某項目碎石樁復合地基承載力分析

馬 祥

(山西省建筑科學研究院，山西太原 030001)

某項目碎石樁復合地基承載力分析

馬 祥

(山西省建筑科學研究院，山西太原 030001)

對碎石樁作了簡單介紹，結合工程實例，對某工程進行了兩次碎石樁試樁的檢驗，說明了碎石樁成孔工藝的不同對地基處理效果也不同，同時說明在軟土地基尤其是在液化場地的軟土地基，采用碎石樁可以有效地處理場地液化問題，同時提高復合地基承載力。

碎石樁，復合地基，施工工藝

1 概述

碎石樁，顧名思義是在進行復合地基處理時，以碎石等粗顆粒砂石為主要原材料，進行地基處理的一種方案。碎石樁按其樁體材料劃分屬于散體樁，即無粘結強度的散體材料構成樁體。

碎石樁由于其是散體樁的一種，一般按工藝可分為干法成孔碎石樁和濕法成孔碎石樁，干法和濕法的主要區別在于成孔的工藝不同，在無水的條件下通過振動、錘擊等方法成孔統稱為干法;而濕法主要工藝是在施工過程中采用邊振動邊加水沖的成孔工藝。

我國于1977年開始引入振沖法碎石樁工藝，至今已有幾十年的歷史，該方法也在我國各個建筑領域得到了廣泛的應用。隨著時間的發展，以及現代工藝技術水平的提高，從成樁工藝到樁體材料都進行了很大的改進。各種干法碎石樁施工技術蓬勃發展，與濕法碎石樁并存，是碎石樁技術發展的特色之一。碎石樁目前一般主要用于處理軟弱地基土，尤其是液化場地的軟弱地基土，它不僅具有提高承載力的功能，而且能夠提供液化排水通道，有效的處理場地地基土液化。

2 工程簡介

2．1工程概況

擬建的某工程地上為框架結構，梁板式筏形基礎，地上6層。考慮該建筑的結構形式，結合場地地勘報告，場地地面以下為飽和粉土，場地經計算液化等級為嚴重，同時，由于該建筑沒有地下室，基礎開挖后基底位于填土層或粉土層，地基承載力不夠，故綜合分析擬采用振沖擠密碎石樁，在工程樁施工前，在場地內先進行試樁。

2．2 地質情況

根據地勘報告樁長深度范圍內土層特征分述如下：

第①層填土(Q2mL4)：分為兩個亞層。第①-1層雜填土(Q2mL4)：雜色，堆積物成分主要為灰渣、磚塊、磚屑卵石、碎石等，松散狀態，具有高壓縮性。平均層厚0．70 m。第①-2層素填土(Q2mL4)：黃褐色，含云母、氧化物、磚屑、煤屑、姜石，濕，稍密，中等～高壓縮性。平均層厚0．90 m。

第②層粉土(Q1al4)：黃褐色，含云母、氧化物，夾有粉細砂薄層，濕，中密～密實，中等壓縮性，搖振反應迅速，無光澤反應，干強度低，韌性低。實測標貫擊數介于2．5擊～4．0擊，平均值N= 3．2 擊。平均層厚2．0 m。

第③層粉土(Q1al4)：褐黃色，含云母、氧化物，夾有粉細砂薄層，濕，中等壓縮性，密實，搖振反應迅速，無光澤反應，干強度低，韌性低。實測標貫擊數介于2．7擊～3．8擊，平均值N=3．0擊。平均層厚2．64 m。

第④層粉土(Q1al4)：褐黃色，含云母、氧化物，夾有細砂薄層，濕，中等壓縮性，密實，搖振反應迅速，無光澤反應，干強度低，韌性低。實測標貫擊數介于4．0擊～9．0擊，平均值N=6．3擊。平均層厚2．44 m。

第⑤層粉土(Q1al4)：褐紅～褐黃色，含云母、氧化物，夾有粉質黏土薄層，濕，中等壓縮性，密實，搖振反應迅速，無光澤反應，干強度低，韌性低。實測標貫擊數介于3．0擊～8．0擊，平均值N= 5．8 擊。平均層厚 4．56 m。

第⑥層粉質粘土(Q1al4)：褐紅～褐黃色，含云母、氧化物，夾有粉土、粉細砂薄層，可塑～軟塑狀態，中等壓縮性，無搖振反應，光澤反應稍有光澤，干強度中等，韌性中等。實測標貫擊數介于11．0 擊 ～15．0 擊，平均值 N=12．7 擊。平均層厚3．9 m。

3 試樁情況

3．1 試樁概況

本建筑工程樁施工前，在場地內先進行3組試樁，根據場地地勘情況，確定擬施工的碎石樁試樁樁徑為400 mm，樁間距為1．0 m，正方形布樁，有效樁長8．5 m，要求處理后地基承載力特征值達到130 kPa，液化指數小于4。試樁施工工藝采用振動水沖法成孔，屬于濕法工藝。

3．2 試樁結果

試樁正方形布置，每組試樁為9根，3組試樁共27根，試樁檢驗是對復合地基最中間的試樁進行檢驗，檢驗共分兩部分，一部分是對3組試樁進行單樁復合地基靜載荷試驗，判斷其承載力是否滿足要求;另一部分是對3組試樁樁間土進行標準貫入試驗，通過標貫擊數確定其液化處理效果是否滿足要求。

