摘 要：本文結(jié)合不良地基土的施工實(shí)例，詳細(xì)闡述了擠密法施工技術(shù)要點(diǎn)及其它兩種施工技術(shù)，以達(dá)到科學(xué)有效安全的施工目的。

關(guān)鍵詞：工民建施工；不良地基土；改造技術(shù)要點(diǎn)

中圖分類號(hào)：TU753

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1008-0422（2012）08-0121-02

1 引言

對(duì)不良地基土處理應(yīng)采用科學(xué)合理的改造技術(shù)，充分發(fā)揮原地基土承載力，就地取材，施工工藝簡(jiǎn)單，施工速度快，地基處理費(fèi)用低的特點(diǎn)，其主要作用是增強(qiáng)軟土地基的承載力，減少其沉降變形，使其滿足地基強(qiáng)度和變形等要求。如果改造和處理不到位必然對(duì)具體的工程項(xiàng)目建設(shè)制造出諸多的麻煩和隱患，為此，對(duì)不良地基土改造的研究顯得尤為重要，筆者現(xiàn)把自己的分析結(jié)果與大家一起探討。

2 擠密改造地基工程實(shí)例

某工廠公寓樓工程，建筑面積為16650 m2，主樓為9層框架，鋼筋混凝土十字交梁基礎(chǔ)，要求承載力220 kPa以上。

由于場(chǎng)地地形較低，分布有較多的池塘溝渠，后被土覆蓋。場(chǎng)地自上而下依次為:①素填土，主要成分為由附近山頭推來(lái)的殘積土，厚3.0m~4.0m。②淤泥質(zhì)土，主要包括埋藏植物層和塘泥等，局部為淤泥，軟～流塑狀，厚0.6m~2.0m。③中密黏土質(zhì)粗砂，厚度2.1m~5.2m，其頂部2m左右處較松軟。④粘土、粘砂土層，深度10m~17m，最大揭露厚度8.2 m。其中填土和淤泥質(zhì)土總厚度4.5m~6.0m，是此次處理對(duì)象，勘察報(bào)告提供的承載力為60 kPa，經(jīng)檢測(cè)，上兩層土在豎向的強(qiáng)度變化呈現(xiàn)較顯明的三層結(jié)構(gòu):淺部填土有2m左右的相對(duì)“硬殼層”，底部厚0.5m左右的地層相對(duì)較好，而中部厚2.0m~4.0m的地層特別濕軟，一般取土器很難取樣。標(biāo)貫擊數(shù)N63.5=0~1。粘土粘砂層是場(chǎng)地的“硬下臥層”，勘察報(bào)告提供的承載力為160 kPa。

3 擠密碎石樁的加固原理

擠密碎石樁加固機(jī)理主要表現(xiàn)在以下三方面:

1)擠密作用。在成樁過(guò)程中，在強(qiáng)大的夯擊能作用下，填料對(duì)樁體側(cè)壁產(chǎn)生很大的橫向擠壓力，使周圍的土層孔隙比減小、密度增大。

2)排水降壓作用。碎石樁加固軟土?xí)r，樁孔內(nèi)充填碎石(卵石、礫石)等反濾性好的粗顆粒料，在地基中形成滲透性能良好的人工豎向排水降壓通道，可有效地消散和防止超孔隙水壓力的增高，同時(shí)由夯擊能產(chǎn)生的沖擊波和動(dòng)應(yīng)力，致使土體出現(xiàn)裂隙，形成排水通道，加快地基的排水固結(jié)。

3)置換作用。密實(shí)的填料在軟弱的土層中取代了同體積的軟弱土，此土層叫復(fù)合土層，由復(fù)合土層組成的地基叫做“復(fù)合地基”。由于樁體的壓縮模量遠(yuǎn)大于軟弱土，而通過(guò)基礎(chǔ)傳遞給復(fù)合地基的荷載隨著樁、土的等量變形會(huì)逐漸集中到樁上去，從而使樁土負(fù)擔(dān)的壓力相對(duì)減少。結(jié)果，與原地基相比，復(fù)合地基的承載力有所提高，壓縮性有所減少。

4 擠密碎石樁設(shè)計(jì)方案與驗(yàn)算

本工程共布置1 900根擠密碎石樁，采用正三角形布置，樁徑0.50m~0.55m。結(jié)合場(chǎng)地實(shí)際情況，將布樁區(qū)分為Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)，Ⅰ區(qū)樁長(zhǎng)5.0m，樁距1.30m，置換率為0.161，Ⅱ區(qū)樁長(zhǎng)6.0m，樁距1.10m，置換率為0.236，所有樁身穿入黏土質(zhì)粗砂內(nèi)1.0m。碎石填料采用直徑5cm~10cm的微風(fēng)化花崗巖碎石。

