緬甸某發電站碎石樁地基處理效果分析

丁 斌, 楊從艷, 余 健

(四川志德巖土工程有限責任公司, 四川成都 610041)

碎石樁是將碎石(卵石)為主要材料的混合料壓入已成形孔中的土體并形成豎向增強體，處理后形成的人工地基由豎向增強體與地基土組成，共同承擔上部荷載。由于豎向增強體的碎石樁和樁間土體形成復合地基，碎石樁通過脹形來獲得其阻力，從而使周圍土體產生被動壓力，碎石樁增強排水效果，減緩液化，減少固結時間及壓縮性，從而降低地基總沉降、不均勻沉降、提高地基承載力及抗剪強度。通過緬甸皎漂港某地蒸汽燃氣循環發電站用振沖碎石樁進行復合地基加固處理地基土的實例，介紹了振沖碎石樁地基處理的各項施工工藝，并結合規范樁基的檢測數據進行整理分析，從而對振沖碎石樁的處理效果進行判別、評價和研究總結。

1 工程概況

1.1 場地基本概況

場地屬于海岸堆積地貌，北部地勢低洼，雨季積水，中部有一條近東西向的季節性小溪，南部地勢略高。現場勘測區場地地面高程1.01～6.02 m。

1.2 工程地質條件

根據本項目工程地質勘探報告，場地內揭露的地層主要為第四系。地基土主要由粉細砂、粉質黏土及泥巖組成。勘探深度內，依據鉆孔揭露的地層的巖土工程特性，可分為6個主層(編號層①粉細砂、層②粉細砂、層③粉細砂、層④粉質黏土、層⑤泥巖及層⑥泥巖)和5個亞層(層②1粉細砂、層③1粉細砂 、層④1粉質黏土、層④2粉質黏土及層④3漂石)。

層①粉細砂，灰黃、灰色，顆粒均勻，主要成分為石英和長石，松散，很濕-飽和。淺部含大量有機質和植物根系。

層②粉細砂，灰色、灰黃色，顆粒均勻，主要成分為石英和長石，稍密為主，局部中密，飽和。具中壓縮性。

層②1粉細砂，灰黃、灰色，顆粒均勻，主要成分為石英和長石，松散，飽和。具中壓縮性。

層③粉細砂，灰色、灰黃色，顆粒均勻，主要成分為石英和長石，中密為主，局部密實，飽和。具中壓縮性。

層③1粉細砂，深灰、灰色、灰黃色，顆粒均勻，主要成分為石英和長石，稍密為主，局部中密，飽和。具中壓縮性。

層④粉質黏土，灰黃、灰色，含鐵、錳質氧化物，硬塑-堅硬。具中壓縮性。

層④1粉質黏土，灰黃、灰色，含鐵、錳質氧化物，軟塑-可塑。具高壓縮性。

層④2粉質黏土，灰黃、灰色，含鐵、錳質氧化物，可塑-硬塑。具中壓縮性。

層④3漂石，灰褐色、灰色，主要成分為砂巖，粒徑大于1.0 m，較堅硬，泥質充填，局部膠結。

層⑤泥巖，灰黃、灰色，泥質結構，層狀構造，極軟巖，極破碎，泥質膠結，巖芯破碎，呈碎塊狀或土狀，強風化。

2 碎石樁檢測工作

2.1 試樁參數

根據設計所提供的試樁參數，對3個區域進行碎石樁試樁施工工作，碎石樁直徑為φ800 mm，正三角形布置。

Ⅰ區樁間距1 600 mm，樁頂設計標高-2.40 m，樁底設計標高-14.40 m，有效樁長12.0 m。Ⅱ區樁間距1 800 mm，樁頂設計標高-2.40 m樁底設計標高-12.40 m，有效樁長10.0 m。Ⅲ區樁間距2 000 mm，樁頂設計標高-2.40 m，樁底設計標高-13.40 m，有效樁長11.0 m。

2.2 檢測目的

(1) 通過單樁復合地基檢測處理后地基的承載力，同時通過樁間土淺層平板載荷試驗、復合地基增強體單樁載荷試驗進行輔助驗證。

(2)通過樁間土的標準貫入試驗和靜力觸探試驗，判別評價處理范圍內砂層的液化情況。

(3)通過碎石樁體的N63.5重型圓錐動力觸探試驗，檢測碎石樁樁身密實度。

2.3 檢測方案和檢測數量

檢測方法和檢測數量以及檢測點位根據規范及設計要求確定，本次為施工前的基本試驗，主要目的是驗證設計，為施工圖設計提供依據。檢測方法及工程量詳見表1。

表1 檢測方法和檢測數量一覽

2.4 檢測結果及分析

2.4.1 靜載檢測

本次進行了單樁復合地基靜載荷試驗6次、樁間土淺層平板載荷試驗6次、復合地基增強體單樁載荷試驗6次，共計18次。分別涉及到2個方案，根據設計方案，方案1：復合地基承載力特征值為220 kPa，方案2：復合地基承載力特征值為180 kPa。

除了方案2中的樁間土點位TP-13檢測承載力特征值為98 kPa，TP-17檢測承載力特征值為55 kPa，其他檢測承載力特征值都能達到220 kPa(方案1)和180 kPa(方案2)。