3．2．1 單樁復合地基承載力檢驗

本次試樁檢驗采用以下檢驗方案：

1)反力提供方式。

采用壓重平臺反力裝置。

2)試驗設備。

a．提供試驗所需配重不小于1 000 kN;

b．100 t手動千斤頂2臺;

c．50 mm高精度百分表8只;

d．0．4級精密壓力表2只;

e．基準梁4根，基準樁8根;

f．正方形鋼筋混凝土承壓板兩塊(邊長1．0 m)。

3)試驗目的。

檢測復合地基承載力是否滿足設計要求。

4)試驗加載裝置。

采用油壓千斤頂加載。

5)荷載用放置于千斤頂上的壓力傳感器測定油壓，復合地基沉降采用位移傳感器測量。

6)試驗加載方式。

采用慢速維持荷載法，即逐級加載，每級荷載達到相對穩定后加一級荷載，直至滿足終止加載條件之一，然后分級卸載到零。

7)加卸載與沉降觀測。

a．加載分級：每級加載為26 kPa，具體分級見表1。

b．觀測沉降：每加一次荷載，在加載前后各讀記承壓板沉降量一次，以后每0．5 h讀記一次。

c．沉降相對穩定標準：當1 h內沉降量小于0．1 mm，即可加下一級荷載。

d．卸載與卸載沉降觀測：卸載分五級等量進行。每卸一級，間隔0．5 h，讀記回彈量，待卸完全部荷載后間隔3 h讀記總回彈量。

表1 加載分級表 kPa

本次試驗滿足終止加載條件第c條：當達不到極限荷載，而最大加載壓力已大于設計要求壓力值的2倍。

3組試樁單樁復合地基靜載荷試驗結果見表2。

表2 3組試樁單樁復合地基靜載荷試驗結果表(一)

根據3組工程樁的單樁復合地基靜載荷試驗結果，其平均值69．3 kPa，極差39 kPa，極差大于平均值的30%。根據《建筑地基處理技術規范》相關規定，該復合地基承載力特征值無法評價。

3．2．2 液化處理效果檢驗

3組試樁的樁間土液化處理效果檢驗見表3。

表3 液化處理效果檢驗表(一)

根據3個標準貫入試驗孔試驗結果，依據GB 50011—2001建筑抗震設計規范(2008年版)相關規定計算：在碎石樁處理深度范圍內液化指數最大值為6．79，最小值為4．70，平均值為5．89，液化指數均大于5，小于15，不滿足設計要求。

4 二次試樁情況

4．1 試樁概況

第一次試樁完成后，由于處理效果很不滿意，不僅液化沒有處理好，而且地基承載力也沒有提高。考慮該種施工工藝在本場地無法達到預期的處理效果，故必須進行2次試樁，且要更換施工工藝，考慮以前試樁采用濕法振動水沖成孔，二次試樁采用振擠干法工藝成孔。

二次試樁樁身參數不變，樁間距、布樁方式、有效樁長仍然同上一次試樁，僅將成孔工藝由濕法振動水沖成孔改為振動擠密干法成孔。檢驗方法也同前一次試樁，分為兩部分，對復合地基承載力和樁間土處理效果進行檢測。

4．2 試樁結果

1)承載力檢驗結果。

3組試樁單樁復合地基靜載荷試驗結果如表4所示。

表4 3組試樁單樁復合地基靜載荷試驗結果表(二)

根據3組工程樁的單樁復合地基靜載荷試驗結果，其平均值130 kPa，極差0 kPa，極差不大于平均值的30%。根據《建筑地基處理技術規范》相關規定，取130 kPa為該復合地基承載力特征值，滿足要求。

2)液化處理效果檢驗。

3組試樁的樁間土液化處理效果檢驗見表5。

表5 液化處理效果檢驗表(二)

依據GB 50011—2001建筑抗震設計規范(2008年版)相關規定計算：在碎石樁處理深度范圍內液化指數最大值為1．76，最小值為1．23，平均值為1．52，液化指數均大于0，小于5，滿足要求。

5 結語

1)碎石樁工程樁施工前，應該在場地內部進行試樁，試樁滿足要求后方可進行工程樁施工。如試樁不滿足要求，應及時調整施工工藝。

2)應根據場地地基土情況等因素綜合分析確定碎石樁成孔工藝，不當的施工工藝無法達到理想的處理效果。

3)在軟土地區，尤其是承載力較低且液化場地選擇碎石樁來提高承載力且處理液化，是非常有效的手段。

［1］趙明華，姚琪陽，陳昌富，等．碎石樁復合地基模型試驗［J］．公路，2003(9):13-17．

［2］吳廷杰，楊志紅．干振碎石樁的特性和設計計算研究［J］．巖土工程學報，1996(10):55-58．

［3］張 定．碎石樁復合地基的作用機理分析及沉降計算［J］．巖土力學，1999(20):47-52．

On loading analysis of gravel pile’s composite foundation in some program

Ma Xiang

(Shanxi Academy of Architecture，Taiyuan 030001，China)

The paper has the brief introduction of the gravel pile，undertakes the two-time checking for the gravel pile trials by combining with engineering examples，indicates the foundation treatment effect differs along with the hole forming techniques of gravel piles，illustrates the gravel pile can effectively deal with the site liquefaction in its treatment and improve the loading capacity of the composite foundation with soft soil foundation of the liquefied site．

gravel pile，composite foundation，construction craft

TU473．11

A

10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2015.21.029

1009-6825(2015)21-0053-02

2015-05-16

馬 祥(1981-)，男，工程師