黃土地區強夯法和樁基聯合應用與研究

劉 坤 詹金林 何立軍

采用強夯法來處理濕陷性黃土地基,已經越來越受到廣大工程技術人員的關注。強夯法原理直觀,設備簡單,處理效果明顯,經濟實用,適用性廣泛[1]。而樁基也是一種承載能力高,穩定性好的地基處理方法,但造價偏高。針對濕陷性黃土的特征,將兩種地基處理方法結合應用,將是一種經濟高效的地基處理方法。

黃土地區地基土的主要性質之一是濕陷性,強夯法能夠較好的消除濕陷性,并提高淺層地基土的承載力及壓縮模量。對于上部荷載比較大,其分布集中的重要性建(構)筑物基礎則需要采用更可靠的地基處理方法——樁基,在濕陷性黃土地區,負摩擦力普遍存在,導致樁基外荷載增大,承載力減小,沉降增大,因此負摩擦力極大的限制了樁基的作用。而強夯能夠很好的消除濕陷性,減小可能出現的負摩擦力,使樁基的作用得到很好的發揮。強夯和樁基的聯合應用,不僅可以取得良好的加固效果,而且也能縮短樁長,減小樁徑,取得較好的經濟效益。

本文主要以甘肅某石油化工項目地基處理工程某區域的強夯與樁基的聯合應用為例,在大量試驗研究的基礎上,討論強夯處理后地基土中的樁基承載特性,為強夯與樁基的聯合應用提供參考。

1 工程地質條件

場地位于我國最大的黃土塬——董志塬,原地形平坦、開闊,起伏不大。地面標高為1 350.00 m～1 361.30 m。地下水埋深一般為29.5 m～33.5 m左右,標高1 320.50 m～1 327.80 m之間。鉆孔最大揭示深度40 m,揭示地層13層,①層粉質黏土(黑壚土)為Q4;②層～④層粉質黏土(馬蘭黃土)為Q3;⑤層～○13層粉質黏土(離石黃土上段)為Q2。勘探場區,濕陷性黃土的濕陷程度由上向下逐漸減弱,一直漸變為非濕陷性黃土。濕陷性黃土的底界埋深16 m左右,包含的地層為②,③,④,⑤粉質黏土,也就是說場地內濕陷性黃土為Q3的馬蘭黃土和Q2頂部的離石黃土。場地黃土的濕陷等級為Ⅱ級,濕陷類型為自重濕陷性黃土。

2 強夯前后地基土特性對比

通過對某區塊強夯前后進行的靜力觸探和探井土工試驗,試驗數據對比曲線分析如圖1～圖3所示。

由圖1～圖3可以看出,夯后土層10 m內的錐尖阻力、側摩阻力及濕陷性系數明顯優于夯前,即:夯后地基承載力及壓縮模量明顯得到提高,濕陷性系數明顯減小(≤0.015),濕陷性得到了很好的消除。

3 強夯后樁基靜載試驗

本次樁基檢測是在3 000 k N?m能級強夯地基上進行的,根據夯后檢測測得有效加固深度(消除濕陷性深度)約為5 m。經過大量靜載試驗,得出結論如下:

1)強夯后地基中的樁基在試驗中沉降較小(本次靜載試驗中,沉降約為4 mm～10 mm),比同等條件下非強夯地基中的基樁沉降要小得多。同時,我們又在浸水條件下進行了靜載試驗,發現浸水條件下樁的沉降稍大(大1 mm左右),但總體沉降也不大,可見強夯消除了一定深度土層的濕陷性,避免了負摩阻力的影響。2)在黃土地區大多數樁是摩擦型樁,樁的承載力中側摩阻力占有很大的比例。強夯大大提高了樁的側摩阻力,使得樁的承載力在同等條件下提高了30%～60%[2]。

4 結語

強夯法地基處理在黃土地區能夠有效地消除一定深度土層的濕陷性,提高樁側摩阻力,進而在一定程度上消除了負摩阻力對樁的不利影響,使樁的承載力得到了較大的提高。因此,在這個基礎上可以優化樁基的設計,節約工程造價,且樁基和強夯的聯合應用是一種經濟高效的地基處理方法。

[1] 王鐵宏.新編全國重大工程項目地基處理工程實錄[M].北京:中國建筑工業出版社,2007.

[2] 薛 玉.強夯后黃土地基中樁的承載特性研究[D].西安:西安建筑科技大學碩士論文,2009:6.

[3] 張惠民.濕陷性黃土地區地基處理方法的選擇[J].山西建筑,2009,35(22):97-99.