微型樁復(fù)合地基處理技術(shù)在工程中的應(yīng)用

高桂軍，曹江濤，弓紅梅

(1.陜西省寶雞市勘察測繪院，陜西 寶雞 721000;2.華北地質(zhì)勘查局五一九大隊(duì)，河北 保定 071051)

1 前 言

隨著我國建筑業(yè)的飛速發(fā)展，地基基礎(chǔ)的處理方法也不斷推陳出新，復(fù)合地基處理技術(shù)在現(xiàn)代工程建設(shè)中已被廣泛采用。微型樁復(fù)合地基處理技術(shù)，施工機(jī)具簡單，施工質(zhì)量容易控制，施工速度快、噪音和振動(dòng)小、工期短，對(duì)狹小場地施工尤為優(yōu)越，該法處理地基后復(fù)合地基承載力可提高至220 kPa～280 kPa。

微型樁系通過一定的方法或手段在地基土中先成孔，在孔中下入設(shè)計(jì)所要求的鋼筋籠和注漿用的注漿管，經(jīng)清孔后在孔中投入一定規(guī)格的石料或細(xì)石砼，再用水泥漿液替代出孔中的水進(jìn)行壓力注漿所形成的直徑為90 mm～300 mm的同徑或異徑的樁。主要應(yīng)用于地基基礎(chǔ)處理、建筑物增層及改造、地基不均勻沉降事故中的基礎(chǔ)托換、岸(基坑)邊及地下洞室土方建筑物的基礎(chǔ)托換等方面。在地基基礎(chǔ)處理工程中，微型樁多用于建筑物等級(jí)不高的多層建筑或小高層(不超過15 層)，適用于粉土、黏土、粉質(zhì)黏土、素填土等地基，多用于地下水埋藏較深的地基土。

2 微型樁復(fù)合地基的工作原理

按照微型樁的施工工藝，微型樁在最后成樁前要進(jìn)行靜力壓漿，并進(jìn)行穩(wěn)壓工作，可使原來樁壁與周圍土層接觸不好的地方被強(qiáng)行壓入的水泥漿強(qiáng)制充填，從而使樁側(cè)與樁周土體接觸良好。同時(shí)，在水泥漿的水解、水化作用，黏土顆粒與水泥水化物的作用、碳酸化作用下，更增強(qiáng)了注漿微型樁與其樁周土之間膠結(jié)力，從而提高了微型樁樁周土的摩阻力。通過靜力壓漿后，大部分漿液會(huì)被壓入到樁間土體的孔隙中去，在一定的壓力下，漿液會(huì)沿阻力最小的方向流動(dòng)，并充填于樁間土體中的孔隙中，使土體密度增大，地基土的承載力提高。也使得地基土在外力和化學(xué)作用下結(jié)合得更緊密，地基土的孔隙變小，濕陷性變?nèi)酰敝料А８鶕?jù)對(duì)已有工程的實(shí)踐資料分析統(tǒng)計(jì)，經(jīng)注漿微型樁處理后的地基樁間土的強(qiáng)度一般可提高10%～30%。地基土的承載力則相應(yīng)提高。靜載荷試驗(yàn)資料表明，當(dāng)注漿微型樁與周圍土體共同承擔(dān)上部基底應(yīng)力時(shí)，基底應(yīng)力會(huì)向注漿微型樁樁體集中，僅占承壓板面積約10%的微型樁狀體可承擔(dān)總荷載的50%～60%，而占承壓板面積約90% 的樁間土僅承擔(dān)了總荷載的40%～50%。同時(shí)，注漿微型樁對(duì)樁間土也起到了側(cè)向約束作用，限制樁間土的側(cè)向位移，亦起到了提高復(fù)合地基承載力的作用［1］。

3 工程實(shí)例

某住宅樓工程，地上12 層，地下1 層，采用筏板基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深為自然地坪下3.00 m;整個(gè)建場地的地貌類型為河流一級(jí)階地，地下水位埋深為12.2 m，屬于潛水，含水層為⑥層卵石層。場地為Ⅱ級(jí)(中等)非自重濕陷性場地，濕陷系數(shù)δs=0.028～0.035，平均值為0.032;地基計(jì)算濕陷量為△s=394.5 mm～471.5 mm，主要濕陷土層為第②～④層黃土狀粉土和黃土狀粉質(zhì)黏土，厚度(自基底3.0 算起)為5.50 m。基礎(chǔ)持力層為第②層黃土狀粉土承載力特征值為135 kPa。天然地基承載力和變形均不能滿足要求，并且該場地周邊建筑密集，場地狹小，不允許大型機(jī)械施工。工程地質(zhì)情況如表1 所示:

