夯實(shí)水泥土樁復(fù)合地基的工程應(yīng)用

王俊嶺 方 真

(機(jī)械工業(yè)第四設(shè)計(jì)研究院有限公司，河南 洛陽 471000)

fspk=λmRa/Ap+β(1-m)fsk

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夯實(shí)水泥土樁復(fù)合地基的工程應(yīng)用

王俊嶺 方 真

(機(jī)械工業(yè)第四設(shè)計(jì)研究院有限公司，河南 洛陽 471000)

介紹了夯實(shí)水泥土樁復(fù)合地基在洛陽某住宅小區(qū)的應(yīng)用情況，通過對(duì)夯實(shí)水泥土樁單樁載荷試驗(yàn)及復(fù)合地基載荷試驗(yàn)的分析，說明地基處理基本成功，并對(duì)由載荷試驗(yàn)確定的復(fù)合地基承載力和由單樁承載力計(jì)算出的復(fù)合地基承載力進(jìn)行了對(duì)比分析，得出了由計(jì)算所得承載力高于載荷試驗(yàn)所得承載力的結(jié)論，同時(shí)，對(duì)復(fù)合地基中施工中的一些注意事項(xiàng)進(jìn)行說明。

夯實(shí)水泥土樁，復(fù)合地基，載荷試驗(yàn)

夯實(shí)水泥土樁復(fù)合地基處理技術(shù)利用土料和水泥按設(shè)計(jì)比例拌和均勻所形成的混合料，通過機(jī)械或人工在土中成孔并填入混合料夯實(shí)，形成樁體，當(dāng)采用具有擠土效應(yīng)的方法成孔時(shí)，對(duì)樁間土產(chǎn)生擠密效應(yīng)，形成復(fù)合地基，起到提高地基承載力，減小地基變形的作用。夯實(shí)水泥土樁具有施工快、造價(jià)低、無污染等特點(diǎn)，在多個(gè)地區(qū)已大量使用。多位學(xué)者從不同角度對(duì)夯實(shí)水泥土樁復(fù)合地基的承載力進(jìn)行了研究。閆明禮等從土性、水泥土拌合料放置時(shí)間、抗凍性三方面對(duì)夯實(shí)水泥土樁強(qiáng)度的影響進(jìn)行了分析，結(jié)果顯示砂土成樁后強(qiáng)度最高，粉土和粉質(zhì)粘土強(qiáng)度類似，水泥土拌制后放置時(shí)間對(duì)狀態(tài)強(qiáng)度影響明顯，放置時(shí)間一般不超過2 h為宜，凍結(jié)對(duì)樁體強(qiáng)度影響不大。郭忠賢等對(duì)樁長(zhǎng)和面積置換率對(duì)夯實(shí)水泥土樁復(fù)合地基承載力的影響進(jìn)行了分析，得出了承載力隨樁長(zhǎng)徑比的增大和面積置換率的提高而提高的結(jié)論。佟建興等通過室內(nèi)模型試驗(yàn)，對(duì)夯實(shí)水泥土樁復(fù)合地基的有效樁長(zhǎng)和樁身強(qiáng)度對(duì)承載力影響進(jìn)行了研究，得到了承載力隨樁長(zhǎng)增加而增大，隨樁身強(qiáng)度增加而增大的結(jié)論。

本文以某住宅小區(qū)的夯實(shí)水泥土樁復(fù)合地基為背景，分別對(duì)單樁和夯實(shí)水泥土樁復(fù)合地基的承載力計(jì)算結(jié)果與載荷試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，結(jié)果表明夯實(shí)水泥土樁復(fù)合地基承載力與施工質(zhì)量密切相關(guān)，完全按照設(shè)計(jì)要求施工，能滿足地基承載力的要求，對(duì)于該地區(qū)類似工程可推廣應(yīng)用。

1 工程概況

表1 地層分布參數(shù)

