軟弱地基的松木樁處理

楊小光YANG Xiao-guang

（中交隧道局第五工程有限公司，天津300000）

1 軟弱地基的種類及常見的處理方法

軟弱地基按成因可分為人工填土類地基；海相、河流相和湖相沉積而成的含淤質粘土類地基；各種山前沖積、洪積相所形成的夾卵石、漂石的粘土類地基等多個種類。從成因來看，軟弱地基的形成過程相當復雜，這使得它具備了復雜的物理力學性能。一般來講，軟弱地基有很強的壓縮性能，而且承載力相對較小。當前，業界廣泛推崇用鋼筋混凝土樁處理厚的軟弱地基的施工方法，提倡用砂樁、石灰樁、化學灌漿或堆載預壓等方式處理大孔隙、含水量豐富的軟弱地基，每一種處理措施都有各自針對的領域，因此一定要針對地基類型選擇合適的處理方法，以確保地標建筑結構穩定，安全可靠。工程實踐中一般鮮少提及通過松木樁處理軟弱地基的方法，筆者認為如果條件允許，送木樁軟弱地基處理法的實際效果要優于用短木樁處理某些軟弱地基的方法。

2 用松木樁處理地基的實例

軟弱地基在工程建設中相當普遍。送木樁處理軟弱地基的情況通常適用于局部暗塘或層數少、荷載輕的建筑地基。筆者結合工程經驗，將通過本文具體介紹110KV鹿山變電所主控樓的地基處理方法。

2.1 地質概況 該工程項目在鹿山周邊，是一個兩層占地650m2的全框架結構。這片區域有雜填土、淤質粘土、含淤質礫砂卵石、粉質粘土和粘土錯落分布，地質構造比較復雜。

淤質粘土呈軟塑狀，下部是埋深4m左右、中密狀的可作為持力層的含淤質礫砂卵石。而現場操作時，經多方比選最終確定采用松木樁處理方案。

2.2 松木樁的設計計算 若將短木樁用作擠密樁，必須按式（1）設計：

式（1）中，d、S表示樁徑（m）和樁的間距（m）；e0、e1表示擠密前土的天然孔隙比和擠密后要求達到的孔隙比。

式（2）中，n、A 分別表示 1m2樁的根數和 1m2地基所需擠密樁面積，AP表示單樁橫截面積（m2）。其中，A=（e0-e1）/（1+e0）。

可將存在硬殼層的樁端視為端承樁，計算公式如下：

式 （3） 中，[σ]、Ψ、α 分別表示樁材料的容許壓力（kPa）、縱向彎曲系數以及樁材料的應力折減系數（木樁取0.5）；Pa表示單樁承載力。其中，Ψ通常取值為1，與樁間土質有關。

該施工項目中，柱下獨立基礎附加應力和自重總值是950KN。選③層為樁端持力層，經綜合分析給定地基土的容許承載力130kPa，基礎埋深1.5m，計算其基礎尺寸2.6*2.9（m2）。一般情況下持力層埋深不超過4m，所以施工過程中可采用端承樁設計。以直徑15cm的松木樁處理軟弱地基，根據式（3）確定[σ]取值 2773.4kPa。

則根據公式n=950/（2.6*2.9*24.5）=5.14根/m2可推算出1m2所需樁數為5根。本工程項目樁基底面積是210 m2，則其所需樁數為5根/m2*210=1050根。所有短樁呈梅花形依次排開，打樁后將20cm厚片石灌石子鋪設在樁頂面進行加固，然后開始樁基施工。

2.3 經濟效果分析 根據建筑預算定額，制作1根長2.5m、直徑15cm的松木樁須花費15元，則1050根樁基共花費1.575萬元。用12cm*12cm混凝土制作短樁須花費5.1萬元，而用換土墊層制作短樁的總費用是混凝土的一半，但是由于地下水位高，給換土施工造成了不小的困擾。因此，出于造價和施工技術的考量，本工程決定采用松木樁軟地基處理方案。項目竣工后施工方進行了跟蹤觀測，未發現任何結構問題。

3 松木樁處理軟弱地基的適應條件

必須用松木樁處理軟土地基，是因為松木中所含的松脂具有良好的防水、防腐功能。松木樁一般適用于地下水以下、水位相對穩定、腐蝕性小的地區。

根據以往的施工經驗，處理軟土地基的第一步應該是徹底勘察地質條件并進行土工試驗。通過地質勘查所獲得的地層構造和土質條件是設計、施工的重要參考依據。在前期設計階段，設計小組除了要考慮地質條件以外，還應該認真分析地質構造、土質條件，結合設計要求和施工工藝制定多套方案進行綜合比選，最終確定最優設計方案。采用松木樁處理軟土地基時要求軟土厚度不超過5m，且要使用長度小于4m的短樁。作端承樁時，最好先開挖至基礎埋深后打樁，以確保樁尖順利進入持力層。采用短木樁處理軟弱地基，無需進行大量的土方開挖，因而省工省時。另一方面，在松木資源豐富的地區用這種方法可就地取材，既經濟又實用。

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