貴州興義地區(qū)某工程振沖碎石樁地基處理工程設計

摘要：振沖碎石樁是利用管狀機械設備在振沖作用下擠土成孔，然后在孔內分批填入碎石或卵石及砂等材料制成的樁體，樁體和原土層構成復合地基，以提高地基承載力，并降低壓縮性。由于復合地基中的碎石樁體由粗粒材料組成，可起到加速排水固結土體的作用。

關鍵詞：振沖碎石樁；地基處理；排水固結；復合地基；地基承載力 文獻標識碼：A

中圖分類號：TU473 文章編號：1009-2374（2016）08-0113-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.08.058

1 工程概況

擬處理的電解車間柱基礎位于貴州省興義市鄭屯工業(yè)園區(qū)內，地基持力層為可塑～硬塑紅黏土，承載力特征值fak=140～170kPa，不滿足設計地基承載力要求，擬采用碎石樁基礎進行地基處理。通過碎石樁體與擠密的土體形成復合地基，共同起到控制沉降的作用。

2 工程地質情況

2.1 地形地貌

屬于云貴高原向廣西丘陵盆地過渡的斜坡地帶，屬低山高原溶蝕地貌，地勢總體西北高、東南低。山巒起伏，河流縱橫，卡斯特巖溶地貌較發(fā)育。擬處理場地已經場平，位于挖方區(qū)域內。

2.2 地層巖性

根據地質調查和本次勘察揭示，構成場區(qū)內的地層主要為：

素填土①1：雜色，主要由黏性土組成，局部夾少量灰?guī)r碎石，碎石粒徑50～250mm，最大粒徑350mm，結構松散，系場平回填堆積。

植物層①2：褐紅色、褐灰色，主要由黏性土組成，含少量植物根系，結構松散。

紅黏土②：棕紅色、褐黃色，局部夾灰白色條紋，裂隙發(fā)育，干強度高，韌性中等，無搖震反應，含少量鐵錳質結核及團塊，根據其狀態(tài)可分為四層：土洞②0：主要分布在主要埋藏分布于紅黏土層與灰?guī)r接觸帶上；②1層，稍濕，硬塑；②2層，濕，可塑；②3層，很濕，軟塑。

碎石②4：雜色，主要由灰?guī)r組成，棱角狀。粒徑一般5～20mm，最大50mm，巖質硬，黏性土，稍密狀。

蝕余孤石②5：灰白色、青灰色、灰色，礦物成分主要由方解石、白云石組成，隱晶結構，中～厚層狀構造，溶蝕裂隙發(fā)育，多數裂隙間粘性土，少數方解石脈，部分裂隙面賦鐵質薄膜，巖質較硬。

灰?guī)r③：深灰色、灰色，主要由白云石、方解石組成，隱晶結構，鈣質膠結，中厚層狀構造，裂隙發(fā)育，方解石脈，部分裂隙面賦鐵質薄膜，見溶蝕小孔，5～15mm，按照其風化狀態(tài)可分為三層：③1層巖芯破碎，多呈碎石、角礫狀，強風化；③2層巖芯破碎-稍完整，呈短柱狀、碎塊狀，節(jié)長一般12～26cm，最長可達40cm左右，中等風化

泥灰?guī)r④：灰色、灰白色、淺灰色，礦物成分主要由方解石和白云石組成，泥質膠結，隱晶結構，厚層狀構造，節(jié)理裂隙發(fā)育，多被方解石膠結，部分裂隙紅黏土，見有鐵錳質浸染，局部地段溶蝕小孔較發(fā)育，巖芯破碎～較完整。

巖溶⑤：⑤1空洞：無充填；⑤2層溶洞：軟塑-可塑黏性土，局部夾碎石。

2.3 地震

根據《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2010）附錄A：擬建場地區(qū)的抗震設防烈度為6度，設計地震分組為第一組，設計基本地震加速度為0.05g。

2.4 水文地質條件

擬處理深度范圍內未見地下水，只有少量上層滯水。

3 地基土處理設計

3.1 基礎荷載及計算參數

擬處理電解車間基礎單柱荷重為2500kN，尺寸為3.0×4.0m2，擬處理面積為5.0×6.0m2，±0.00標高下基礎埋深2.3m，基礎底下換填砂石墊層厚度為300mm。

3.2 碎石樁設計

3.2.1 施工工藝。本工程，砂石樁是采用振動沉管樁機將符合設計樁徑的樁管沉至設計要求的持力層后填入級配砂石料，經振動拔管、反插后成樁，與擠密后的樁間土構成樁土復合地基，具體工藝流程如圖1所示：

