水泥粉煤灰碎石樁與土擠密樁的多樁型復(fù)合地基在濕陷性黃土中的工程應(yīng)用

文/ 張明杰 中國聯(lián)合工程公司 浙江杭州 310052

復(fù)合地基是指部分土體被增強(qiáng)或被置換，形成由地基土和豎向增強(qiáng)體共同承擔(dān)荷載的人工地基，其優(yōu)勢作用在于能夠利用樁體與樁間土之間的相互作用，充分提高地基承載力，且成本較低，因而被廣泛應(yīng)用在實(shí)際工程建設(shè)當(dāng)中。但若實(shí)際工程的地基承載力不足，土質(zhì)情況較差，具有較高的壓縮性，采用單一的增強(qiáng)樁體復(fù)合地基不足以解決該問題時(shí)，采用長短組合型樁地基形式是較為合適的方案。對濕陷性黃土，水泥粉煤灰碎石樁與土擠密樁形成的多樁型復(fù)合地基能有效發(fā)揮兩種樁型的優(yōu)勢，利用土擠密樁的擠密特性，處理消除黃土濕陷性缺陷，初步加固淺層土層，利用水泥粉煤灰碎石樁增強(qiáng)復(fù)合地基的地基承載力。

1、工程概況

本工程為某濕陷性黃土地區(qū)在建高層建筑，該建筑地上30層，地下1層地下室。上部采用的是剪力墻結(jié)構(gòu)，按照施工設(shè)計(jì)要求，底部采用大筏板基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)所需復(fù)合地基的地基承載力特征值需達(dá)到400kPa。依據(jù)現(xiàn)場地勘報(bào)告，該場地二，三層土為粉質(zhì)黏土，大孔隙結(jié)構(gòu)，并且存在濕陷性。最大濕陷量超過150毫米。由于設(shè)計(jì)基礎(chǔ)埋深較深，基坑開挖后第二層土體全部挖除，不考慮本層濕陷性，故此只分析三層土的濕陷性。經(jīng)過檢測，三層粉質(zhì)黏土濕陷系數(shù)為0.027。

為了消除黃土的濕陷性，采用水泥粉煤灰碎石樁與土擠密樁形成的多樁型復(fù)合地基，利用復(fù)合地基當(dāng)中的土擠密樁消除地基土濕陷性，利用復(fù)合地基中的水泥粉煤灰碎石樁增強(qiáng)地基土的承載力。兩種樁型樁頂標(biāo)高不同，土擠密樁較低，水泥粉煤灰碎石樁較高，在復(fù)合地基當(dāng)中建立了三個(gè)不同的工作區(qū)域，分別為加固區(qū)A，加固區(qū)B和加固區(qū)C。

在加固區(qū)A當(dāng)中有柔性樁和剛性樁，樁體具有較高的置換率，在樁間土之間的具有顯著的擠密效果。其優(yōu)勢在于可以消除黃土濕陷性，并且增強(qiáng)淺層地基的承載力；加固區(qū)B只存在剛性樁，其優(yōu)勢與加固區(qū)A之間具有較大的差異性，主要能夠降低沉降量，并且增強(qiáng)復(fù)合地基土體承載力；加固區(qū)C主要是持力土，能夠承受樁體荷載。以上加固區(qū)之間存在不同的任務(wù)。

2、多樁型復(fù)合地基設(shè)計(jì)方案

根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79-2012)，在選擇土擠密樁時(shí)需要將樁徑控制在50厘米，在樁體分布上按照正三角形形式進(jìn)行布置，根據(jù)試樁實(shí)驗(yàn)確定樁間距。采用不同樁間距進(jìn)行研究分析，在處理樁基土之后對比分析試驗(yàn)參數(shù)確定樁間距。已完成的現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)將樁間距設(shè)置為1.2米時(shí)，可以滿足此次施工壓實(shí)系數(shù)和濕陷系數(shù)。故此次建筑工程將土擠密樁的樁間距設(shè)置在1.2米。

相應(yīng)的方式，依據(jù)規(guī)范，水泥粉煤灰碎石樁的樁徑為50厘米，樁間距設(shè)置為1.2米，有效樁長設(shè)計(jì)為15米，樁端落在粉質(zhì)黏土上，布樁形式為正三角形，共設(shè)94根水泥粉煤灰碎石樁，樁身混合材料強(qiáng)度控制為C20以上，褥墊層厚度設(shè)計(jì)為250mm。

