微型樁復(fù)合地基處理技術(shù)在工程中的應(yīng)用

高桂軍，曹江濤，弓紅梅

(1.陜西省寶雞市勘察測繪院，陜西 寶雞 721000;2.華北地質(zhì)勘查局五一九大隊，河北 保定 071051)

1 前 言

隨著我國建筑業(yè)的飛速發(fā)展，地基基礎(chǔ)的處理方法也不斷推陳出新，復(fù)合地基處理技術(shù)在現(xiàn)代工程建設(shè)中已被廣泛采用。微型樁復(fù)合地基處理技術(shù)，施工機具簡單，施工質(zhì)量容易控制，施工速度快、噪音和振動小、工期短，對狹小場地施工尤為優(yōu)越，該法處理地基后復(fù)合地基承載力可提高至220 kPa～280 kPa。

微型樁系通過一定的方法或手段在地基土中先成孔，在孔中下入設(shè)計所要求的鋼筋籠和注漿用的注漿管，經(jīng)清孔后在孔中投入一定規(guī)格的石料或細(xì)石砼，再用水泥漿液替代出孔中的水進(jìn)行壓力注漿所形成的直徑為90 mm～300 mm的同徑或異徑的樁。主要應(yīng)用于地基基礎(chǔ)處理、建筑物增層及改造、地基不均勻沉降事故中的基礎(chǔ)托換、岸(基坑)邊及地下洞室土方建筑物的基礎(chǔ)托換等方面。在地基基礎(chǔ)處理工程中，微型樁多用于建筑物等級不高的多層建筑或小高層(不超過15 層)，適用于粉土、黏土、粉質(zhì)黏土、素填土等地基，多用于地下水埋藏較深的地基土。

2 微型樁復(fù)合地基的工作原理

按照微型樁的施工工藝，微型樁在最后成樁前要進(jìn)行靜力壓漿，并進(jìn)行穩(wěn)壓工作，可使原來樁壁與周圍土層接觸不好的地方被強行壓入的水泥漿強制充填，從而使樁側(cè)與樁周土體接觸良好。同時，在水泥漿的水解、水化作用，黏土顆粒與水泥水化物的作用、碳酸化作用下，更增強了注漿微型樁與其樁周土之間膠結(jié)力，從而提高了微型樁樁周土的摩阻力。通過靜力壓漿后，大部分漿液會被壓入到樁間土體的孔隙中去，在一定的壓力下，漿液會沿阻力最小的方向流動，并充填于樁間土體中的孔隙中，使土體密度增大，地基土的承載力提高。也使得地基土在外力和化學(xué)作用下結(jié)合得更緊密，地基土的孔隙變小，濕陷性變?nèi)酰敝料А８鶕?jù)對已有工程的實踐資料分析統(tǒng)計，經(jīng)注漿微型樁處理后的地基樁間土的強度一般可提高10%～30%。地基土的承載力則相應(yīng)提高。靜載荷試驗資料表明，當(dāng)注漿微型樁與周圍土體共同承擔(dān)上部基底應(yīng)力時，基底應(yīng)力會向注漿微型樁樁體集中，僅占承壓板面積約10%的微型樁狀體可承擔(dān)總荷載的50%～60%，而占承壓板面積約90% 的樁間土僅承擔(dān)了總荷載的40%～50%。同時，注漿微型樁對樁間土也起到了側(cè)向約束作用，限制樁間土的側(cè)向位移，亦起到了提高復(fù)合地基承載力的作用［1］。

3 工程實例

某住宅樓工程，地上12 層，地下1 層，采用筏板基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深為自然地坪下3.00 m;整個建場地的地貌類型為河流一級階地，地下水位埋深為12.2 m，屬于潛水，含水層為⑥層卵石層。場地為Ⅱ級(中等)非自重濕陷性場地，濕陷系數(shù)δs=0.028～0.035，平均值為0.032;地基計算濕陷量為△s=394.5 mm～471.5 mm，主要濕陷土層為第②～④層黃土狀粉土和黃土狀粉質(zhì)黏土，厚度(自基底3.0 算起)為5.50 m。基礎(chǔ)持力層為第②層黃土狀粉土承載力特征值為135 kPa。天然地基承載力和變形均不能滿足要求，并且該場地周邊建筑密集，場地狹小，不允許大型機械施工。工程地質(zhì)情況如表1 所示:

