振沖碎石樁在軟弱液化地層中應(yīng)用試驗(yàn)研究

王 立 波

(山東電力工程咨詢?cè)河邢薰?，山東 濟(jì)南 250000)

振沖碎石樁在軟弱液化地層中應(yīng)用試驗(yàn)研究

王 立 波

(山東電力工程咨詢?cè)河邢薰?，山東 濟(jì)南 250000)

某擬建電廠工程通過(guò)采用振沖碎石樁復(fù)合地基的處理方法，開(kāi)展了軟弱液化地基治理的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究,試樁施工結(jié)束后，采用載荷試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、土工試驗(yàn)、超重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)等原位測(cè)試方法，對(duì)樁間土、樁體及復(fù)合地基的承載性能、變形參數(shù)及液化處理效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)和分析，取得了大量可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)類(lèi)似工程具有一定的參考價(jià)值。

軟土，液化，振沖碎石樁，復(fù)合地基

采用振沖碎石樁法進(jìn)行地基處理，可以有效地提高地基承載力，在成樁過(guò)程中對(duì)樁周土產(chǎn)生明顯的振擠密實(shí)效應(yīng)，可以極大提高復(fù)合地基的力學(xué)性質(zhì)，樁體可以在復(fù)合地基中形成滲透性能良好的人工豎向排水減壓通道，可有效地消散超孔隙水壓力而加快地基的排水固結(jié)，同時(shí)由于在振沖碎石樁施工過(guò)程中產(chǎn)生的預(yù)振效應(yīng)可以有效降低或消除砂土的液化趨勢(shì)[1]。近年來(lái)，振沖碎石樁法由于其加固效果好且技術(shù)適用性強(qiáng)，不受場(chǎng)地限制、噪聲相對(duì)較小、對(duì)環(huán)境影響小、施工簡(jiǎn)便、工期短等優(yōu)點(diǎn)，在黃河沖積平原軟弱土地基處理中得到了廣泛應(yīng)用。本文在東營(yíng)地區(qū)軟弱地層中開(kāi)展了振沖碎石樁復(fù)合地基原位試驗(yàn)探索性研究。

1 試驗(yàn)工程概況

1.1 工程概況

勝利發(fā)電廠三期擬建設(shè)1×600 MW級(jí)超臨界發(fā)電機(jī)組熱電工程。工程廠址位于東營(yíng)市東營(yíng)區(qū)西城，北側(cè)靠南二路10 km里程碑處，東距東青高速公路約2 km。

1.2 廠區(qū)地質(zhì)條件

場(chǎng)地地層主要為第四紀(jì)全新統(tǒng)沖積層，地層從上到下為：②粉土，③粉質(zhì)粘土，④粉土，④-1粉質(zhì)粘土，⑤粉土，⑥粉質(zhì)粘土。

場(chǎng)地地下水水位埋深1.00 m～1.70 m，常年最高水位接近地表。

在地震影響烈度達(dá)7度時(shí)，場(chǎng)地的②層，④層粉土將產(chǎn)生地震液化現(xiàn)象，液化等級(jí)為中等，最大液化深度為10.70 m。

因此，對(duì)于對(duì)地震液化敏感的一般擬建建(構(gòu))筑物和主要擬建建(構(gòu))筑物，建議采用復(fù)合地基，復(fù)合地基處理方案可采用振沖碎石樁法，處理深度應(yīng)穿透液化地層。

2 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

2.1 試驗(yàn)方法

在已有巖土工程資料的基礎(chǔ)上，對(duì)振沖碎石樁試驗(yàn)區(qū)采用鉆探、取土、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)、室內(nèi)試驗(yàn)分析(包括物理性質(zhì)試驗(yàn)、固結(jié)試驗(yàn)、抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)及顆分試驗(yàn))、超重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)及載荷試驗(yàn)等多種方法綜合進(jìn)行。

2.2 試驗(yàn)參數(shù)及平面布置

試驗(yàn)區(qū)內(nèi)布置2條勘探線，共布置鉆孔4個(gè)(全為一般性鉆孔)，標(biāo)慣孔4個(gè)，靜力觸探試驗(yàn)孔4個(gè)(距相應(yīng)鉆孔小于2.00 m)。

3 試驗(yàn)成果及分析

3.1 樁間土的物理力學(xué)指標(biāo)對(duì)比

含水率在打樁前后有明顯變化，打樁后較打樁前明顯降低，與之相對(duì)應(yīng)的孔隙比變小、飽和重度變大、飽和度變小，均符合客觀實(shí)際規(guī)律。證明打樁后，碎石樁對(duì)樁間土的擠密影響還是存在的。其中振沖碎石樁對(duì)②層粉土、④-1層粉質(zhì)粘土的擠密效果最明顯，而對(duì)③層粉質(zhì)粘土、④層粉土和⑤層粉土的擠密效果不是很顯著，但均有擠密影響。對(duì)剪切指標(biāo)做對(duì)比分析，除②層粉土因接近地表受擾動(dòng)較大，呈現(xiàn)指標(biāo)值降低、④-1層提高顯著外，③層、④層和⑤層剪切指標(biāo)均有不同程度的改變；對(duì)壓縮指標(biāo)的對(duì)比，卻出現(xiàn)各層的壓縮系數(shù)均增大而壓縮模量均減小的現(xiàn)象，考慮原因：振沖碎石樁過(guò)程中，原狀土的結(jié)構(gòu)被破壞，導(dǎo)致土的壓縮指標(biāo)的改變。分析認(rèn)為：試驗(yàn)區(qū)內(nèi)，振沖碎石樁對(duì)樁間土的物理指標(biāo)和力學(xué)指標(biāo)均有不同的影響，證明擠密效果是存在的；其中碎石樁對(duì)④-1層粉質(zhì)粘土的擠密效果最明顯，但擠密效應(yīng)也破壞了土的原狀結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致力學(xué)性質(zhì)的降低。

