貴州興義地區(qū)某工程振沖碎石樁地基處理工程設(shè)計(jì)

摘要：振沖碎石樁是利用管狀機(jī)械設(shè)備在振沖作用下擠土成孔，然后在孔內(nèi)分批填入碎石或卵石及砂等材料制成的樁體，樁體和原土層構(gòu)成復(fù)合地基，以提高地基承載力，并降低壓縮性。由于復(fù)合地基中的碎石樁體由粗粒材料組成，可起到加速排水固結(jié)土體的作用。

關(guān)鍵詞：振沖碎石樁；地基處理；排水固結(jié)；復(fù)合地基；地基承載力 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TU473 文章編號(hào)：1009-2374（2016）08-0113-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.08.058

1 工程概況

擬處理的電解車(chē)間柱基礎(chǔ)位于貴州省興義市鄭屯工業(yè)園區(qū)內(nèi)，地基持力層為可塑～硬塑紅黏土，承載力特征值fak=140～170kPa，不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)地基承載力要求，擬采用碎石樁基礎(chǔ)進(jìn)行地基處理。通過(guò)碎石樁體與擠密的土體形成復(fù)合地基，共同起到控制沉降的作用。

2 工程地質(zhì)情況

2.1 地形地貌

屬于云貴高原向廣西丘陵盆地過(guò)渡的斜坡地帶，屬低山高原溶蝕地貌，地勢(shì)總體西北高、東南低。山巒起伏，河流縱橫，卡斯特巖溶地貌較發(fā)育。擬處理場(chǎng)地已經(jīng)場(chǎng)平，位于挖方區(qū)域內(nèi)。

2.2 地層巖性

根據(jù)地質(zhì)調(diào)查和本次勘察揭示，構(gòu)成場(chǎng)區(qū)內(nèi)的地層主要為：

素填土①1：雜色，主要由黏性土組成，局部夾少量灰?guī)r碎石，碎石粒徑50～250mm，最大粒徑350mm，結(jié)構(gòu)松散，系場(chǎng)平回填堆積。

植物層①2：褐紅色、褐灰色，主要由黏性土組成，含少量植物根系，結(jié)構(gòu)松散。

紅黏土②：棕紅色、褐黃色，局部夾灰白色條紋，裂隙發(fā)育，干強(qiáng)度高，韌性中等，無(wú)搖震反應(yīng)，含少量鐵錳質(zhì)結(jié)核及團(tuán)塊，根據(jù)其狀態(tài)可分為四層：土洞②0：主要分布在主要埋藏分布于紅黏土層與灰?guī)r接觸帶上；②1層，稍濕，硬塑；②2層，濕，可塑；②3層，很濕，軟塑。

碎石②4：雜色，主要由灰?guī)r組成，棱角狀。粒徑一般5～20mm，最大50mm，巖質(zhì)硬，黏性土，稍密狀。

蝕余孤石②5：灰白色、青灰色、灰色，礦物成分主要由方解石、白云石組成，隱晶結(jié)構(gòu)，中～厚層狀構(gòu)造，溶蝕裂隙發(fā)育，多數(shù)裂隙間粘性土，少數(shù)方解石脈，部分裂隙面賦鐵質(zhì)薄膜，巖質(zhì)較硬。

灰?guī)r③：深灰色、灰色，主要由白云石、方解石組成，隱晶結(jié)構(gòu)，鈣質(zhì)膠結(jié)，中厚層狀構(gòu)造，裂隙發(fā)育，方解石脈，部分裂隙面賦鐵質(zhì)薄膜，見(jiàn)溶蝕小孔，5～15mm，按照其風(fēng)化狀態(tài)可分為三層：③1層巖芯破碎，多呈碎石、角礫狀，強(qiáng)風(fēng)化；③2層巖芯破碎-稍完整，呈短柱狀、碎塊狀，節(jié)長(zhǎng)一般12～26cm，最長(zhǎng)可達(dá)40cm左右，中等風(fēng)化

泥灰?guī)r④：灰色、灰白色、淺灰色，礦物成分主要由方解石和白云石組成，泥質(zhì)膠結(jié)，隱晶結(jié)構(gòu)，厚層狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙發(fā)育，多被方解石膠結(jié)，部分裂隙紅黏土，見(jiàn)有鐵錳質(zhì)浸染，局部地段溶蝕小孔較發(fā)育，巖芯破碎～較完整。

巖溶⑤：⑤1空洞：無(wú)充填；⑤2層溶洞：軟塑-可塑黏性土，局部夾碎石。

2.3 地震

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）附錄A：擬建場(chǎng)地區(qū)的抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.05g。

2.4 水文地質(zhì)條件

擬處理深度范圍內(nèi)未見(jiàn)地下水，只有少量上層滯水。

3 地基土處理設(shè)計(jì)

3.1 基礎(chǔ)荷載及計(jì)算參數(shù)

擬處理電解車(chē)間基礎(chǔ)單柱荷重為2500kN，尺寸為3.0×4.0m2，擬處理面積為5.0×6.0m2，±0.00標(biāo)高下基礎(chǔ)埋深2.3m，基礎(chǔ)底下?lián)Q填砂石墊層厚度為300mm。

3.2 碎石樁設(shè)計(jì)

3.2.1 施工工藝。本工程，砂石樁是采用振動(dòng)沉管樁機(jī)將符合設(shè)計(jì)樁徑的樁管沉至設(shè)計(jì)要求的持力層后填入級(jí)配砂石料，經(jīng)振動(dòng)拔管、反插后成樁，與擠密后的樁間土構(gòu)成樁土復(fù)合地基，具體工藝流程如圖1所示：

