碎石樁在清徐液化地基處理中的應用

趙 世 清

(山西國辰建設工程勘察設計有限公司，山西 陽泉 045000)

碎石樁在清徐液化地基處理中的應用

趙 世 清

(山西國辰建設工程勘察設計有限公司，山西 陽泉 045000)

以某小區為例，通過試驗的方式，對地基處理的設計參數進行了研究，并介紹了具體的地基處理方案為同類地基條件下的方案設計提供經驗參考，指出振沖沉管碎(砂)石樁是處理液化地基的有效方式。

液化地基，碎石樁，砂石樁，重型動力觸探技術

1 概述

在強地震發生時，飽和松散的砂土、粉土中孔隙水壓力急劇升高，從而使砂(土)粒處于懸浮狀態，土體抗震強度降低或完全喪失，土體產生液化流動破壞，稱為地基液化。地基液化使建(構)筑物產生傾斜、沉陷、開裂、傾倒以及上浮等破壞，是影響建(構)筑物安全使用的嚴重不良地質災害之一。

建筑地基液化處理通過擠密增加土體結構強度，振沖使土體液化在重力作用下重新排列為密實度更高的狀態，增設強度更高的固結體或密實樁體產生減震作用等。其中采用振沖沉管碎(砂)石樁是處理液化地基的主要措施。

2 實例分析

2.1 場區概況

本工程位于山西省太原市清徐縣，場區擬建建筑為6層住宅樓，基礎埋深為3.35 m，要求地基承載力特征值不小于120 kPa。場地地貌單元為汾河西岸一級階地地貌單元。場區土層以粉土及粉砂為主，綜合靜止水位埋深介于1.20 m～3.5 m之間，下部粉土層及粉砂層均為飽和狀態，粉土中局部有薄層粉質粘土。土層典型剖面如圖1所示。

場區地基各土層承載力特征值為②粉土80 kPa，②-1粉質粘土80 kPa，③粉砂180 kPa，基底持力層為②粉土及②-1粉質粘土不滿足設計要求，且建筑抗震設防等級為丙類，需采取全部消除嚴重液化、降低中等液化處理。

2.2 地基處理方案

表1 單樁復合地基承載力及沉降統計表

布樁形式碎石3∶7砂石承載力特征值kPa沉降/mm累計沉降殘余沉降承載力特征值kPa沉降/mm累計沉降殘余沉降樁徑0．4m樁間距1．0m113．153．2836．17113．552．4443．56樁徑0．5m樁間距1．15m119．944．6136．19120．046．6138．06

液化地基處理方式采用擠密碎(砂)石樁并通過試驗確定其適用性。

試樁樁徑采用0.4 m及0.5 m，樁間距對應采用1 m及1.15 m，兩種樁型配合不同樁體材料進行，樁體材料采用碎石、體積比為3∶7砂石兩種，樁體均采用正三角形布置如圖2所示，選用4個不同液化層厚度區域分別進行試驗。

1)通過單樁復合地基荷載試驗數據匯總分析復合地基承載力特征值、累計沉降及殘余沉降，見表1。

分析數據表明，樁體材料方面，碎石樁與砂石樁對地基承載力的提高及減少沉降量方面幾乎不產生影響；0.5 m樁徑1.15 m樁間距的布樁形式更有利于地基承載力的提高并且對減少沉降也起到有利作用。

2)通過重型動力觸探試驗數據匯總分析樁體密實度，見表2。

表2 樁體密實度評價表 m

分析可知，成樁0.3 m段空樁體需進行再處理，有效樁頂以下部位，中段呈稍密～中密狀態，均勻性較差，下樁段為中密狀態，基本均勻。砂石樁較碎石樁密實度更好，但效果不明顯，不同布樁形式對密實度的影響試驗反映不突出。

3)通過樁間土標準貫入試驗數據分析土層液化程度，典型區域液化統計見表3。

表3 液化判定結果匯總表

根據統計結果，各試樁區域經處理后地基土的液化指數明顯降低，但仍存在液化，液化等級為輕微～中等，液化深度自樁頂標高下2.0 m～8.0 m。樁徑0.5 m樁間距1.15 m的布樁形式更有利于消除液化。

4)140 d后樁體試驗數據與前期14 d樁體試驗數據對比(僅選取碎石樁0.4 m樁徑1.0 m間距樁型見表4)。

根據表4可知：第2次比第1次承載力及樁間土實測擊數有明顯提高，且地基土液化指數明顯降低，殘余沉降降幅明顯。

表4 液化判定結果匯總表

2.3 設計施工參數的確定

經試樁區域的多次試驗數據綜合分析，本場區選用樁徑0.5 m樁間距1.15 m布樁形式，樁體材料選用碎石，為了增加樁體密實度均勻性，在樁體施工時樁身6.0 m以上部分提升速度減慢并增加留震間歇時間。

因沉降明顯，樁體施工完畢后，根據試驗數據地面沉降量為約400 mm～550 mm，需對樁體開口部分進行碎石回填并震動碾壓，壓實系數不小于0.96，同時選用加筋墊層，減少不均勻沉降。對上部結構的施工，建議在地基處理結束140 d后進行，并建議上部建筑結構部分預先考慮80 mm沉降量。

2.4 處理效果

經處理后，現場區內上部建筑結構部分施工已基本完成，各建筑物有少量沉降但均未出現不均勻沉降，說明地基處理效果良好。

3 結論

通過對清徐某小區地基處理的各項試驗數據總結分析，對同類液化地基的設計參數選取有一定的參考價值。

1)碎石樁及砂石樁對液化地基的處理有明顯的效果可廣泛使用。但樁體對地基承載力的提高有一定的限度，對于地基承載力要求較高的建筑，可與其他剛性樁混合使用，在消除液化的同時更大幅度的增加地基承載力。

2)砂石樁較碎石樁，樁體的密實度更好，在消除液化及承載力的提高方面影響不明顯，較經濟方面考慮，碎石樁更為經濟。但不同砂、石配比對地基的影響方面本文尚未涉及，需今后進一步探究。

3)地基處理后沉降量較大，但沉降一段時間后將趨于穩定，所以為了減小沉降對上部建筑物的影響，地基處理后建議沉降一段時間后進行上部建筑結構施工，并預先考慮沉降量，在減小不均勻沉降方面，需加設墊層，本場區采用筋帶，對不均勻沉降的處理是一種可行的方式。

[1] JDJ 97—2012,建筑地基處理技術規范[S].

[2] 錢七虎.巖土工程師手冊[M].北京：人民交通出版社，2010.

[3] 白振江,雷 宇.夯擴擠密碎石樁在液化地基處理中的應用[J].南水北調與水利科技,2013(S2)：227-228.

On application of gravel piles in liquefaction foundation treatment in Qingxu County

Zhao Shiqing

(ShanxiGuochenConstructionEngineeringSurveyandDesignCo.,Ltd,Yangquan045000,China)

Taking some complex as the example, the paper researches the design parameter of the foundation treatment by the means of tests, and introduces the foundation treatment scheme, so as to provide some reference for the scheme design in the similar foundation conditions.

liquefaction foundation, gravel pile, sand-gravel pile, heavy dynamic penetration technology

1009-6825(2017)20-0092-02

2017-04-21

趙世清(1986- )，女，助理工程師

TU473.1

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