3.2 樁間土的標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)對(duì)比

振沖碎石樁后，地基土的標(biāo)貫擊數(shù)明顯提高。其中對(duì)④層粉土和④-1層粉質(zhì)粘土的擠密效果最佳，其他各層均有不同程度的提高。

3.3 樁間土的靜力觸探數(shù)據(jù)對(duì)比

振沖碎石樁后，地基土的側(cè)壁摩阻與錐尖阻力均有明顯改變。其中②層粉土、③層粉質(zhì)粘土、④層粉土和④-1層粉質(zhì)粘土的指標(biāo)均提升，而⑤層粉土的指標(biāo)卻下降；證明碎石樁對(duì)②層、③層、④層和④-1層均存有擠密效果。對(duì)于⑤層試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果與原統(tǒng)計(jì)結(jié)果相比稍低，考慮原因?yàn)闃兜锥藨?yīng)力集中導(dǎo)致土體結(jié)構(gòu)的變化。

3.4 液化成果判斷

廠區(qū)抗震設(shè)防烈度為7度，根據(jù)文獻(xiàn)[3][5]的要求，進(jìn)行液化判別計(jì)算。根據(jù)計(jì)算結(jié)果：通過(guò)振沖碎石樁加固處理后，試驗(yàn)區(qū)已不存在液化現(xiàn)象。

3.5 碎石樁的密實(shí)性及樁底位置判斷

根據(jù)N120試驗(yàn)成果，按文獻(xiàn)[2]對(duì)碎石土密實(shí)性的要求分類(lèi)：

現(xiàn)場(chǎng)所做的8根樁：0 m～1.9 m為松散；1.9 m～6.3 m為稍密；6.3 m～7.0 m為中密；7.1 m～9.3 m為稍密；9.4 m～9.8 m為中密；9.9 m～12.0 m為密實(shí)或很密。按試驗(yàn)數(shù)據(jù)判斷樁長(zhǎng)為9.7 m～11.4 m。碎石樁樁底位于⑤層粉土層中，樁徑在1.0 m～1.40 m。

3.6 復(fù)合地基載荷試驗(yàn)分析

通過(guò)振沖碎石樁加固處理后，為檢驗(yàn)復(fù)合地基的承載性能，在#S18，#S33，#S36試驗(yàn)點(diǎn)分別進(jìn)行了載荷試驗(yàn)，試驗(yàn)過(guò)程按照規(guī)范要求執(zhí)行。其中具有代表性的載荷—沉降(P—S)曲線見(jiàn)圖1。

從P—S曲線形態(tài)可知，結(jié)合文獻(xiàn)[4]的規(guī)定，取極限荷載的一半作為復(fù)合地基承載力特征值，該試驗(yàn)區(qū)振沖碎石樁單樁復(fù)合地基承載力特征值為245 kPa，而振沖碎石樁加固處理前，地基土承載力特征值為110 kPa，地基承載力得到了大幅提高。

4 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)運(yùn)用振沖碎石樁加固處理后的復(fù)合地基進(jìn)行了試驗(yàn)研究，開(kāi)展了一系列現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)項(xiàng)目，并取得了豐富、科學(xué)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以得到以下幾點(diǎn)主要結(jié)論：1)對(duì)于軟弱、液化地基，當(dāng)上部建筑物為輕型或一般建筑時(shí)，可以考慮采用振沖碎石樁復(fù)合地基進(jìn)行加固處理；2)經(jīng)振沖碎石樁加固處理后，樁間土擠密效果明顯，可降低甚至消除液化勢(shì)，可有效提高地基土承載力。

[1] 何廣訥.振沖碎石樁復(fù)合地基[M].北京:人民交通出版社，2001.

[2] GB 50021-2001，巖土工程勘察規(guī)范(2009年版)[S].

[3] DL/T 5074-2006，火力發(fā)電廠巖土工程勘測(cè)技術(shù)規(guī)程[S].

[4] GB 50007-2002，建筑地基設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[5] GB 50011-2001，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(2008年版)[S].

Research on experiments of application ofvibro-replacement stone column in weak liquefied formation

WANG Li-bo

(ShandongPowerEngineeringConsultancyCo.,Ltd,Jinan250000,China)

The gravel piles with vibroflotation are used to treat the soft soil and liquefaction of saturated silt of a proposed power plant project, and many field test studies are carried out. After finishing the construction of the testing piles, a lot of in-situ tests including plate loading test, standard penetration test, lab test, ultra-heavy dynamic penetration test, etc. are used to evaluate the bearing capacity of soil between piles, piles and composite foundation, to test the deformation parameters, and to evaluate the controlling effects of liquefaction. A large number of reliable experimental data are obtained, which are valuable for similar projects.

soft soil, liquefaction, gravel piles with vibroflotation, composite foundation

2014-07-17

王立波(1979- )，男，碩士，工程師

1009-6825(2014)27-0080-02

TU472.35

A