3、復(fù)合地基檢測分析

3.1 土擠密樁檢測

檢測土擠密樁的內(nèi)容主要是檢測樁間土擠密效果，樁身質(zhì)量，檢測黃土濕陷性消除情況即密實(shí)情況。

首先檢測樁身質(zhì)量。樁體夯填質(zhì)量控制在2%以上，在實(shí)際施工建設(shè)期間，從設(shè)計(jì)樁頂每相隔1米進(jìn)行一次實(shí)驗(yàn)，要將樁體的壓實(shí)系數(shù)，樁身的壓實(shí)系數(shù)控制在0.97以上，并且需要通過室內(nèi)土工試驗(yàn)對其他指標(biāo)進(jìn)行檢測。

檢測樁間土濕陷性和土擠密效果。在處理范圍之內(nèi)設(shè)定多個(gè)探井作為研究對象，并且對其進(jìn)行土工試驗(yàn)。按照試驗(yàn)結(jié)果顯示，當(dāng)樁間土的壓實(shí)系數(shù)在0.938時(shí)，壓密后的密度最小值在1.78左右，其濕陷性系數(shù)不超過0.015，在對所在黃土的濕陷性進(jìn)行消除之后，符合施工標(biāo)準(zhǔn)要求。其次壓實(shí)系數(shù)與濕陷系數(shù)之間呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系。井深的開挖深度控制在5米，每相隔1米選取1件原狀樁間土樣本。

3.2 水泥粉煤灰碎石樁檢測

檢測水泥粉煤灰碎石樁的主要內(nèi)容包括檢測樁身的完整性，并且進(jìn)行單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)，以及復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)。按照試驗(yàn)結(jié)果可以看出，當(dāng)樁頂施加荷載與其施加荷載穩(wěn)定后的沉降量之間不能判斷極限承載力拐點(diǎn)，等到最大加載量達(dá)到設(shè)計(jì)承載力值數(shù)之后，就可以終止試驗(yàn)。待至加載量達(dá)到設(shè)計(jì)承載量值的兩倍時(shí)，研究的單樁當(dāng)中最大沉降量為36.37毫米，最小沉降量為10.31毫米。按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，需要將此次建筑場地的單樁豎向抗壓承載力值控制在850kN，可以符合工程要求。

當(dāng)測試點(diǎn)的復(fù)合地基施荷載與樁頂施加荷載穩(wěn)定后的沉降量不能判斷極限荷載與界限荷載的拐點(diǎn)時(shí)，如果最大加載壓力超過設(shè)計(jì)承載力值兩倍以上時(shí)可終止試驗(yàn)。當(dāng)最大加載壓力超過設(shè)計(jì)承載力值兩倍以上時(shí)，測試點(diǎn)當(dāng)中最大沉降量為13.75毫米，最小沉降量為8.49毫米。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，該建筑場地的單樁復(fù)合地基承載力值為400kPa。

在檢測樁身完整性時(shí)，主要是通過低應(yīng)變測試方法完成的。按照建筑地基樁檢測技術(shù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，此次建筑工程Ⅰ類樁的測試比例占據(jù)所有測試樁數(shù)量的98.37%，Ⅱ類樁的測試比例占據(jù)所有測試樁數(shù)量的1.63%，沒有發(fā)現(xiàn)Ⅲ類樁和Ⅳ類樁。水泥粉煤灰碎石樁完整性測試結(jié)果均符合工程設(shè)計(jì)要求。

結(jié)論：

本文結(jié)合實(shí)際工程，說明了利用水泥粉煤灰碎石樁與土擠密樁形成的多樁型復(fù)合地基處理黃土濕陷性缺陷的工程應(yīng)用，探究了利用多樁型復(fù)合地基處理黃土濕陷性缺陷的應(yīng)用。工程應(yīng)用結(jié)果表明：

（1）合理設(shè)計(jì)的水泥粉煤灰碎石樁和土擠密樁多樁型復(fù)合地基，兩種類型樁基的參數(shù)指標(biāo)都能夠滿足工程標(biāo)準(zhǔn)以及設(shè)計(jì)要求，本次工程設(shè)定的水泥粉煤灰碎石樁和土擠密樁的各項(xiàng)參數(shù)比較合理；

（2）在后續(xù)施工當(dāng)中對水泥粉煤灰碎石樁進(jìn)行二次擠密，可有效提升土體的密實(shí)性，能夠改變樁間土的濕陷系數(shù)和擠密系數(shù)。在應(yīng)用水泥粉煤灰碎石樁和土擠密樁多樁型復(fù)合地基時(shí)，水泥粉煤灰碎石樁可以有效增強(qiáng)土體的承載力，土擠密樁能夠有效消除黃土的濕陷性，改善地基土的變形。

（3）在對濕陷性黃土進(jìn)行整片處理時(shí)，優(yōu)先使用水泥粉煤灰碎石樁與土擠密樁形成的多樁型復(fù)合地基，本方法可降低土擠密樁的施工難度，減少樁長。

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