地基土層有關(guān)參數(shù)表 表1

4 微型樁的設(shè)計(jì)方案

4.1 設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇

依據(jù)本場地工程地質(zhì)條件和現(xiàn)場實(shí)際情況以及設(shè)計(jì)對(duì)提高地基土承載力、減小或消除黃土濕陷性的要求，并根據(jù)當(dāng)?shù)囟嗄陮?duì)濕陷性黃土進(jìn)行地基處理的施工經(jīng)驗(yàn)，決定選用微型樁進(jìn)行地基處理。設(shè)計(jì)要求承載力特征值不低于240 kPa，復(fù)合地基沉降量不大于80 mm，并且消除地基土的濕陷性。設(shè)計(jì)微型樁的參數(shù)如下:設(shè)計(jì)樁徑200 mm，設(shè)計(jì)樁長6.80 m(保護(hù)樁長為0.30 m，樁長穿過濕陷性土層)，有效樁長為6.50 m，樁端進(jìn)入⑤粉質(zhì)黏土地層1.0 m。

4.2 承載力和符合地基沉降計(jì)算

依據(jù)《建筑復(fù)合地基技術(shù)規(guī)范》(GB/T50783－2012)［5.3.2－3］中計(jì)算公式，按下式進(jìn)行計(jì)算:

根據(jù)上式進(jìn)行計(jì)算，初步設(shè)計(jì)計(jì)算復(fù)合地基承載力特征值fspk=240 kPa，復(fù)合地基沉降量為38.46 mm＜80 mm，滿足設(shè)計(jì)要求，通過以上計(jì)算分析，擬建住宅樓經(jīng)微型樁復(fù)合地基加固處理后最終承載力、沉降量均滿足設(shè)計(jì)要求。

4.3 布樁

由于本工程采用筏板基礎(chǔ)，故而采用“滿堂”形式布樁，樁間距0.60 m。

5 質(zhì)量控制及檢測

5.1 質(zhì)量控制

微型樁的施工一般按以下工序進(jìn)行:成孔→清孔→下鋼筋→填灌碎石→注漿成樁→拔注漿管、移位。施工過程中應(yīng)作好現(xiàn)場驗(yàn)收記錄，包括樁位偏差、成孔和注漿等各項(xiàng)工序指標(biāo)考核。該場地為濕陷性黃土場地，因此在施工中嚴(yán)格控制施工用水，施工中采用干作業(yè)螺旋鉆成孔和清孔。

5.2 質(zhì)量檢測

(1)單樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)

根據(jù)規(guī)范［5］要求，按總樁數(shù)的1%進(jìn)行復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)，隨機(jī)抽取6 根樁進(jìn)行試驗(yàn)，微型樁復(fù)合地基承載力及變形滿足設(shè)計(jì)要求，地基土沉降均勻。靜載荷試驗(yàn)結(jié)果如表2 所示。

靜載荷試驗(yàn)結(jié)果表 表2

(2)樁身完整性檢測

按規(guī)范要求，隨機(jī)抽取總樁數(shù)20%的樁進(jìn)行低應(yīng)變動(dòng)力試驗(yàn)，檢測結(jié)果表明樁體完整，均為Ⅰ、Ⅱ類樁，其中，Ⅰ類(完好)樁占抽測總數(shù)的87%;Ⅱ類(基本完好)占抽測總數(shù)的13%，施工質(zhì)量合格。

(3)樁間土濕陷性檢測

為獲得樁間土的原狀不擾動(dòng)土樣，采用回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)、薄壁清孔器清孔，壓入法取樣的方法，共布置樁間土取樣鉆孔6 個(gè)，取樣間距為1.00 m，取得樁間土原狀樣30 組，根據(jù)其組樁間土濕陷性測試成果(如表3 所示)，從擠密前后物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出，樁間土密度較大，壓縮系數(shù)較低，孔隙比變小，與勘察期間(第②、③、④層土加權(quán)平均值)相比，含水量、密實(shí)度相應(yīng)略有增大，但壓縮性明顯降低，孔隙比減小，濕陷性基本消除，滿足設(shè)計(jì)要求。

樁間土擠密前后對(duì)照表 表3

6 結(jié) 語

本工程采用微型樁樁復(fù)合地基對(duì)濕陷性黃土地層的處理，在提高地基承載力、減小地基變形的同時(shí)，也消除了地基土濕陷性，取得了理想的地基處理效果。目前復(fù)合地基技術(shù)理論和經(jīng)驗(yàn)還不夠完善，因此我們?cè)谏a(chǎn)實(shí)踐中不僅要重視設(shè)計(jì)和施工，還要對(duì)施工完成后的各項(xiàng)檢測結(jié)果以及建筑投入使用后的效果進(jìn)行分析，從而不斷科學(xué)地指導(dǎo)施工和完善設(shè)計(jì)。

［1］尹冬嶺．注漿微型樁及其復(fù)合地基［J］．科技信息，2007，6:118～149．

［2］JGJ79－2012 J220－2012 建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］．

［3］JGJ94－2008．建筑樁基技術(shù)規(guī)范［S］．

［4］GB50007－2011．建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］．

［5］JGJ106－2003 J256－2003．建筑樁基檢測技術(shù)規(guī)范［S］．

［6］GB50025－2004．濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范［S］．

［7］GB/T50783－2012．建筑復(fù)合地基技術(shù)規(guī)范［S］．