4.1樁徑

碎石樁的直徑可采用300mm~800mm，根據(jù)地基土質(zhì)的情況和成樁設(shè)備等因素確定。對(duì)飽和粘性土地基宜選用較大的直徑。

4.2樁間距與樁位布置方式

碎石樁樁位宜采用等邊三角形或正方形布置。碎石樁的間距應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。對(duì)粉土和砂土地基，不宜大于碎石樁直徑的4.5倍；對(duì)粘性土地基不宜大于碎石直徑的3倍。

4.3處理范圍

碎石樁處理范圍大于基底范圍，處理寬度宜在基礎(chǔ)外緣擴(kuò)大1排~3排?？梢夯鼗诨A(chǔ)外緣擴(kuò)大寬度不應(yīng)小于可液化土層厚度的1/2，并不應(yīng)小于5 m。

4.4加固深度

①當(dāng)松軟土層厚度不大時(shí)，碎石樁樁長(zhǎng)宜穿過(guò)松軟底層；②當(dāng)松軟土層厚度較大時(shí)，對(duì)按穩(wěn)定性控制折工程，碎石樁樁長(zhǎng)慶不小于最危險(xiǎn)滑動(dòng)面以下2 m的深度；對(duì)變形控制的工程，碎石樁樁長(zhǎng)應(yīng)滿足處理后地基變形量不超過(guò)建筑物的地基變形容許值，并滿足松軟土下臥層承載力的要求；③對(duì)可液化地基，碎石樁樁長(zhǎng)應(yīng)按要求的抗震處理深度確定；④碎石樁樁長(zhǎng)不宜小于4 m。

4.5樁體材料

樁體材料可采用碎石、卵石、角礫、圓礫等硬質(zhì)材料，含泥量不得大于5%，最大粒徑不得大于50mm。碎石樁樁孔內(nèi)的填料量應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定，估算時(shí)可按設(shè)計(jì)樁孔體積乘以充盈系數(shù)β確定，β可取1.2~1.4。如施工中地面有下沉或隆起現(xiàn)象，則填料數(shù)量應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況予以增減。碎石樁樁頂宜鋪設(shè)一層厚度300mm~500mm的碎石墊層。

圖1-加固前后土體的標(biāo)貫擊數(shù)隨深度變化曲線

圖2-樁體標(biāo)貫擊數(shù)隨深度變化曲線

5 振動(dòng)擠密碎石樁施工技術(shù)

振動(dòng)擠密碎石樁復(fù)合地基處理具體的施工工藝流程為:樁位布置→擠密碎石樁就位→取土成孔、清底→夯實(shí)孔底→填料→夯實(shí)造樁→成樁、鋪設(shè)墊層→擠密碎石樁移到下一樁位。

5.1施工技術(shù)要點(diǎn)

1)清理平整場(chǎng)地，測(cè)量場(chǎng)地平整后的標(biāo)高，以便控制樁底、樁頂標(biāo)高；

2)測(cè)量放樣，根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)樁位進(jìn)行平面等邊三角形布置并編號(hào)；

3)大面積施工前，必須做成樁試驗(yàn)，通過(guò)試樁得出參數(shù):每根樁成樁時(shí)間需15min~20min，碎石投入量按下式計(jì)算:

S=ApLK

其中: S為填碎石量； Ap碎石樁的截面積；L為碎石樁的樁長(zhǎng)； K為碎石樁的充盈系數(shù)，K≥1.15；

4)機(jī)械設(shè)備采用DZ40-60系列走管式振動(dòng)沉樁機(jī)，移動(dòng)樁機(jī)就位，保證垂直度要求，施工時(shí)電動(dòng)沉管機(jī)在人工的配合下找準(zhǔn)樁位，人工閉合活瓣式樁尖后開(kāi)始沉樁，將樁管振動(dòng)下沉入土層直至達(dá)到設(shè)計(jì)深度；

5)在樁管達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，人工配合裝載機(jī)上料，向樁管內(nèi)加入規(guī)定數(shù)量的碎石料，防止“斷樁”和“縮頸”的發(fā)生；

6)起拔振動(dòng)。為使擠出樁管下端的碎石更加密實(shí)，邊振邊拔，拔管速度要均勻，并控制在1.0 m /min~1.5 m /min內(nèi)；

7)施工人員要隨時(shí)用測(cè)錘測(cè)碎石的下料情況，根據(jù)測(cè)得的下料情況，如果灌碎石量不滿足設(shè)計(jì)時(shí)要求進(jìn)行反插，直至樁內(nèi)碎石密實(shí)，反插深度要小于樁管長(zhǎng)度的1/2，反插和拔管速度要均勻，反插濃度由深到淺，每根樁在保證樁長(zhǎng)和碎石灌入量的前提下，總反插次數(shù)一般不得少于6次。

8)樁管上下運(yùn)動(dòng)，碎石樁不斷提高，提升樁尖于地面停止振動(dòng)，完成此樁。移機(jī)進(jìn)行下一根碎石樁的施工。施工后，應(yīng)將基底標(biāo)高下的松散層挖除或夯填密實(shí)，隨后鋪設(shè)并壓實(shí)碎石墊層。