地基土層有關(guān)參數(shù)表 表1

4 微型樁的設(shè)計方案

4.1 設(shè)計參數(shù)的選擇

依據(jù)本場地工程地質(zhì)條件和現(xiàn)場實際情況以及設(shè)計對提高地基土承載力、減小或消除黃土濕陷性的要求，并根據(jù)當(dāng)?shù)囟嗄陮裣菪渣S土進(jìn)行地基處理的施工經(jīng)驗，決定選用微型樁進(jìn)行地基處理。設(shè)計要求承載力特征值不低于240 kPa，復(fù)合地基沉降量不大于80 mm，并且消除地基土的濕陷性。設(shè)計微型樁的參數(shù)如下:設(shè)計樁徑200 mm，設(shè)計樁長6.80 m(保護(hù)樁長為0.30 m，樁長穿過濕陷性土層)，有效樁長為6.50 m，樁端進(jìn)入⑤粉質(zhì)黏土地層1.0 m。

4.2 承載力和符合地基沉降計算

依據(jù)《建筑復(fù)合地基技術(shù)規(guī)范》(GB/T50783－2012)［5.3.2－3］中計算公式，按下式進(jìn)行計算:

根據(jù)上式進(jìn)行計算，初步設(shè)計計算復(fù)合地基承載力特征值fspk=240 kPa，復(fù)合地基沉降量為38.46 mm＜80 mm，滿足設(shè)計要求，通過以上計算分析，擬建住宅樓經(jīng)微型樁復(fù)合地基加固處理后最終承載力、沉降量均滿足設(shè)計要求。

4.3 布樁

由于本工程采用筏板基礎(chǔ)，故而采用“滿堂”形式布樁，樁間距0.60 m。

5 質(zhì)量控制及檢測

5.1 質(zhì)量控制

微型樁的施工一般按以下工序進(jìn)行:成孔→清孔→下鋼筋→填灌碎石→注漿成樁→拔注漿管、移位。施工過程中應(yīng)作好現(xiàn)場驗收記錄，包括樁位偏差、成孔和注漿等各項工序指標(biāo)考核。該場地為濕陷性黃土場地，因此在施工中嚴(yán)格控制施工用水，施工中采用干作業(yè)螺旋鉆成孔和清孔。

5.2 質(zhì)量檢測

(1)單樁復(fù)合地基載荷試驗

根據(jù)規(guī)范［5］要求，按總樁數(shù)的1%進(jìn)行復(fù)合地基靜載荷試驗，隨機抽取6 根樁進(jìn)行試驗，微型樁復(fù)合地基承載力及變形滿足設(shè)計要求，地基土沉降均勻。靜載荷試驗結(jié)果如表2 所示。

靜載荷試驗結(jié)果表 表2

(2)樁身完整性檢測

按規(guī)范要求，隨機抽取總樁數(shù)20%的樁進(jìn)行低應(yīng)變動力試驗，檢測結(jié)果表明樁體完整，均為Ⅰ、Ⅱ類樁，其中，Ⅰ類(完好)樁占抽測總數(shù)的87%;Ⅱ類(基本完好)占抽測總數(shù)的13%，施工質(zhì)量合格。

(3)樁間土濕陷性檢測

為獲得樁間土的原狀不擾動土樣，采用回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)、薄壁清孔器清孔，壓入法取樣的方法，共布置樁間土取樣鉆孔6 個，取樣間距為1.00 m，取得樁間土原狀樣30 組，根據(jù)其組樁間土濕陷性測試成果(如表3 所示)，從擠密前后物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計結(jié)果可以看出，樁間土密度較大，壓縮系數(shù)較低，孔隙比變小，與勘察期間(第②、③、④層土加權(quán)平均值)相比，含水量、密實度相應(yīng)略有增大，但壓縮性明顯降低，孔隙比減小，濕陷性基本消除，滿足設(shè)計要求。

樁間土擠密前后對照表 表3

6 結(jié) 語

本工程采用微型樁樁復(fù)合地基對濕陷性黃土地層的處理，在提高地基承載力、減小地基變形的同時，也消除了地基土濕陷性，取得了理想的地基處理效果。目前復(fù)合地基技術(shù)理論和經(jīng)驗還不夠完善，因此我們在生產(chǎn)實踐中不僅要重視設(shè)計和施工，還要對施工完成后的各項檢測結(jié)果以及建筑投入使用后的效果進(jìn)行分析，從而不斷科學(xué)地指導(dǎo)施工和完善設(shè)計。

［1］尹冬嶺．注漿微型樁及其復(fù)合地基［J］．科技信息，2007，6:118～149．

［2］JGJ79－2012 J220－2012 建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］．

［3］JGJ94－2008．建筑樁基技術(shù)規(guī)范［S］．

［4］GB50007－2011．建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范［S］．

［5］JGJ106－2003 J256－2003．建筑樁基檢測技術(shù)規(guī)范［S］．

［6］GB50025－2004．濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范［S］．

［7］GB/T50783－2012．建筑復(fù)合地基技術(shù)規(guī)范［S］．