灰土擠密樁在大厚度濕陷性黃土場地中的應用

2014-07-31 06:42:16王小強

山西建筑 2014年19期

王小強石峰

(山西省第三地質工程勘察院，山西晉中 030620)

0 引言

由于工業場地選址條件的限制，一些工業場地只能選建在大厚度濕陷性黃土陵峁區，黃土陵峁區濕陷性黃土厚度大，濕陷等級高，地基處理難度比較大。灰土擠密樁在施工過程中可以就地取材，并且具有施工速度快、處理濕陷效果好、承載力比較高、樁身質量較好、造價較低等優點，因此具有顯著的社會效益和經濟效益。

1 工程概況及場地工程地質條件

1．1 工程概況

工程場地位于山西省忻州市保德縣黃土陵峁區，擬建建(構)筑物為某氧化鋁項目一期部分工程，主要為工業廠房，基礎形式主要為柱下獨立基礎、墻下條形基礎或片筏基礎。

1．2 場地工程地質條件

場地地貌單元屬黃土丘陵溝壑區，區內黃土淺溝、沖溝、寬谷等黃土地貌發育，有黃土梁、峁、塔、小臺坪等黃土地貌，有陷穴、漏斗、黃土橋等黃土溶洞地貌，還有崩塌、滑坡、錯落等黃土重力地貌。地表千溝萬壑，梁峁交錯，支離破碎，屬典型的黃土地貌景觀，勘察期間場地已基本人工整平。

根據勘察報告，本場地40 m深度范圍內的地層主要為第四系全新統及上、中更新統的風成及坡積堆積物，其中第四系全新統、上更新統的堆積物屬濕陷性黃土，厚度約20 m～30 m，屬自重濕陷性黃土;中更新統的堆積物屬黃土，但基本無濕陷。各地層具體情況如下:

第①層素填土(Q1eol4):淺黃、黃色，主要為人工回填夯實土，干，中密，砂粒含量較高，無明顯層理，局部含少量鈣質結核及鈣質菌絲，層厚0．6 m～16．6 m，平均厚度3．4 m，主要分布在黃土沖溝內;

第②層黃土狀粉土(Q1eol4):淺黃、黃色，干，稍密，具孔隙，蟲孔發育，砂粒含量較高，結構較松散，局部含少量鈣質結核及鈣質菌絲，層厚2．0 m ～14．0 m，平均厚度9．2 m;

第③層濕陷性粉土(Qeol3):淺黃、黃、黃褐色，干，稍密，局部中密，具大孔隙，層厚4．2 m ～13．6 m，平均厚度9．0 m;

第④層黃土(Qeol3):淺黃、黃、黃褐色，稍濕，中密，局部稍密，垂直節理較發育，砂粒含量稍高，含大量鈣質結核，低壓力下基本無濕陷，高壓力下偶具濕陷性，層厚3．0 m～8．4 m，平均厚度6．1 m;

第⑤層粉土(Q2):黃褐、黃紅、褐紅色，稍濕，中密～密實，局部相變為粉質粘土，含大量鈣質結核，無濕陷，層厚9．1 m～18．0 m，平均厚度12．3 m。

各層地基土的物理力學性質指標詳見表1。

表1 各層土的物理力學性質指標統計表

2 試樁設計

根據擬建建(構)筑物的結構設計條件，工程地質剖面圖和地基資料，地基處理采用灰土擠密樁，樁徑均為520 mm，樁間距均為1 000 mm，1號，2號，3號樁長分別為16 m，18 m，20 m，梅花形布置，估算復合地基承載力特征值為350 kPa。

試樁平面布置見圖1。

3 試樁檢測

3．1 單樁復合地基載荷試驗

本試驗承壓板采用圓形鋼板，面積0．866 m2，板底鋪設500 mm厚的中粗砂找平層，試坑底開挖至設計基底標高，采用千斤頂作加載裝置，反力系統為壓重平臺反力裝置，采用工字鋼搭設堆載平臺。

加荷采用慢速維持荷載法逐級加載，每級荷載下沉量達到相對穩定后再加下一級荷載，加荷等級分為10級，第一級荷載為61 kN(70 kPa)，最大加載壓力為610 kN(704 kPa)。

圖1 試樁點平面示意圖

檢測結果詳見表2，檢測點的P—S曲線詳見圖2～圖4。

表2 單樁復合地基承載力載荷試驗匯總表

圖2 1號灰土擠密樁P—S曲線

圖3 2號灰土擠密樁P—S曲線

圖4 3號灰土擠密樁P—S曲線

由載荷試驗結果可見，3個試驗點的沉降量均較小，P—S曲線較平緩，無明顯陡降段，綜合分析，各試驗點極限荷載均大于704 kPa，單樁復合地基承載力特征值大于350 kPa。

3．2 人工探井

3．2．1 檢測方法

樁身灰土夯填質量、樁間土擠密效果及濕陷性消除情況均采用探井取樣法進行檢測。共布置取土探井3個，深度分別為16．5 m，18．5 m，20．5 m，自有效樁頂標高開始，間隔1 m取一組試樣，試樣規格100 mm×150 mm，每組兩個樣(其中樁間土樣1件，樁體試樣1件)，另外在不同深度處取樁間土及樁體擾動樣若干。所取樁間土試樣做常規壓縮試驗和濕陷性試驗，樁體土試樣做含水量、密度、干密度試驗，樁間土及樁體擾動樣進行輕型標準擊實試驗，確定其最大干密度和最優含水量。

3．2．2 檢測結果

根據輕型標準擊實試驗結果，樁間土試樣的最大干密度pd=1．76 g/cm3，最優含水量為16．2%;樁體灰土試樣最大干密度pd=1．68 g/cm3，最優含水量為 18．9%。

根據室內試驗結果統計，樁間土試樣的干密度為1．55 g/cm3～1．76 g/cm3，平均值為1．65 g/cm3;樁間土試樣的擠密系數為 0．89 ～0．99，平均值為 0．93;樁體灰土的壓實系數為 0．94 ～1．00，平均值為 0．97。

根據室內濕陷性試驗結果，樁間土試樣的濕陷系數均小于0．015，因此經灰土擠密樁處理后樁間土的濕陷性已全部消除。