灰土擠密樁與素混凝土樁復(fù)合地基的應(yīng)用

王偉強

(山西省勘察設(shè)計研究院，山西太原 030013)

0 引言

復(fù)合地基是指天然地基在地基處理過程中部分土體得到增強，或被置換，或在天然地基中設(shè)置加筋材料，形成由基體(天然地基土體或被改良的天然地基土體)和增強體共同承擔(dān)荷載的人工地基。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，位于濕陷性黃土地區(qū)之上基底壓力大的高層建筑越來越多，采取單一的灰土擠密樁復(fù)合地基處理方法已無法滿足建筑物的要求。復(fù)合地基由于充分利用樁間土和樁共同作用的優(yōu)勢和相對低廉的工程造價贏得了廣泛的認(rèn)可。本文所介紹的工程實例采用灰土擠密樁與素混凝土樁復(fù)合地基，既解決了地基土的濕陷性問題，又解決了地基土承載力不足的問題。

1 工程概況

擬建建筑物地上32層，地下1層，長、寬分別為75．8 m，23．0 m，總高度89．6 m，框剪結(jié)構(gòu)，擬采用筏基，基礎(chǔ)埋深－7．77 m。場地所處地貌單元為山前傾斜平原，勘察深度范圍內(nèi)場地地基土自上而下可分為11層，詳見表1。

表1 場地地基土情況

2 地基處理設(shè)計

根據(jù)勘察報告提供，場地屬于自重濕陷性黃土場地，地基濕陷等級為Ⅱ級(中等)。依據(jù)GB 50025-2004濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范，擬建建筑物為甲類建筑，應(yīng)消除地基的全部濕陷量或采用樁基礎(chǔ)穿透全部濕陷性土層。根據(jù)場地巖土工程條件及建筑物特點，從提高承載力和消除濕陷性方面分析，本工程可采用灰土擠密樁與素混凝土樁復(fù)合地基:首先采用二八灰土擠密樁處理地基，全部消除地基濕陷性，樁直徑400 mm，樁距1 000 mm，正方形布置，有效樁長8 500 mm，要求處理后復(fù)合地基承載力特征值為180 kPa，樁端持力層為第3層土;然后采用素混凝土樁處理地基，提高地基承載力，樁直徑400 mm，樁距1 000 mm，正方形布置，有效樁長19 500 mm，要求處理后復(fù)合地基承載力特征值為680 kPa，單樁承載力特征值650 kN，樁端持力層為第6層土。素混凝土樁體強度采用C25。樁體所用水泥宜采用抗硫酸鹽硅酸鹽水泥或鋁酸三鈣含量不大于5%的普通硅酸鹽水泥。成樁后，在樁頂和基礎(chǔ)之間設(shè)置二八灰土褥墊層厚300 mm，擴出基礎(chǔ)外緣500 mm，灰土壓實系數(shù)0．90。

3 地基處理施工

采用先施工灰土擠密樁后施工素混凝樁的施工順序。

3．1 灰土擠密樁

采用沉管法成孔，成孔工藝選用柴油錘打樁機成孔，從中間向外間隔1孔～2孔進行。填料為白灰與素土，均先過篩，拌和均勻，土料中有機質(zhì)含量小于5%，不含表層耕土或夾雜磚塊等，灰土配比為2∶8。人工填料，選用吊錘(重約500 kg)分層夯實。

3．2 素混凝土樁

采用長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料成樁工藝，施工工藝流程:樁機就位→穩(wěn)定長螺旋鉆雙向吊垂找直→慢速鉆進→復(fù)查鉆頭垂直度→繼續(xù)鉆進→測量孔深達到設(shè)計樁底標(biāo)高→接通動力頭上部高壓膠管→邊壓灌邊拔鉆桿，逐漸提拔鉆桿(隨時清土)，直至設(shè)計樁頂標(biāo)高(超過500 mm)→停止壓灌→將鉆桿全部提出至鉆頭離開地面、停止動力頭上升。素混凝土樁體所用水泥為鋁酸三鈣含量不大于5%的普通硅酸鹽水泥，樁體強度C25。

4 地基處理檢測

4．1 灰土擠密樁檢測

本工程共進行了6組灰土擠密樁單樁復(fù)合地基載荷試驗，以確定地基承載力特征值是否滿足設(shè)計要求;同時進行人工挖掘探井3個，取樁體原狀土樣18件，樁間土原狀土樣18件，擊實試驗用擾動土樣2件，進行土工試驗，以檢測灰土擠密樁樁間土濕陷性消除情況及樁體密實度。

