素混凝土樁在高層住宅地基處理中的應用

摘? ? 要：素混凝土樁施工技術在當前建筑工程領域的應用比較廣泛，對控制軟土地質結構中地基的沉降具有積極作用，能夠適用住宅標準規范內的各級載荷要求。

關鍵詞：素混凝土樁;高層住宅;地基處理;應用

1? 前言

素混凝土樁施工技術在提高地基載荷能力和降低地基沉降等方面具有一定作用，并且在厚度較深的軟土區域中使用此技術可獲得很好的經濟和社會效益。一般情況下，在厚度較深的軟土區域中，建筑沉降值較大，在經過特殊的施工處理后，既能滿足沉降形變要求，也可達到載荷能力的標準要求。

2? 素混凝土樁工程特性分析

素混凝土樁是在碎石樁中混入一定的中砂和水泥，加水后攪拌均勻而形成的一種具有較高粘結特性的剛性樁體。素混凝土樁復合地基具有較好的載荷能力，與常規的樁基相比其載荷能力可提高一倍以上，其形變模量較高，載荷能力隨樁體長度、直徑、樁距以及墊層厚度等參數的改變而改變，載荷能力具有較好的伸縮性。素混凝土樁依據配合比的不同，其樁體強度的調節范圍在C5～c20之間。素混凝土樁屬于具有一定強度的剛性樁，其工程特性與散體碎石樁截然不同，無需依靠周邊土體的約束力便可將縱向載荷傳遞到持力層以上。由于上方載荷的作用，素混凝土樁因壓縮而產生的形變遠小于周邊土體的形變，樁體沿下臥層穿入使得其與樁周土體共同承擔載荷，在共同形變的作用下載荷漸漸向樁體項部轉移，因此在一定程度上減弱了復合地基的沉降程度，使得樁體具有良好的載荷能力。

3? 素混凝土樁施工工藝要求

3.1? 成孔工藝

（1）回旋鉆機成孔法。在完成孔清洗工序后，加入適當的混凝土原料，此種方法能夠實現深度鉆孔，對于較硬的土層和密砂層均十分有效。其不足之處是施工過程中產生的泥漿量較大，增加了泥漿運輸的成本，對施工的效率會帶來一定的不利影響。

（2）振動后灌注混凝土法。施工過程中的擾動可能對已成樁的質量帶來一定的影響，應在各樁體之間保持特定的間距，可通過隔行跳打的方式進行，這種方法對周邊環境影響較大。上述兩種施工工藝各自有實際的用途。

3.2? 成孔施工過程

以素混凝土樁回旋鉆機成孔為例，此方法較適用于軟弱土質且鉆機深度在30m以內的情況。對于容易塌孔或鉆進困難的土層，在回旋鉆機成孔的施工中要慎重。回旋鉆機成孔施工過程為：（1）由樁體直徑、長度以及地基的實際情況來選取合適的樁機型號。（2）在放樣定位之后，按照由慢到快的速度鉆進成孔.在此過程中如果遇到鉆桿失穩等情況時應放慢進尺。（3）混凝土上料按照碎石、水泥、砂礫的順序進行，且碎石的平均粒徑應在5cm以內，含泥量<5%，混凝土攪拌≥60s，坍落度在18cm左右。（4）當鉆進深度達到設計尺寸后，往復升降鉆桿進行掃孔，進行樁底沉渣清理后泵送混凝土，按樁體容量及充盈系數控制混凝土用量。（5）當混凝土泵送結束后，如果樁頂部的高度低于設計標準，應及時補充混凝土量，并超過設計標準o.5m。隨后振搗密實。（6）在確定成樁質量符合設計標準之后，將樁項蓋好，并移動樁機到另一根樁進行施工。

4? 素混凝土樁地基設計方法

素混凝土樁施工技術在提高地基載荷能力和降低地基沉降等方面具有一定作用，并且在厚度較深的軟土區域中使用此技術可獲得很好的經濟和社會效益。一般情況下，在厚度較深的軟土區域中，建筑沉降值較大，在經過特殊的施工處理后，既能滿足沉降形變要求，也可達到載荷能力的標準要求，因此，通常使用沉降控制作為公路改擴建工程素混凝土樁地基設計方法。假設在正常載荷情況下復合地基的壓縮模量為Ec，則通過面積加權法計算可得：

Ec=nEp+（1-n）Es

式中：

Ec——復合地基的壓縮模量;

Ep——樁體的壓縮模量;