3.2.3 碎石樁布置。當軟土層的埋深較深時，樁徑￠500mm，1.3m×1.3m梅花樁布置。砂石置換率m≥0.15加固后軟弱土層的地基承載力特征值fspk≥150kPa。

當軟土層埋深較淺時，樁徑￠500mm，1.2m×1.2m梅花樁布置。砂石置換率m≥0.226加固后軟弱土層的地基承載力特征值fspk≥140kPa，壓縮模量Es≥6.7MPa。

3.3 碎石樁施工注意事項

3.3.1 測放樁位：依據甲方提供的控制點及成果測放基準點并根據設計圖紙測放各樁位，自檢無誤后，報請監(jiān)理查驗。

3.3.2 樁機就位：對整個振動設備進行檢查，將樁管對準預制砼樁頭和樁位。隨時在施工中進行檢測校正，保證整個樁基的垂直度，就位后吊起樁管，對準預放樁點，然后緩慢放下樁管，利用振動機及樁管自重把樁尖合瓣壓入土中。

3.3.3 振動沉管：開動振動箱，樁管即在強迫振動下迅速沉入土中。沉管時，為了適應不同土質條件，常用加壓方法來調整土的自振頻率，樁尖壓力改變可利用卷揚面把樁架的部分重量傳到樁管上加壓，并根據樁管沉入速度，隨時調整離合器，防止樁架抬起發(fā)生事故。

3.3.4 上料：樁管沉到設計標高后，停止振動，用上料斗將石料灌入樁管內，灌滿樁管或略高于地面。

3.3.5 拔管：開始拔管時，應先啟動振動箱片刻，再開動卷揚機拔樁管。在軟弱土層中，速度宜控制在0.6～0.8m/min。判斷石料從樁管中流出以后，方可繼續(xù)抽拔樁管，邊振邊拔，樁管內的石料被振實而留在土中成樁，拔管速度應控制在1.2～1.5m/min。

拔管方法根據承載力的要求，可分別單打，即一次拔管：拔管時，先振動5～10s，再開始拔樁管，應邊振邊拔，每提升1m停拔，振5～10s后再拔管1m，再振5～10s，如此反復進行直至地面。

在拔管過程中，應邊振邊拔，樁管內的石料應至少不低于設計樁頂標高，不足時及時補充石料，以防石料中斷形成縮頸。每根樁的石料灌注量應保證達到成樁后的平均截面積與樁管端部截面積的比值不小于1.1。

當樁管拔至樁頂，骨料在樁管內的高度應高于樁頂0.5m，當樁尖合瓣距地面0.5m時停止拔管，利用余振將樁管反扦。同時骨料灌注高度應超過樁頂設計標高0.5m，適時修整樁頂，確保樁頂設計標高。

要求每根樁的碎石填料充盈系數為1.2。振動法施工應嚴格控制拔管高度、拔管速度、壓管的次數和時間、填料量、密實電流，保證樁體的連續(xù)性、均勻性、密實性。

該工程于2012年10～12月進行施工，施工完成后，檢測單位分別對碎石樁樁身密實度、樁間土壓縮模量、復合地基承載力特征值進行了檢測，各項指標均達到設計要求。沉降觀測表明，處理后的碎石樁復合地基沉降較小，為該項目加快施工進度提供了有利的保證，獲得了總包單位及設計單位的好評。

4 結語

該項目是一個典型的地基處理項目，施工過程中嚴格遵循監(jiān)理程序，施工中在設置專人自檢和管理的同時，加大監(jiān)理監(jiān)控力度，進行全方位質量控制，以碎石樁充填量、樁長及碎石樁處理范圍為控制重點，確保了工程質量。

碎石樁應用越來越廣泛，在工業(yè)與民用建筑、高速公路、機場建設等領域應用越來越多。該方法的鮮明特點是處理速度快，處理后可加速土體的固結作用。

參考文獻

[1]中國建筑科學研究院.建筑地基處理技術規(guī)范（JGJ79-2012）[S].

[2]中國建筑工業(yè)協(xié)會.工程地質手冊（第4版）[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008

[3]胡小娟，夏小進.淺談碎石樁在地基處理中的應用

[J].安徽建筑，2013，（3）.

作者簡介：唐磊磊（1981-），男，江蘇連云港人，供職于中冶成都勘察研究總院有限公司，研究方向：土木工程（巖土工程方向）。

（責任編輯：小 燕）