剛性樁復合地基在卵石層場地中的應用

陳 霞

(山西國辰建設工程勘察設計有限公司，山西 陽泉 045000)

1 概述

剛性樁復合地基中的樁體一般采用鋼筋混凝土樁、素混凝土樁、水泥粉煤灰碎石樁(簡稱CFG樁)、鋼管樁、二灰混凝土樁、預應力管樁等剛性樁。剛性樁復合地基適用于各類工程。它適用于處理粘性土、粉土、砂土和正常固結的素填土等地基，對于卵石層的應用受到很多的限制，尤其卵石粒徑大時，無法成孔施工。其中CFG樁復合地基由于其樁體材料成本大幅度低于樁基，其在地基基礎領域發展較為迅速。CFG樁復合地基具有承載力提高幅度大，地基變形小，并具有較大的適用范圍，施工簡單、造價低等特點。素混凝土樁也常用于搶工期的地基處理施工中。

2 剛性樁復合地基的設計

剛性樁的成樁工藝可采用非擠土成樁和部分擠土成樁工藝，當樁體穿過厚層軟弱土時，如采用擠土成樁工藝，柱距過小或產生明顯的擠土效應，容易引起周圍環境變化，且容易產生樁擠斷、偏位等情況，影響復合地基的承載性能。因此要嚴格按規范控制樁距。樁間距可采用3倍～5倍的樁徑,采用長螺旋中心壓灌成樁時，宜采用大直徑及大樁距。剛性樁復合地基中改變樁徑、樁長及樁距的大小，可調整復合地基的承載力。

根據復合地基的單樁豎向抗壓承載力計算公式可知，樁徑增大，其他條件不變的情況下，單樁承載力會大幅度提高；同理，樁長增加，進入更高強度樁端持力層，也能大幅度提高單樁承載力。對于建筑物持力層下伏存在大厚度密實卵石層的場地，設計時采用增大樁徑，來提高單樁承載力。

根據該公式可知，單樁承載力增大后，針對同一建筑，其置換率降低。從而可考慮增大樁間距，盡可能增大樁間距至5倍樁徑，樁間距增大后，可充分發揮樁間土的作用[1]，故樁間土承載力的發揮系數可以達到最大，提高復合地基承載力。

fsp,k=mRa/Ap+β(1-m)fs,k。

由于復合地基承載力和樁間土、單樁承載力、置換率均有關系，設計過程中一定要考慮它們之間的協調作用，在滿足設計要求承載力的前提下，保證基底施工樁的總數的最優，提高工作效率，從而做到最優化設計。

3 工程實例

3.1 工程概況

陽泉煤業集團新景礦洗煤廠封閉儲煤倉工程,場地位于現有洗煤廠場區，緊鄰307國道,交通便利。擬建封閉儲煤倉為一層鋼筋混凝土網殼結構，±0.000 m相當于絕對標高796.00 m，擬采用鋼筋混凝土獨立基礎，基礎埋深分別為-2.3 m,-3.5 m,-4.5 m(自±0.000 m起算)，相當于絕對標高793.70 m,792.50 m,791.50 m，封閉儲煤場柱距8 m，跨度最大119 m，下部為鋼筋混凝土擋煤墻。鋼筋混凝土擋煤墻，地面以上6 m高，埋深3.5 m，總長度為415 m，混凝土強度等級為C30，鋼筋采用HRB400，內外墻面均為水泥砂漿抹面。地面6 m以上為網殼結構。

本工程基礎北側、南側、西側、東側采用鋼筋混凝土獨立基礎，獨立基礎埋深為3.5 m，基礎斷面為5.0 m×7.2 m，地基承載力特征值按260 kPa設計。南側局部樁基礎直徑為3.4 m，樁長按10 m考慮，基底必須位于砂卵石層或巖石層上，極限端阻力標準值預估為5 000 kPa。

根據《陽泉煤業集團新景礦洗煤廠封閉儲煤倉工程巖土工程勘察報告》，場西南側回填卵石層較厚,西南側基底下砂土層承載力特征值僅為180 kPa。因此采用天然地基不滿足設計要求，應進行地基處理。故本次設計為封閉儲煤倉西南側地基處理。

