干振碎石樁在黃山區成平國際度假村地基處理中的應用

吳洪富

華東勘察基礎工程總公司七公司，安徽 黃山 245000

干振碎石樁在黃山區成平國際度假村地基處理中的應用

吳洪富

華東勘察基礎工程總公司七公司，安徽 黃山 245000

干振碎石樁法處理地基近年來在處理荷載不大的一般工業與民用建筑軟弱地基中得到廣泛的應用。本文以素填土（軟弱地基）為例，介紹了處理方法及檢驗結果，表明處理的好，不但能滿足設計要求，還能節約時間，降低成本。

干振碎石樁法；處理；效果

1 工程概況

黃山區成平國際度假村位于太平湖畔,其綜合接待樓設計樓高3層，均為填方地基，必須經處理后才能進行上部建筑施工。

2 工程地質條件

2.1 地層特征

自上而下,分別為:

(1)素填土：棕黃色、松散、干～稍濕，成分為風化花崗閃長巖、中粗砂為主,厚度1.5～7.6 m，平均2.98m。

(2)砂質黏性土：花崗閃長巖風化殘留而成，上部以棕黃色為主，下部以灰褐色為主，夾有白色、肉色等，上部以黏性土含量為主,原巖結構不清,往下砂質含量增高，平均厚3.66 m。

(3)強風化花崗閃長巖：以灰褐色為主,夾黃色、白色、肉紅色等，長石、云母風化強烈，石英顆粒風化相對較弱,部分顆粒手難捏碎，呈砂、礫狀，平均厚5.07 m。

2.2 水文地質

該場內地形起伏變化大，土層較厚，層位埋深變化大，地下水受太平湖水位、季節影響大，對砼的腐蝕性屬中等程度。

2.3 工程地質評價

(1)素填土：該層屬新近填土,欠壓實，并且均一性差，填土時屬枯水季節，水位低,含水量低，天然含水量11.3%～29.0%，天然孔隙比0.612～0.961，平均0.729，壓縮系數a1～2=0.19～0.52 MPa-1，壓縮模量3.43～9.90 Mpa，平均4.67 Mpa，fak值平均80 kPa。

(2)砂質黏性土：物理力學性能除部分地層頂部較差外，一般較好。天然含水量為13.6%～31.4%，平均21.5%，天然孔隙比0.598～1.070，平均0.793。呈可塑－硬塑狀態,壓縮系數a1-2=0.13～0.66 MPa-1，呈中－高壓縮性，壓縮模量2.87～12.19 MPa，平均6.51 MPa，fak值平均140kPa。

(3)強風化花崗閃長巖:fak值可取500 kPa。

3 基礎方案選擇

3.1 鉆孔灌注樁

該類型樁在施工中排放大量泥漿及污水，又受到場地的限制,再因地層均為填方，護壁難度大，且樁身淺,造價高,不宜采用。

3.2 沉管灌注樁

本工程地基表面不平整,場地內均為填方，不能以摩擦樁形式承受荷載,樁端承載力要落到強風化的花崗巖層內，而振動沉管樁機樁頭無法進入強風化花崗巖內,故不能采用沉管灌注樁。

3.3 干振碎石樁

對于砂質黏性土，干振碎石樁加入適量細砂擠密效果明顯。碎石和砂可就地取材，成本低,速度快，不造成環境污染，樁端不需要進入基巖,根據工勘資料介紹:砂質黏性土距地表平均為6.64 m，一般碎石樁的最佳深度為6～8 m，因此，該工程以素填土作為復合地基承載,完全能達到設計承載力120 kPa的要求。

4 設計分析

4.1 干振碎石樁的作用機理

飽和砂土、粉土中的孔隙內含有大量水分，受外界震動時處于離散狀態，易產生液化，使土喪失了承受上部荷載的能力。因此,必須對土進行液化處理，干振碎石樁是較為經濟的對液化地基進行加固的一種方法。其作用原理見圖1。

圖1 土層液化原理示意圖

在樁管下沉過程中，沉管對四周土層產生很大的橫向壓力,樁管把同體積的土擠向周圍土層，使周圍土的孔隙比減小,密度增大。

樁管起拔時,放入大于原體積的碎石和細砂，通過反插,部分碎石進入周圍土層，再次擠密周圍土。碎石和砂形成了周圍土的“蓄水庫”，“蓄水庫”和地表連成流水通道，使得樁周圍液化水順暢流出，有效地消散了周圍土超靜孔隙水壓力,防止了砂土液化，并且加快地基排水固結。

密實的碎石取代了原有的松散砂土，起到了局部轉換，形成了復合地基，改善了原有地基土的性能，提高了地基土的承載能力。

4.2 樁形設計

根據抗液化要求樁基礎應考慮不少于2～3排保護樁，平面布置,大面積“滿堂紅”加固，其布置形式以正方形為主。邊長根據下式計算:

式中：L為樁間距(m)；d為樁直徑,取400 mm；e0為天然孔隙比，取0.8；e1為要求孔隙比,取0.6。ζ為修正系數可取1.0。

將各數值代入計算，得L=1.08 m,實際取1 m。

樁深根據下式計算：

式中：cy′為有效覆蓋壓力,取120 kPa；r1為地下水位以上土的天然容重，取18kN/m3；r2為地下水位以下土的浮容重，取9 kN/m3；ds為樁深(m)；dw為地下水位,實測為8 m。

將以上數值代入，得ds為5.5 m，實際取6 m。

布樁數量:根據工程建筑面積的要求,按基礎外圍加設3層保護樁的原則，基礎面積為一L型場所，長為60m和40m，寬為14m，樁距為1m，樁數為:60×(12+1)+37×(12+1)=1261(根)。

4.3 墊層

碎石樁施工結束后，一周內將所有樁頭剖開30～50 mm，加上30 mm厚墊層，其作用是使上部的荷載更均勻地傳遞到復合地基上，并形成水平的排水通道與樁柱的直排水通道相連接，以加速排水或縮短排水時間。

5 施工及質量保證措施

該工程采用振動沉管樁機施工,2007年3月28時進場，5月4日結束，工期共35天，單班作業，平均每班施工41根，總投石量1213 m3，投砂量240m3，整體工作進展順利。

質量保證措施:

(1)打樁前要用測量儀定基準線,每個樁用竹簽埋好樁位。

(2)用振動沉管樁機由后向前依次定點打樁,以防移動樁位。

(3)打樁用碎石粒徑30～50 mm,含泥量<5%，而且要新鮮,砂以河砂為主,含泥量<5%。

(4)樁頭采用自制的活頁鉆頭，兩活頁用20mm厚鋼板制成兩半圓形,夾角約120°，分別焊在沉管的底部,形成活頁閥門，當沉管下沉時活頁關閉,起拔時活頁打開。

(5)提管速度不大于1 m/s，而且要多次反插,使得充盈系數>1.35。

(6)局部地段打樁前后對比結果見表1。

表1 打樁處理前后對比結果

6 結語

干振碎石樁對于處理軟弱地基具有明顯的優勢，特別是一些開發區的填方、砂質黏土、低于6層的建筑物均可適用。

[1] JGJ94-2008.建筑樁基技術規范[S].中國建筑工業出版社.2008

[2] JGJ79-2004.建筑地基基礎處理技術規范[S].中國建筑工業出版社.2004

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.07.040