3.2.3 碎石樁布置。當(dāng)軟土層的埋深較深時(shí)，樁徑￠500mm，1.3m×1.3m梅花樁布置。砂石置換率m≥0.15加固后軟弱土層的地基承載力特征值fspk≥150kPa。

當(dāng)軟土層埋深較淺時(shí)，樁徑￠500mm，1.2m×1.2m梅花樁布置。砂石置換率m≥0.226加固后軟弱土層的地基承載力特征值fspk≥140kPa，壓縮模量Es≥6.7MPa。

3.3 碎石樁施工注意事項(xiàng)

3.3.1 測(cè)放樁位：依據(jù)甲方提供的控制點(diǎn)及成果測(cè)放基準(zhǔn)點(diǎn)并根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙測(cè)放各樁位，自檢無(wú)誤后，報(bào)請(qǐng)監(jiān)理查驗(yàn)。

3.3.2 樁機(jī)就位：對(duì)整個(gè)振動(dòng)設(shè)備進(jìn)行檢查，將樁管對(duì)準(zhǔn)預(yù)制砼樁頭和樁位。隨時(shí)在施工中進(jìn)行檢測(cè)校正，保證整個(gè)樁基的垂直度，就位后吊起樁管，對(duì)準(zhǔn)預(yù)放樁點(diǎn)，然后緩慢放下樁管，利用振動(dòng)機(jī)及樁管自重把樁尖合瓣壓入土中。

3.3.3 振動(dòng)沉管：開(kāi)動(dòng)振動(dòng)箱，樁管即在強(qiáng)迫振動(dòng)下迅速沉入土中。沉管時(shí)，為了適應(yīng)不同土質(zhì)條件，常用加壓方法來(lái)調(diào)整土的自振頻率，樁尖壓力改變可利用卷?yè)P(yáng)面把樁架的部分重量傳到樁管上加壓，并根據(jù)樁管沉入速度，隨時(shí)調(diào)整離合器，防止樁架抬起發(fā)生事故。

3.3.4 上料：樁管沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，停止振動(dòng)，用上料斗將石料灌入樁管內(nèi)，灌滿(mǎn)樁管或略高于地面。

3.3.5 拔管：開(kāi)始拔管時(shí)，應(yīng)先啟動(dòng)振動(dòng)箱片刻，再開(kāi)動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)拔樁管。在軟弱土層中，速度宜控制在0.6～0.8m/min。判斷石料從樁管中流出以后，方可繼續(xù)抽拔樁管，邊振邊拔，樁管內(nèi)的石料被振實(shí)而留在土中成樁，拔管速度應(yīng)控制在1.2～1.5m/min。

拔管方法根據(jù)承載力的要求，可分別單打，即一次拔管：拔管時(shí)，先振動(dòng)5～10s，再開(kāi)始拔樁管，應(yīng)邊振邊拔，每提升1m停拔，振5～10s后再拔管1m，再振5～10s，如此反復(fù)進(jìn)行直至地面。

在拔管過(guò)程中，應(yīng)邊振邊拔，樁管內(nèi)的石料應(yīng)至少不低于設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高，不足時(shí)及時(shí)補(bǔ)充石料，以防石料中斷形成縮頸。每根樁的石料灌注量應(yīng)保證達(dá)到成樁后的平均截面積與樁管端部截面積的比值不小于1.1。

當(dāng)樁管拔至樁頂，骨料在樁管內(nèi)的高度應(yīng)高于樁頂0.5m，當(dāng)樁尖合瓣距地面0.5m時(shí)停止拔管，利用余振將樁管反扦。同時(shí)骨料灌注高度應(yīng)超過(guò)樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高0.5m，適時(shí)修整樁頂，確保樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高。

要求每根樁的碎石填料充盈系數(shù)為1.2。振動(dòng)法施工應(yīng)嚴(yán)格控制拔管高度、拔管速度、壓管的次數(shù)和時(shí)間、填料量、密實(shí)電流，保證樁體的連續(xù)性、均勻性、密實(shí)性。

該工程于2012年10～12月進(jìn)行施工，施工完成后，檢測(cè)單位分別對(duì)碎石樁樁身密實(shí)度、樁間土壓縮模量、復(fù)合地基承載力特征值進(jìn)行了檢測(cè)，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。沉降觀(guān)測(cè)表明，處理后的碎石樁復(fù)合地基沉降較小，為該項(xiàng)目加快施工進(jìn)度提供了有利的保證，獲得了總包單位及設(shè)計(jì)單位的好評(píng)。

4 結(jié)語(yǔ)

該項(xiàng)目是一個(gè)典型的地基處理項(xiàng)目，施工過(guò)程中嚴(yán)格遵循監(jiān)理程序，施工中在設(shè)置專(zhuān)人自檢和管理的同時(shí)，加大監(jiān)理監(jiān)控力度，進(jìn)行全方位質(zhì)量控制，以碎石樁充填量、樁長(zhǎng)及碎石樁處理范圍為控制重點(diǎn)，確保了工程質(zhì)量。

碎石樁應(yīng)用越來(lái)越廣泛，在工業(yè)與民用建筑、高速公路、機(jī)場(chǎng)建設(shè)等領(lǐng)域應(yīng)用越來(lái)越多。該方法的鮮明特點(diǎn)是處理速度快，處理后可加速土體的固結(jié)作用。

參考文獻(xiàn)

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[2]中國(guó)建筑工業(yè)協(xié)會(huì).工程地質(zhì)手冊(cè)（第4版）[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008

[3]胡小娟，夏小進(jìn).淺談碎石樁在地基處理中的應(yīng)用

[J].安徽建筑，2013，（3）.

作者簡(jiǎn)介：唐磊磊（1981-），男，江蘇連云港人，供職于中冶成都勘察研究總院有限公司，研究方向：土木工程（巖土工程方向）。

（責(zé)任編輯：小 燕）