Es——樁周土的壓縮模量;

n——復合地基的置換效率。

且有：

n=Lp/Lsp

式中：

Lp——樁體的橫截面積;

Lsp——單個樁體的控制面積。

有關下臥層的壓縮計算通常使用分層法進行，由于下臥層的載荷目前仍無法準確求得，在實際的工程應用中普遍使用應力擴散法以及等效實體法等，但應力擴散法中對于擴散角度的確定難以掌握，且計算過程十分復雜。

5? 原材料

（1）水泥海螺P.O.52.5，其3d抗壓強度為38.0MPa、抗折強度為6.9MPa;28d抗壓強度為56.9MPa、抗折強度為8.3MPa。（2）集料變質砂巖粗集料為粒徑5mm～20mm，級配符合規范要求，含泥量為0.3%，壓碎值為5%;細集料為河砂，細度模數為2.7，含泥量為0.7%。（3）外加劑CNF-3聚羧酸高效減水劑，減水率約22%。（4）短切玄武巖纖維單絲直徑13μm，長18mm，密度2.7g/cm3～2.8g/cm3，抗拉強度3000MPa～4000MPa，彈性模量80GPa～100GPa，斷裂伸長率2.7%～3.4%。

6? 試驗結果及分析

6.1? 工作性能試驗

混凝土抗壓強度和抗折強度試驗結果可知，玄武巖纖維摻量0.1%的混凝土與素混凝土相比，其抗壓強度7d提高3.3%，28d提高6.3%;其抗折強度7d提高了14.1%，28d提高18.7%。分析原因為玄武巖纖維摻入后，分布于混凝土中的纖維形成亂向的三維支撐體系，在混凝土受到荷載作用時協同受力，應力自混凝土基體傳遞給玄武巖纖維，由于玄武巖纖維的抗拉彈性模量高，增加了混凝土的抗拉和抗剪應力，從而提高了混凝土抗彎拉強度，也相應提高了混凝土抗壓強度。

6.2? 劈裂抗拉強度試驗及拉壓比結果及分析玄武巖纖

維摻量為0.1%的混凝土7d劈裂抗拉強度提高了5.7%，28d劈裂抗拉強度提高了9.6%。素混凝土的坍落度為170mm，擴展度為450mm，具備較好的流動性。玄武巖纖維摻量為0.10%時，對混凝土的流動性影響不明顯，坍落度、擴展度略微降低，坍落度為160mm，擴展度為430mm，不影響混凝土流動性，可以滿足施工工作性能要求。

6.3? 力學性能試驗及分析

（1）抗壓強度和抗折強度試驗結果及分析。拉壓比是反映混凝土脆性的指標之一，由試驗拉壓比結果可以看出，對于同一齡期的混凝土，玄武巖纖維混凝土的拉壓比高，表明玄武巖纖維的摻入增加了混凝土的抗彎拉強度，提高了混凝土的韌性，主要原因為玄武巖纖維在混凝土中起加筋作用，在裂縫處具有良好的聯結作用，抑制了裂縫的擴展速度，且纖維和混凝土的黏合良好，提高了混凝土的韌性，提高了混凝土的劈裂抗拉強度。

（2）耐久性能試驗及分析。摻加0.1%玄武巖纖維混凝土比素混凝土的抗壓耐腐蝕系數提高了6.3%;抗折耐腐蝕系數提高了5.5%。主要因為混凝土中纖維的致密網狀結構，減少了基體內的微裂縫、空隙和缺陷，提高了材料的連續性，有效地抑制了裂縫的產生，同時，玄武巖纖維在混凝土中均勻分布并與混凝土能良好地黏結，提高了水泥基體內部的束縛力，阻止并延緩硫酸根離子從外界環境滲透，提高混凝土的耐久性能。

7? 結束語

對素混凝土樁復合地基，為確保素混凝土樁承載力的有效發揮，樁應穿透回填土層至力學性質較好的土層上，即樁長應適當加長。若現場地質條件的復雜性，設計人員應重視現場試驗和施工過程的質量控制，確保工程質量。

參考文獻：

[1] JGJ 7 9—2012.建筑地基處理技術規范[S].

[2] GB 50007—2011.建筑地基基礎設計規范[S].

作者簡介：

乞克林（1983—）男，學歷：本科，所學專業：土木工程，中級職稱，職稱專業名稱：建筑工程。主要從事工作：巖土工程勘察、巖土工程設計及施工。