TP-13和TP-17加載值設計值的2倍時，都未達到土體破壞的條件，只是在加載至1倍荷載前，沉降偏大，采用相對變形法測得的復合地基承載力特征值偏低。對于這種情況，不排除褥墊層壓實程度不夠導致，建議設計和施工都能嚴格要求和控制褥墊層的顆粒級配和壓實度。

2.4.2 液化分析

綜上所述，結合本次樁間土的靜力觸探(13個點)和標準貫入試驗(13個點)，綜合判斷：

當地震加速度a=0.15g，地震分組為第1組時，調整系數取0.95，方案1、2液化程度為中等，方案3液化程度為中等-嚴重。

2.4.3 樁身密實度檢測

碎石樁樁身基本都能達到密實狀態，且修正后重型動力觸探擊數皆大于7擊，根據JGJ 340-2015《建筑地基檢測技術規范》和DL/T 5101-1999《火力發電廠振沖法地基處理技術規范》，碎石樁樁身密實度判定為密實。

3 該項目碎石樁施工及檢測問題探討

3.1 樁體密實度不夠

檢測過程中發現DP-2中0.9-1.9和DP-3中1.8-2.0小段部分為中密。

3.1.1 原因分析

(1)可能原因振沖樁樁體材料的粒徑不滿足設計要求。按照設計方案要求，卵石料的粒徑應保持在40～150 mm內。但是由于當地條件限制，施工單位對其卵石篩選過程未嚴格控制，導致部分卵石粒徑過大，級配不良，造成樁體空隙過大，密實度不滿足要求。

(2)可能原因單次填筑的卵石過多，部分樁體在施工過程中單次填筑的卵石過多，造成振沖擠密過程不足。

(3)可能原因振動保持時間不夠，每次充填后，應保證振沖器的保振時間，使碎石粧體達到足夠的密實度，滿足密度要求。

3.1.2 處理措施

(1)嚴格控制卵石料的粒徑，對卵石進行嚴格篩選，應及時對篩選設備進行維修或者更換，以保證粒徑均勻。

(2)嚴格控制每次加入的卵石料量，不允許“多料少振”，使卵石料充分達到密實度要求。

(3)每次充填料后確保有足夠的振動保持時間，宜8～10 s/次。

3.2 液化效果不理想

地震加速度a=0.15g，地震分組為第1組時，調整系數取0.95，方案1、方案2液化程度為中等，方案3液化程度為中等-嚴重。

3.2.1 原因分析

(1)Ⅰ區、Ⅱ區、Ⅲ區地層粉細砂中細粒質量分數均超過20%，可液化土中黏性土含量的大小不同,往往對液化處理的效果影響較大，導致地基處理未能得到理想的效果。

(2)對于粘粒含量較高黏性土的液化土層,其休止期應長于不含或只含少量黏粒含量黏性土的液化土層的休止期。檢測時間太早，場地孔隙水壓力未完全消散，檢測結果不夠理想。

3.2.2 處理措施

(1)設計需在檢測開始前與地勘確定地層情況，以選取合理的檢測時間。

(2)建議對夾較多黏性土的液化土層檢測時間應為地基處理完成的28天后，保證檢測結果的切實可靠。

3.3 靜載樁間土試驗承載力偏低

TP-13和 TP-17加載值設計值的2倍時，都未達到土體破壞的條件，只是在加載至1倍荷載前，沉降偏大，采用相對變形法得出復合地基承載力特征值偏低。

3.3.1 原因分析

(1)不排除褥墊層壓實程度不夠導致。

(2)TP-13，TP-17加載至設計最大荷載時，承壓板沉降未達到破壞標準，最大沉降分別為30.61 mm，25.1 mm，小于48 mm。

3.3.2 處理措施

(1)嚴格控制褥墊層施工質量。

(2)承載力特征值可根據JGJ 340-2015《建筑地基檢測技術規范》4.4.3條 第3項地基土平板載荷試驗應取最大試驗荷載的一半所對應的荷載值，即承載力特征值取180 kPa。

4 結束語

(1)振沖碎石樁法是一種成熟的地基處理技術，應用于火電廠、碼頭、土路堤的軟弱地基處理中，體現出高效、低成本、環保、施工方便等優勢。

(2)碎石樁施工過程中需重點控制碎石的粒徑，嚴禁多料少震，保證充足的留震時間。重點關注褥墊層施工骨料及施工質量以免因褥墊層質量問題造成后期建筑的不均勻沉降。

(3)燃氣-蒸汽聯合循環電站采用振沖碎石樁進行加固地基處理后，通過多元化的試驗結果數據來看，單樁承載力、樁間土承載力、復合地基承載力的極限值均不小于設計要求承載力，能夠滿足燃氣-蒸汽聯合循環電站的承載力設計要求。

(4)液化地基處理效果的檢測時間宜根據地基土層分布情況和特性合理選擇,以便更準確地檢測實際處理效果。對于黏粒含量較高黏性土的液化土層,休止期應長于不含或只含少量黏粒含量黏性土的液化土層的休止期。

(5)振沖碎石樁是復合地基基礎，對松散砂土地基有明顯的擠密和排水減壓作用，對黏性土不起明顯的擠密和排水固結作用，在提高軟弱地層地基承載力和減少沉降方面效果顯著。對于液化考慮時不能單純地用樁間土的動力力觸探試驗和標準貫入試驗試驗來考慮液化現象，需將碎石樁地基作為一個復合地基考慮。為節省項目時間及成本，還應注重現場實時監測、監督及質量檢查。