柱錘沖擴碎石樁處理液化地基土的工程實例

摘要：柱錘沖擴碎石樁不但消除地基土的液化，也提高了地基土的承載力和均勻性，減少了沉降量，是一種造價低，施工速度快，經濟效益好的地基處理方法。本文闡述了柱錘沖擴碎石樁在實際工程中的應用。

關鍵詞：柱錘沖擴碎石樁;液化地基土;標準貫入試驗

1"工程概況

該工程位于廊坊市安次區某小學院內，原有平房北側。擬建教學樓長50.0m，寬15.0m，地上2層，磚混結構，條形基礎，基礎埋深-1.6m。擬建物抗震設防類別為重點設防類。其南側15m為原有教室，計劃拆除，其東側30m為居民住宅。

2""場地工程地質、水文地質條件

2.1"工程地質條件

場地屬河流沖積平原區，土質以粘性土、粉土為主，表層為素填土，各層土工程特性如下：

①層素填土：黃色，以粉土為主，夾粉質粘土，層厚0.4m左右。

②層粉土：黃色，濕，稍密～中密，承載力特征值fak=100kPa。層厚2.8m～3.1m，層底埋深3.20m～3.50m。

③層粉土：黃灰色～灰色，濕，中密～密實，承載力特征值fak=100kPa。層厚2.0m～2.4m，層底埋深5.50m～5.80m。

④層粘土：灰色，可塑，高壓縮性，夾薄層粉土，承載力特征值fak=80kPa。層厚3.5m～5.1m，層底埋深9.30m～10.60m。

⑤層粘土：灰色，可塑～軟塑，中～高壓縮性，夾薄層粉土，承載力特征值fak=100kPa。層厚3.2m～5.1m，層底埋深13.70m～15.00m。

⑥層粉質粘土：黃色，可塑，中壓縮性，承載力特征值fak=140kPa。該層未見底，揭露土層最大厚度為5.0m。

2.2水文地質條件

場區淺層地下水屬第四系松散層孔隙潛水，勘察期間實測穩定水位埋深2.3m～2.5m，相對標高"-2.05m～-2.28m，水位受季節、降水等因素影響會有所升降。年變幅約1.0m。

場區淺層地下水對混凝土結構有微腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中的鋼筋有弱腐蝕性，場區淺層地下土對混凝土結構有微腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中的鋼筋有微腐蝕性。

3"主要工程地質問題

依據國家標準《中國地震動參數區劃圖》（GB18306-2001），擬建場地抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度值為0.15g，設計地震分組為第一組。場地覆蓋層厚度大于50m，該場地類別為Ⅲ類，設計特征周期為0.45s。

按照《建筑抗震設計規范》第4.3.3條～第4.3.5條，用標貫法對場地水位以下20m深度范圍內的②層粉土、③層粉土進行液化判別，單孔液化指數6.38～11.42，平均單孔液化指數為8.46。該場地中等液化。

4"碎石樁復合地基設計

4.1設計思路

該場地土層分布較穩定，②層和③層粉土，層底埋深5.5～5.8m，平均標貫擊數5.4～5.8擊，地基承載力特征值100kPa，中等液化，單孔液化指數6.38～11.42，其下臥層為④層粘土，承載力特征值80kPa，土質軟弱。擬建物為小學教學樓，抗震設防類別為重點設防類，場地土中等液化，應全部消除液化沉陷。

考慮到場區周邊環境條件及施工設備的可行性，選用柱錘沖擴碎石樁法進行處理，處理深度超過液化土層，處理范圍從基礎邊緣外擴5m，處理后樁間土的標準貫入錘擊數不小于9擊。

4.2設計參數;

⑴處理范圍，按JGJ79-2012第7.2.2條及GB50011-2010第4.3.7條第5款，處理范圍從基礎邊緣外擴5m;處理深度超過液化土層;