通過對6組灰土擠密樁單樁復(fù)合地基載荷試驗的荷載沉降P—s曲線、s—lg t曲線進行分析，結(jié)果顯示:1號～6號載荷試驗點最大加荷至360 kPa時，對應(yīng)沉降量分別為20．32 mm，23．49 mm，23．32 mm，20．28 mm，22．78 mm，21．62 mm。根據(jù)規(guī)范，6 組灰土擠密樁的復(fù)合地基承載力特征值平均值為180 kPa，極差為0，小于平均值的30%，取其平均值180 kPa作為復(fù)合地基承載力特征值，滿足設(shè)計要求。

根據(jù)3個探井的土工試驗結(jié)果顯示，樁體壓實系數(shù)介于0．82～1．22之間，平均壓實系數(shù)為0．96，滿足設(shè)計要求;樁間土擠密系數(shù)介于0．84～1．00之間，平均擠密系數(shù)為0．92，滿足設(shè)計要求;地基處理深度范圍內(nèi)樁間土試樣濕陷系數(shù)均小于0．015，即經(jīng)地基處理后地基處理深度范圍內(nèi)地基土濕陷性已全部消除。

4．2 素混凝土樁檢測

本工程共進行了6組素混凝土樁單樁復(fù)合地基載荷試驗，以確定地基承載力特征值是否滿足設(shè)計要求;同時進行了4組素混凝土樁單樁豎向抗壓載荷試驗，以確定單樁豎向抗壓承載力特征值是否滿足設(shè)計要求;進行了120根素混凝土樁低應(yīng)變動力測樁，以檢測樁身的完整性，并判斷樁身缺陷類型及位置。

通過對6組素混凝土樁單樁復(fù)合地基載荷試驗的荷載沉降P—s曲線、s—lg t曲線進行分析，結(jié)果顯示:1號～6號載荷試驗點最大加荷至1 360 kPa時，對應(yīng)沉降量分別為23．81 mm，23．17 mm，19．53 mm，21．79 mm，21．11 mm，20．67 mm，根據(jù)規(guī)范，6 組素混凝土樁的復(fù)合地基承載力特征值平均值為680 kPa，極差為0，小于平均值的30%，取其平均值680 kPa作為復(fù)合地基承載力特征值，滿足設(shè)計要求。

通過對4組素混凝土樁單樁豎向抗壓載荷試驗的荷載沉降P—s曲線、s—lg t曲線進行分析，結(jié)果顯示:1號～4號載荷試驗點最大加荷至1 360 kPa時，對應(yīng)沉降量分別為24．72 mm，23．52 mm，23．41 mm，22．89 mm，23．35 mm，根據(jù)規(guī)范，4 組素混凝土樁的復(fù)合地基承載力特征值平均值為650 kPa，極差為0，小于平均值的30%，取其平均值650 kPa作為單樁豎向抗壓承載力特征值，滿足設(shè)計要求。

通過對120根素混凝土樁低應(yīng)變檢測資料進行分析:其中Ⅰ類樁97根，樁身完整;Ⅱ類樁20根，樁身有輕微缺陷;未發(fā)現(xiàn)樁身有明顯或嚴(yán)重缺陷的Ⅲ類、Ⅳ類樁。

5 結(jié)語

通過對理論與工程實例的闡述，充分證明在濕陷性黃土地區(qū)，基底壓力要求高的高層建筑應(yīng)用灰土擠密樁與素混凝土樁復(fù)合地基是非常適宜的，既可以消除地基土濕陷，大幅度提高地基承載力，又大大節(jié)約了成本。灰土擠密樁與素混凝土樁復(fù)合地基具有承載力提高幅度大，地基變形小等特點，不僅適用于承載力較低的地基土，對承載力較高但變形不能滿足要求的地基土同樣適用，既經(jīng)濟合理又效果顯著，是一項值得推廣的地基處理技術(shù)。

［1］JGJ 79-2012，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］．

［2］GB 50025-2004，濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范［S］．

［3］方開敏，吳春萍．高層建筑中長螺旋鉆孔壓灌素混凝土樁的應(yīng)用［J］．山西建筑，2009，35(36):75-76．

［4］孫建龍．灰土擠密樁加固濕陷性黃土地基機理與施工［J］．山西建筑，2008，34(29):145-146．