腐蝕性。

3 樁基設計方案確定

地基基礎方案選擇分析。

1)天然地基上的箱基或筏基。本場地為自重濕陷性黃土場地，地基濕陷性等級為中等濕陷性黃土地基。而擬建建筑物按《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》為甲類建筑。據規(guī)范甲類建筑物應消除全部濕陷量或穿透全部濕陷性土層。顯然天然地基上的箱基或筏基是不可能做到的。

2)灌注樁、灰土擠密樁。由于該場地為自重濕陷性黃土場地，濕陷土層深度達24 m左右，因此采用灌注樁基礎要考慮樁側負摩阻力，導致樁長很大，經濟上造成極大的浪費，經設計、勘察單位研究不宜采用該方法。

由于該建筑物荷載較大，基底壓力達450 kPa～520 kPa，采用灰土擠密樁復合地基，復合地基承載力特征值需達350 kPa～460 kPa，而天然地基承載力只有160 kPa，采用灰土擠密樁復合地基，無法達到承載力要求，因此我們認為是不可行的。

3)靜壓(打入)預制樁復合地基。綜上所述根據場地條件及建筑物性質，我們認為采用靜壓(打入)預制短樁進行地基處理的方案是可行的，既消除了濕陷性，又提高了承載力，其原理與灰土擠密樁原理相同，但樁體強度遠大于灰土擠密樁。本節(jié)以7號樓為例進行靜壓(打入)預制樁復合地基具體分析：

a.樁的設計參數。選擇Ф500-125-AB型管樁，有效樁長17 m，樁入土深度22.3 m，達到④層層底或⑤層層頂，樁距1.2 m，梅花形布置。采用靜壓(打入)方法成樁，對樁間土進行擠密，經估算可消除濕陷性。

b.成樁可能性分析。由于樁入土深度范圍內，局部夾有砂層及結核層，對靜壓(打入)成樁會帶來一定困難，經估算，采用6 000 kN～8 000 kN壓樁能力的樁機，可以使樁穿過該層，如施工過程中確有困難，且經估算不經濟。預應力管樁確實難以實現時，不考慮。

4)載體樁方案。

a.施工工藝。載體樁采用柱錘夯擊，護筒跟進成孔，不可以用螺旋鉆成孔，樁底標高宜控制在自然地面下12 m，達到此標高后，分批向孔內投入填充料，用柱錘反復夯實，達到設計要求后再填入干硬性混凝土，最后施工樁身。

b.單樁承載力估算。當最后三擊貫入度可取20 cm時，Ra=A[190+1.5×19×(12-0.5)]=1.9×520=980 kN，單樁承載力的設計值需根據試樁資料最后確定。

c.設計要求。在自然地面下12 m以上全部消除濕陷性，地面防水需采取嚴格防水措施。樁基可嵌入承臺或設計為復合地基。

綜上所述，建設單位召集設計單位、勘察單位、施工單位及有關專家討論，結合本項目已施工地基處理經驗，一致認為：采用柱錘夯擊，根據施工經驗濕陷消除不了，建議采用打灰土樁即采用柱錘夯擊成孔，達到標高后分批向孔內投入填充料(灰土)，使用夯填機反復夯實至樁頂標高加500 mm，檢測樁間土濕陷性消除情況、樁體灰土的壓實系數，達到設計要求后，在灰土樁中間插打CFG樁。

4 開工前的準備工作

收集相關資料；完成三通一平；選擇可用、適用的施工機械；落實材料供應情況；引測控制軸線及水準點；編制施工組織設計。

5 施工過程

1)試樁。

按設計要求灰土擠密樁樁距1.1 m，三角形布置，樁徑0.55 m，基礎范圍內有效樁長15 m,孔內填料采用3∶7灰土，樁體壓實系數大于0.97。試樁，采用柴油錘樁機成孔，2 t夯填機重錘提高2 m先空夯1次，每投料0.2 m3，提錘5 m擊5次，施工完成后挖3個探井經檢測有一個探井6點未消除濕陷性，其余兩個探井均消除濕陷，樁體壓實系數不滿足設計要求。經設計單位與建設單位結合前期施工經驗分析，認為夯錘重量、夯擊次數、樁頂夯擊次數不夠，調整為5 t錘空夯2次，每投料0.2 m3，提錘5 m擊7次，樁頂夯擊9次。進行第二次試樁，經檢測全部消除濕陷，灰土樁樁體壓實系數滿足要求。設計水泥粉煤灰碎石樁樁徑0.4 m,有效樁長18.00 m，樁體強度C25，試樁數3根。經檢測合格，滿足設計要求。