⑵設計樁數635根，有效樁長4.8m，保護樁長0.5m，施工樁長5.3m，平均成樁樁徑不小于600mm，以穿透液化土層為原則;

⑶三角形布樁，2.0m×2.0m"布樁，中間再內插一根樁。

⑷復合地基承載力驗算

fspk=[1+m（n-1）]fsk

式中：fsk為處理后樁間土承載力特征值

fsk="βfk""""""β為經驗值，根據廊坊地區經驗粉土β取1.2

m為面積置換率"m=0.141

n為樁土應力比，n取3.0;

則復合地基承載力特征值

fspk=[1+0.141×（3-1）]×1.2×100=153"kPa

⑸單孔碎石貫入量約2.25m3，按下式計算：

V=k×h×（πd2/4）

式中：V為單孔石料貫注量

k為填料充盈系數

h為施工樁長m

⑹鋪設200mm厚的碎石褥墊層，最大粒徑小于30mm，夯填度0.85。

⑺填料為碎石，石料要求新鮮碎石，自然級配，最大料徑不超過70mm，含泥量不超過5%，若石料被周圍土體污染，應進行沖洗處理。石料須復檢合格后方能使用，已經風化的石塊，不能作為填料使用。

5施工流程

⑴清理平整場地，清除場地上空電線和地面障礙物;

⑵樁位放樣，根據樁位平面布置圖實地測放樁位，插入筷子，防止樁位偏移;

⑶樁機就位，使柱錘對準樁位;

⑷沉管成孔，用柱錘邊沖孔邊將套管壓入土中，直至樁底設計標高;

⑸成樁，用運料車將拌合好的碎石分層填入樁孔夯實，邊分層填料夯實，邊將套管拔出;

⑹成樁后，樁機移至下一樁位，施工順序宜間隔進行。

6質量檢測

6.1檢測要求

施工后7～14天，對樁身和樁周土進行抽樣檢測，對樁身采用重型動力觸探試驗檢測，對樁間土采用標準貫入試驗檢測，樁間土的檢測位置在由4根樁組成的四邊形的中心。檢測組數不少于總樁數的2%（一樁一土），樁身重型動力觸探試驗擊數不少于4擊/10cm，樁間土標貫試驗擊數不少于9擊/30cm，滿足工程設計要求后方能進行上部施工。

6.2檢測結果

⑴樁身檢測：成樁7天后，抽取13根樁，進行重型動力觸探試驗，樁身重型動力觸探試驗擊數均不少于4擊/10cm，滿足工程設計要求。

⑵樁間土檢測：進行13孔標準貫入試驗，樁間土標貫擊數均不少于9擊/30cm，且擊數均勻，場地液化全部消除，滿足工程設計要求。

⑶承載力檢測：成樁14天后，抽取4根樁，進行載荷試驗，復合地基承載力特征值均大于153"kPa。

⑷②層、③層粉土處理前、后標貫擊數統計，見下表：

碎石樁處理前、后實測標貫擊數對比表

土層編號

及名稱

處理前

處理后

標貫試

驗組數

實測

擊數

液化

標貫試

驗組數

實測

擊數

液化

②層粉土

6

4～8

中等液化

13

15～18

不液化

③層粉土

6

4～7

中等液化

13

18～25

不液化

7總結

柱錘沖擴碎石樁質量主要取決于柱錘的質量、落距、分層填料量、夯填度、夯擊次數和總填料量等，因此在施工過程中，應隨時檢查施工記錄及現場施工情況，并對照預定的施工工藝標準，對每根樁進行質量評定。

該工程有震動和噪音污染，南側原有平房有明顯振動，但未產生破壞;東側設置隔振溝，溝寬1m，深度4.0m，施工未影響東側居民正常生活。

柱錘沖擴碎石樁不但消除了地基土液化，也提高了地基土的承載力和均勻性，減少了沉降量，是一種造價低，施工速度快，經濟效益好的地基處理方法。

參考文獻：

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