3.2 場地工程地質條件

3.2.1地形、地貌特征

擬建場地地形較為平坦，整體呈西高東低，北高南低；場地地貌單元為桃河一級階地地貌單元。

3.2.2地基土構成及巖性特征

對場地地基土按沉積年代和其物理力學性質進行劃分，場地地層由新至老依次分別描述如下：

本次勘察查明，場區邊坡出露及鉆孔所達深度范圍內，場地巖土層為第四系中～晚更新世的厚層黃土，二疊系上石盒子組下部；第四紀堆積物不整合覆蓋于基巖面之上。

勘察深度范圍內各鉆孔均未揭露地下水,不考慮地下水對工程的影響。

3.3 地震

根據GB 50011—2010建筑抗震設計規范附錄A“我國主要城鎮抗震設防烈度、設計基本地震加速度和設計地震分組”，陽泉地區抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度值為0.10g，設計地震分組為第二組。場地土類型為中硬土,建筑場地類別為Ⅱ類。

3.4 地基處理設計

為保證經濟合理,安全可靠，加上工期要求時間緊，經過方案對比采選,采用素混凝土樁法處理地基。

樁體材料采用C25素混凝土。砂土部分可采用機械洛陽鏟成孔，卵石區段采用旋挖鉆機成孔，樁徑600 m，矩形布置。中部地道區域需根據現場情況進行加密加長，開挖后按現場實際情況改變施工工藝。

3.4.1素混凝土樁設計

3.4.2施工

1)基坑開挖至基底標高以上100 mm，再進行素混凝土樁開挖。

2)灌注混凝土施工坍落度為160 mm～200 mm。采用導管法灌注。為保證樁頭混凝土質量，施工時應在樁頭上部超灌不少于500 mm混凝土。樁孔內材料填料量，應通過現場試驗確定，成樁充盈系數不少于1.25。樁位定位偏差不超過50 mm，樁身垂直度偏差不超過1%。樁施工完畢后，清土和截樁采用人工剔除，截掉樁頭至基底下400 mm，不得造成樁頂標高下樁身斷裂或樁間土擾動。碎石墊層厚300 mm，采用人工級配碎石墊層夯填度(夯實后的厚度與虛鋪厚度的比值)不大于0.90。褥墊層鋪設采用靜力壓實法，墊層應擴出基礎邊緣300 mm。碎石墊層對基底的摩擦系數參考值為0.4。

由于實際施工中，局部卵石層粒徑較大，調整為樁徑800 mm，樁間距2.50 m。施工速度大幅提高，施工質量也得到了保障。

工程完工后，按規定時間進行竣工質量檢驗，試驗結果如表1所示。

表1 試驗結果

實驗結果表明，單樁復合地基承載力均滿足設計要求，低應變檢測未發現Ⅲ，Ⅳ類樁。

4 結語

通過本工程,再次驗證剛性樁復合地基在卵石層場地中需要考慮樁徑、樁長、樁間距之間的協調作用，讓建筑物基礎底部施工的總樁數要達到最優化。這樣的話，總樁數減少，在卵石層中的進尺就會減少，大幅地提高施工效率。在卵石層中施工剛性樁符合地級市一定要有最優化設計的理念。

剛性樁復合地基具有施工操作簡便,造價低,無泥漿污染,無噪聲污染等特點。能有效利用樁間土發揮作用，提高地基承載力，達到地基處理的目的。

剛性樁復合地基的樁在大面積施工前應通過試樁驗證設計參數的合理性及工藝適宜性，并根據試樁結果進行方案調整。還需要注意樁在施工中及施工后的沉降量，以保證設計樁頂標高及建筑物竣工后首層地面標高的正確設定。

[1] 龔曉南.地基處理手冊[M].第3版.北京：中國建筑工業出版社，2008.

[2] 龔曉南.地基處理技術發展與展望[M].北京:中國水利水電出版社,2004.

[3] JGJ 79—2012,建筑地基處理技術規范[S].

[4] JGB/T 50783—2012,復合地基技術規范[S].