某住宅小區(qū)共計(jì)9棟18層住宅，剪力墻結(jié)構(gòu)，采用夯實(shí)水泥土樁復(fù)合地基處理地基，要求處理后復(fù)合地基承載力特征值不小于290 kPa～310 kPa。地層分布參數(shù)如表1所示。夯實(shí)水泥土樁采用洛陽鏟成孔，人工夯錘夯實(shí)，成孔直徑0.40 m，成樁直徑0.55 m，樁長(zhǎng)4.5 m～6.8 m,壓實(shí)系數(shù)不小于0.93。夯實(shí)水泥土樁持力層為⑤層卵石層，正三角形布置，樁間距分1.3 m(1號(hào)～3號(hào)樓)和1.4 m(4號(hào)～9號(hào)樓)兩種，要求單樁豎向抗壓承載力特征值為350 kN～430 kN。

2 單樁及復(fù)合地基現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

表2 單樁載荷試驗(yàn)結(jié)果 kN

2.1 試驗(yàn)裝置

本次采用豎向抗壓靜載試驗(yàn)法檢測(cè)單樁豎向承載力及復(fù)合地基承載力，靜載試驗(yàn)裝置由反力裝置、加載裝置、荷載測(cè)量裝置三部分組成。試驗(yàn)采用堆載方式(混凝土塊)提供反力，主梁、次梁與配重構(gòu)成反力系統(tǒng),堆載重量為預(yù)計(jì)加載量的1.2倍。千斤頂、油泵、承壓板構(gòu)成加壓系統(tǒng)；靜載荷測(cè)試儀、測(cè)力傳感器和位移傳感器構(gòu)成觀測(cè)記錄系統(tǒng)。

2.2 單樁載荷試驗(yàn)

依據(jù)文獻(xiàn)，在夯實(shí)水泥土樁施工完成28 d后，采用靜載荷試驗(yàn)分別對(duì)單樁及復(fù)合地基承載力進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)于單樁荷載試驗(yàn)，依據(jù)文獻(xiàn)，采用慢速維持荷載法，即逐級(jí)加載，每級(jí)荷載達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定后加下一級(jí)荷載。試驗(yàn)分8級(jí)加荷，夯實(shí)水泥土樁單樁的最大加載量為820 kN。對(duì)于復(fù)合地基載荷試驗(yàn)，采用逐級(jí)加載的方式，分8級(jí)加載，最大加載量為624 kPa。

對(duì)于單樁載荷試驗(yàn)，本工程每棟樓均進(jìn)行單樁靜載試驗(yàn)4根，共計(jì)36根樁。根據(jù)載荷試驗(yàn)結(jié)果，部分夯實(shí)水泥土單樁豎向抗壓承載力在到達(dá)最大加載量之前，出現(xiàn)陡降段，且沉降量均已超過40 mm，可判定出單樁豎向抗壓極限承載力。依據(jù)檢測(cè)結(jié)果，本工程大部分夯實(shí)水泥土樁承載力能滿足設(shè)計(jì)要求，少數(shù)樁體不能滿足設(shè)計(jì)要求。典型的載荷試驗(yàn)曲線如圖1所示，樁基檢測(cè)結(jié)果如表2所示。

2.3 單樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)

對(duì)于復(fù)合地基載荷試驗(yàn)，依據(jù)文獻(xiàn)，單樁復(fù)合地基承壓板面積為單樁處理面積，1號(hào)～3號(hào)樓采用邊長(zhǎng)1.3 m的正方形承壓板，承壓板面積1.69 m2；4號(hào)～9號(hào)樓采用邊長(zhǎng)1.4 m的正方形承壓板，承壓板面積1.96 m2，承壓板底面下鋪設(shè)150 mm～350 mm厚褥墊層，加荷分級(jí)為8級(jí)。對(duì)于復(fù)合地基載荷試驗(yàn)，依據(jù)文獻(xiàn)，復(fù)合地基承載力判定標(biāo)準(zhǔn)，取s/d=0.01所對(duì)應(yīng)的壓力值為復(fù)合地基承載力特征值。本工程每棟樓進(jìn)行單樁復(fù)合地基靜載試驗(yàn)4個(gè)點(diǎn)，共計(jì)36個(gè)點(diǎn)，典型的單樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)s—lgP曲線如圖2所示，檢測(cè)結(jié)果見表3。

依據(jù)實(shí)測(cè)單樁承載力根據(jù)文獻(xiàn)，復(fù)合地基承載力計(jì)算公式(1)計(jì)算所得承載力見表3。

fspk=λmRa/Ap+β(1-m)fsk

(1)

