水泥土攪拌樁在沙漠地區(qū)地基處理中的應(yīng)用

張廣斌 文家沖

（機(jī)械工業(yè)勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司 陜西西安 710043）

水泥土攪拌樁在沙漠地區(qū)地基處理中的應(yīng)用

張廣斌 文家沖

（機(jī)械工業(yè)勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司 陜西西安 710043）

以榆林地區(qū)某煤化工工廠水泥土攪拌樁復(fù)合地基為例，主要對(duì)處理后的復(fù)合地基進(jìn)行了基樁樁身完整性檢測(cè)、單樁抗壓承載力檢測(cè)和單樁復(fù)合地基承載力檢測(cè)，從檢測(cè)的角度論證沙漠地區(qū)采用水泥土攪拌樁復(fù)合地基進(jìn)行地基處理的可行性，并提出幾點(diǎn)沙漠地區(qū)施工水泥土攪拌樁的控制要點(diǎn)。

水泥土攪拌樁；沙漠；地基處理；檢測(cè)

引言

隨著煤化工行業(yè)的興起，越來(lái)越多的企業(yè)以原料指向型為原則，將工廠建設(shè)在沙漠中，由于沙漠中建筑工程經(jīng)驗(yàn)尚淺，各種地基處理以及基礎(chǔ)方式都在摸索階段，主要形式有鋼筋混凝土鉆孔灌注樁基礎(chǔ)、CFG樁復(fù)合地基、強(qiáng)夯法以及水泥土攪拌樁復(fù)合地基等。本文以地處毛烏素沙漠南緣與黃土高原交界處的榆林地區(qū)某煤化工廠空分裝置水泥土攪拌樁復(fù)合地基為工程實(shí)例，主要從檢測(cè)角度論述沙漠地區(qū)該種地基處理方法的可行性。

1 加固機(jī)理

水泥土攪拌樁是利用水泥（或水泥砂漿）等材料作為固化劑通過(guò)特質(zhì)的攪拌機(jī)械，就地將地基土和固化劑強(qiáng)制攪拌，使地基土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)性和一定強(qiáng)度的水泥加固土，從而提高地基土強(qiáng)度和增大變形模量。

2 適用條件

《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（J79-2012）規(guī)定的水泥土攪拌樁適用范圍為“正常固結(jié)的淤泥與淤泥質(zhì)土、粉土、飽和黃土、素填土、粘性土以及無(wú)流動(dòng)地下水的飽和松散砂土等地基”。該施工工藝具有施工效率高、成本低、施工占地面積小，無(wú)污染、無(wú)噪聲、無(wú)震動(dòng)，對(duì)臨近建筑物影響很小等特點(diǎn)。

當(dāng)?shù)鼗练舷铝袟l件之一時(shí)，應(yīng)慎用：

（1）天然含水量小于30%（黃土天然含水量小于25%）、大于70%；

（2）地下水pH值小于4；

（3）泥炭土、有機(jī)質(zhì)土以及塑性指數(shù)大于25%的黏土。

3 工程概況及設(shè)計(jì)要求

空分裝置預(yù)冷泵房占地面積約1615m2，采用水泥土攪拌樁進(jìn)行地基處理。設(shè)計(jì)樁徑500mm，根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，場(chǎng)地地層起伏較大，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)6～9m不等，樁端持力層為②層粉細(xì)砂樁間距1500mm，樁孔按正三角形布置。

設(shè)計(jì)要求單樁豎向承載力特征值不小于180kN，處理后的復(fù)合地基承載力特征值不小于200kPa。

4 場(chǎng)地工程地質(zhì)條件

根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，場(chǎng)地淺層工程地質(zhì)條件簡(jiǎn)單描述如下：

①素填土 Q4ml：層厚 0.5～5.7m，層底高程 1126.99～1122.23m。淺黃～褐黃色，為新近回填，主要由粉細(xì)砂組成，局部為中砂，礦物成分以石英、長(zhǎng)石為主，含云母，局部可見植物根系，分選較好，松散，稍濕。

②粉細(xì)砂 Q4eol：層厚 0.6～9.7m，層底高程 1125.37～1116.97m。淺黃～褐黃色，礦物成分以石英、長(zhǎng)石為主，含云母，局部可見植物根系，分選好，松散～稍密，稍濕～濕。

③粉細(xì)砂Q4al：層厚2.1～9.5m，層底高程1121.28～1112.97m。黃褐色，礦物成分以石英、長(zhǎng)石為主，含云母，局部為中砂，分選較好，中密，局部密實(shí)，濕～飽和。