2)灰土擠密樁施工。

a.土用原地挖出土，土內有機質含量不超過5%，必須過篩，要求其粒徑小于15 mm；采用現塊灰，熟化2 d并過篩后使用，粒徑不得大于5 mm，不得含有未熟化顆粒、其他雜質及過多水分。灰土采用拌料機拌合，外觀顏色均勻，隨拌隨用，6 h以內用完，禁雨淋、浸泡；

b.自東向西成孔，隔孔跳打成孔，蓋住每個孔口，專人記錄；

c.樁孔驗收合格后夯填，采用5 t錘重，提垂高度5 m，先空夯3次；樁體分層回填、夯實，逐層定量向樁孔內下料，每次不大于0.2 m3，提垂高度5 m，擊7次，樁頂部夯擊提垂高度2.0 m，擊9次，成樁后直徑不小于550 mm；

d.記錄好成孔深度、孔徑、垂直度、位移、每層填料數量、每根樁實際填料量、夯實時間、實(空)夯次數、錘提高度；

e.回填夯實應分層連續(xù)施工，每根樁一次成活，不應間隔停頓或隔日施工；

f.指定專人按0.2 m3均勻填料，不得亂填，不允許用送料車直接倒料入孔；

g.填夯高度必須高出基底設計標高500 cm；

h.質量檢驗。成樁后48 h內隨機抽查樁孔填夯質量，檢查數量總樁數的3%，采用小環(huán)刀深層取樣的方法。

用機械洛陽鏟在樁邊緣成800 mm孔，從樁底起每隔1.0 m用小環(huán)刀分層取出原狀土，測試其干容重和壓實系數。

樁間土檢測點的位置應在樁體對面，每1 m取土樣測試其最小擠密系數、濕陷系數等，經檢測符合設計要求。

樁位偏差±50 mm，樁徑允許偏差為大于0；鉆孔垂直度小于1.5%。

3)混凝土樁的施工。

設計要求采用長螺旋鉆孔灌注成樁，要求單樁豎向承載力不小于650 kN，樁徑400 mm,樁長18 m，樁體強度C25。

采用長螺旋鉆成孔施工時就出現問題，因樁間土擠密，隨著時間延長，土體固化，強度很高，鉆機鉆頭多次鉆壞，無法施工。經設計、勘察等專家論證，采用適用于黃土地區(qū)地質機械洛陽鏟成孔，灌注水泥粉煤灰碎石混凝土。

機械洛陽鏟施工：

a.工藝流程。

準備工作→測量放線→洛陽鏟安裝就位→開挖到設計標高→夯實樁底土→成孔驗收→澆筑樁身混凝土→養(yǎng)護→鑿樁頭→檢驗。

b.采用直徑與樁徑一致的機械洛陽鏟，卷揚機作為提升動力，靠自重加速度下落挖土、閉合抓土，垂直運輸至地面卸土，依次循環(huán)成孔，移機到下一樁位。

c.成孔后，清理孔口周邊浮土并安裝高出地面20 cm～30 cm護筒。夯填機就位，采用直徑300 mm重200 kg夯錘，提垂7 m擊5次，夯實孔底后移位，蓋孔口。

d.檢查樁孔的垂直度，孔徑、孔深等是否符合設計及規(guī)范要求。

e.樁芯混凝土施工。

采用8 t汽車吊安裝有足夠強度和剛度的導管。導管長度3 m，導管壁厚不宜小于3 mm，直徑250 mm，最下端一節(jié)導管長4.5 m。采用法蘭連接，用厚5 mm的橡膠“O”形密封圈密封。

混凝土坍落度采用180 mm±20 mm，用漏斗和導管連接垂直灌入澆筑，導管底部至孔底的距離為500 mm，澆筑連續(xù)進行。提導管時間1.4 m/min左右，混凝土灌入量應同拔管速度相配合，保證導管內有一定高度的混凝土，不得停工待料。自上向下提升導管增強其密實性，上部7.0 m范圍內使用插入式振搗器振搗，保證樁質量。樁超灌0.5 m，保證樁頂標高符合設計要求，充盈系數不小于1.1。鑿除樁頭時先用切割機在樁頂標高處割出深100 mm一條圓線，用細鏨子水平小心剔鑿。成樁過程中，抽樣做混合料試塊，標準養(yǎng)護28 d，測定其抗壓強度。

復合地基檢測應在混凝土樁完成后28 d進行。經檢測，二元復合地基滿足設計要求。

6 結語

通過技術分析與論證，灰土樁+素混凝土樁得以在本項目中成功運用，既滿足了安全性指標又兼顧了經濟性，建議推廣到其他項目應用中去。

[1] GB 50007-2011，建筑地基基礎設計規(guī)范[S].

[2] JGJ 79-2012，建筑地基處理技術規(guī)范[S].

[3] 中國建筑工業(yè)出版社.建筑地基基礎施工規(guī)范[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，中國計劃出版社，1999.

Construction methods of double-element pile composite foundation in self-weight collapsible loose site

LI Dong

(ShanxiZhixiangRealEstatePropertyDevelopmentCo.,Ltd,Taiyuan030006,China)

Based on engineering examples, the paper introduces practical application of lime-soil compaction pile + concrete pile composite foundation in self-weight collapsible loose site, analyzes soil layer and pile foundation design scheme, determines important pile foundation styles, and describes the pile foundation construction, which has significant meaning for pile foundation selection and construction in similar site.

pile foundation, lime-soil compacted pile, bearing capacity, design

1009-6825(2014)30-0099-03

2014-05-28

李 冬(1975- )，男，工程師

TU473

A