其中，λ和β均取1.0；m取值1號(hào)～3號(hào)樓為0.14，4號(hào)～9號(hào)樓為0.12；fsk為120 kPa。

由表3可以看出：9棟樓中除6號(hào)、7號(hào)樓個(gè)別樁基外，其他7棟樓實(shí)測(cè) 復(fù)合地基承載力特征值均大于設(shè)計(jì)所要求的承載力特征值。根據(jù)式(1)所計(jì)算的復(fù)合地基承載力特征值與實(shí)測(cè)承載力特征值相比，1號(hào)～3號(hào)樓計(jì)算出的承載力特征值大于實(shí)測(cè)值，4號(hào)～9號(hào)樓中除6號(hào)樓外計(jì)算值均大于實(shí)測(cè)值。除6號(hào)、7號(hào)樓外所有承載力特征值均滿足設(shè)計(jì)要求。

3 原因分析

根據(jù)單樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)結(jié)果，6號(hào)、7號(hào)樓中出現(xiàn)不滿足設(shè)計(jì)要求的樁基，為安全起見，增加了該兩棟樓房的載荷試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩棟樓存在少量不滿足設(shè)計(jì)要求的樁基。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)記錄，發(fā)現(xiàn)在兩棟樓房樁基施工過程中，施工人員存在操作不當(dāng)?shù)默F(xiàn)象，從而影響了成樁質(zhì)量。對(duì)兩棟樓房重新計(jì)算后，采用了CFG樁加固處理，滿足了設(shè)計(jì)要求，但增加了工程造價(jià)。由此可見，夯實(shí)水泥土樁施工中人為因素對(duì)成樁質(zhì)量的影響較大。在相同的地質(zhì)條件下，應(yīng)加強(qiáng)施工過程中現(xiàn)場(chǎng)人員的培訓(xùn)及監(jiān)督，避免成樁質(zhì)量出現(xiàn)問題，否則將直接影響復(fù)合地基的承載力。

表3 單樁復(fù)合地基承載力結(jié)果表 kPa

4 結(jié)語

通過洛陽某住宅小區(qū)夯實(shí)水泥土樁復(fù)合地基現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)結(jié)果分析，說明了單樁豎向抗壓承載力滿足要求，復(fù)合地基的承載力基本就能滿足要求。采用夯實(shí)水泥土樁復(fù)合地基處理的關(guān)鍵在于夯實(shí)水泥樁本身的成樁質(zhì)量的控制，如若成樁質(zhì)量控制不好，所形成的復(fù)合地基承載力將很難滿足設(shè)計(jì)要求，需進(jìn)行后續(xù)加固處理。本工程中兩棟樓所采取的夯實(shí)水泥土樁復(fù)合地基處理地基是失敗的，最后不得不采用CFG樁進(jìn)行加固處理，這樣不僅增加了工程造價(jià)，而且延誤工期達(dá)半年之久。

[1]閆明禮,滕延京,楊煥玲，等.夯實(shí)水泥土樁復(fù)合地基的工程應(yīng)用研究.建筑科學(xué),1997(6):20-24.

[2]郭忠賢,王占雷,楊志紅.夯實(shí)水泥土樁復(fù)合地基承載力性狀試驗(yàn)研究.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2006,25(7):1494-1501.

[3]佟建興,閆明禮,孫訓(xùn)海，等.夯實(shí)水泥土樁復(fù)合地基有效樁長(zhǎng)與樁身強(qiáng)度關(guān)系試驗(yàn)研究.巖土力學(xué),2012，33(S1):30-36.

[4]JGJ 79—2012，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范.

Engineering application of rammed soil-cement pile

Wang Junling Fang Zhen

(ScivicEngineeringCorporationCo.,Ltd,Luoyang471000,China)

This paper introduces engineering application of rammed soil-cement pile in a residential buildings in Luoyang, by analyze the results of loading tests of single rammed soil-cement pile and composite foundation, proved that this method of treating foundation is applicable. Bearing capacity of composite foundation obtained by loading tests and calculate were compared, results show that calculate values are higher than loading tests. Meantime, some key problems in the construction were analyze in the paper.

rammed soil-cement pile, composite foundation, loading test

1009-6825(2015)18-0074-03

2015-04-15

王俊嶺(1982- )，男，工程師

TU471.99

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