5 檢測(cè)情況

該場(chǎng)地水泥土攪拌樁樁體結(jié)構(gòu)完整性采用低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)，另采用靜載試驗(yàn)對(duì)單樁豎向承載力和復(fù)合地基承載力進(jìn)行檢測(cè)?，F(xiàn)抽取其中4根單樁靜載試驗(yàn)（編號(hào)為DS1～DS4）和4處單樁復(fù)合地基試驗(yàn)（編號(hào)為S1～S4）結(jié)果進(jìn)行分析，8根樁均進(jìn)行了低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)，確定其完整性種類。

5.1 低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)

8根檢測(cè)樁的相關(guān)參數(shù)如表1。

表1 低應(yīng)變檢測(cè)樁參數(shù)表

由表1可見，8根檢測(cè)樁的樁身波速介于1554～2200m/s之間，平均波速為1932m/s；樁身結(jié)構(gòu)完整性類別為Ⅰ類或Ⅱ類。

3根Ⅱ類樁的低應(yīng)變檢測(cè)成果曲線如圖1，Ⅱ類樁存在樁身縮徑現(xiàn)象，根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告提供的標(biāo)高數(shù)據(jù)，樁徑部位大致位于①層素填土和②層粉細(xì)砂分層交界面處，類似情況也存在于整個(gè)場(chǎng)地的其它部分檢測(cè)樁中，可見地質(zhì)條件的變化對(duì)于施工質(zhì)量有明顯影響。因此，建議在施工過(guò)程中遇到土質(zhì)分層界面，應(yīng)該注意施工過(guò)程中的控制。

圖1 低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)成果曲線圖

5.2 靜載試驗(yàn)

對(duì)4根單樁靜載試驗(yàn)進(jìn)行了分析，根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2011）附錄Q規(guī)定，4根樁的單樁抗壓承載力特征值均不小于180kN，滿足設(shè)計(jì)要求。各檢測(cè)樁單樁抗壓承載力取值表見表2。

表2 單樁抗壓承載力取值表

4處單樁復(fù)合地基承載力相關(guān)參數(shù)見表3。承壓板采用圓形鋼板，直徑d=1575mm，面積為1.95m2，相當(dāng)于單樁等效處理面積。4處?kù)o載試驗(yàn)在最大荷載400kPa時(shí)，均未達(dá)到破壞狀態(tài)，根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2012）附錄A的有關(guān)規(guī)定，復(fù)合地基承載力特征值均不小于200kPa，在 200kPa時(shí)沉降介于 2.69～3.91mm，相應(yīng)“s/d”值介于 0.0017～0.0025。因此本場(chǎng)地復(fù)合地基承載力特征值不小于200kPa，滿足設(shè)計(jì)要求。

表3 單樁復(fù)合地基承載力取值表

靜載試驗(yàn)是根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行的，并未能得出設(shè)計(jì)條件下本場(chǎng)地水泥土攪拌樁的極限承載力特征值。因此僅認(rèn)為本場(chǎng)地水泥土攪拌樁單樁抗壓承載力特征值和單樁復(fù)合地基承載力特征值能滿足設(shè)計(jì)要求。

6 結(jié)語(yǔ)

以上工程實(shí)例，說(shuō)明了水泥土攪拌樁應(yīng)用于沙漠地區(qū)地基處理的技術(shù)是可行的，達(dá)到了預(yù)期的施工成本、質(zhì)量和工期的要求。

在沙漠地區(qū)進(jìn)行水泥土攪拌樁施工，應(yīng)控制以下幾點(diǎn)：

（1）對(duì)于地基處理的需求進(jìn)行詳細(xì)地質(zhì)勘察，盡可能詳細(xì)的查明擬建場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件；

（2）施工過(guò)程中，注意控制下沉和提升速度，尤其在土質(zhì)分層交界面，以免出現(xiàn)樁身縮徑現(xiàn)象；

（3）靜載荷試驗(yàn)是檢測(cè)地基處理后承載力的最可靠的方法，對(duì)于檢測(cè)方應(yīng)加強(qiáng)對(duì)于檢測(cè)過(guò)程的控制；

（4）建議在沙漠地區(qū)進(jìn)行水泥土攪拌樁復(fù)合地基處理前，預(yù)先進(jìn)行試驗(yàn)，以便確定設(shè)計(jì)和施工相關(guān)參數(shù)。

[1]萬(wàn)廣臣，朱琦.水泥土攪拌樁在鐵路地基處理中的應(yīng)用[J].鐵道勘察，2012（01）：50～51.

[2]杜文義，蒙學(xué)禮.水泥土攪拌樁在高層建筑地基處理中的應(yīng)用[J].探礦工程（巖土鉆掘工程），2010（11）：45～47.

TU753

A

1004-7344（2016）10-0173-02

2016-3-18

張廣斌（1986-），男，助理工程師，本科，主要從事巖土工程測(cè)試工作。