5.2技術(shù)要求及質(zhì)量控制要點(diǎn)

1)填料采用19mm~63mm的碎石為宜，含泥量小于10%，不含有植物殘?bào)w垃圾等雜質(zhì)，不宜使用風(fēng)化易碎的石料，填料的最大粒徑一般不大于63 mm，粒徑過(guò)大不僅容易卡孔，而且能使振沖器外殼磨耗；

2)樁位要準(zhǔn)確，位移量要小于15cm，垂直度偏差不大于1.5%；

3)沉管開(kāi)始階段要輕振慢沉，待樁管方向穩(wěn)定后再按正常速度沉管；

4)沉樁時(shí)遇到可液化層時(shí)，當(dāng)樁管進(jìn)入可液化層后，每下沉5m留振30s，直至穿透液化層；

5)在沉樁過(guò)程中，如個(gè)別樁沉樁困難，如電流大于120A時(shí)需立即停機(jī)，可能遇到大孤石，應(yīng)做位移處理。

6 復(fù)合地基加固效果分析評(píng)價(jià)

6.1樁間土擠密效果

通過(guò)對(duì)天然土體和制樁后樁間土體的標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)N63.5，對(duì)土體擠密效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。加固前和加固后的標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)隨深度的變化曲線如圖1所示。從圖1中可知，經(jīng)過(guò)加固后，地基土的標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)比加固前提高了一倍以上，說(shuō)明制樁后土體的擠密效果明顯。

6.2碎石樁密實(shí)度

擠密碎石樁的密實(shí)度對(duì)樁體質(zhì)量有很大影響，設(shè)計(jì)要求所有樁體的重型Ⅱ動(dòng)觸擊數(shù)N63.5≥8。對(duì)本工程中抽檢的3%的樁體進(jìn)行重型標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，其有代表性的分布如圖2所示。由圖2可知，所有樁體的標(biāo)貫擊數(shù)均大于8，滿足設(shè)計(jì)要求，說(shuō)明樁體成樁質(zhì)量良好。

6.3地基承載力提高

為檢驗(yàn)加固后地基的承載力，分別對(duì)Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)的單樁及復(fù)合地基進(jìn)行了靜載試驗(yàn)，同時(shí)為了便于對(duì)比，對(duì)加固前的天然土和加固后的樁間土進(jìn)行了靜載試驗(yàn)。靜載載荷板均為自制的鋼筋混凝土板，其中Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)的單樁載荷板為直徑0.5m的圓形板，樁間土及天然土的荷載板為0.5m×0.5m的方形板，而Ⅰ區(qū)的復(fù)合地基采用2.05m×2.85m的矩形載荷板，下壓4根碎石樁，Ⅱ區(qū)復(fù)合地基的載荷板為1.70m×2.46m的矩形板。

由試驗(yàn)結(jié)果可知，Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)的碎石樁在荷載作用下，表現(xiàn)出了不同的應(yīng)力變形特征:在樁徑相等的條件下，隨著樁長(zhǎng)的增加，單樁的承載力也隨之提高。Ⅱ區(qū)碎石樁的單樁承載力明顯高于Ⅰ區(qū)碎石樁的單樁承載力。隨著復(fù)合地基置換率的增大，復(fù)合地基的承載力也相應(yīng)的得到了提高。Ⅱ區(qū)復(fù)合地基的承載力大于Ⅰ區(qū)。加固之前，軟土地基的承載能力很弱，但經(jīng)過(guò)碎石樁的擠密作用和夯擊能的排水固結(jié)作用，加固后的樁間土有了很大幅度的提高，說(shuō)明了擠密碎石樁加固軟土地基的效果是顯著的。

計(jì)算和檢驗(yàn)的結(jié)果表明，加固后復(fù)合地基承載力fk≥230kPa，變形模量E0≥30 MPa，為原天然土承載力的3.5倍，完全滿足設(shè)計(jì)要求。

6.4沉降觀測(cè)

自該綜合樓基礎(chǔ)施工完畢開(kāi)始，到建筑物主體施工完兩個(gè)半月的時(shí)間內(nèi)，對(duì)建筑物的沉降進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)5個(gè)月的跟蹤觀測(cè)。建筑物自重施加完畢后，基礎(chǔ)即完成了大部分沉降，而在此后的3個(gè)月時(shí)間內(nèi)，沉降值變化很小，已趨于穩(wěn)定。基礎(chǔ)的最終沉降為28mm，而未經(jīng)加固的天然地基的計(jì)算沉降值為182mm，可見(jiàn)，擠密碎石樁加固后的復(fù)合沉降減少明顯，加固效果顯著。

7 其他常見(jiàn)不良地基土的處理方法介紹

7.1置換法

7.1.1換填置換法

就是將表層不良地基土挖除，然后回填有較好壓密特性的土進(jìn)行壓實(shí)或夯實(shí)，形成良好的持力層。從而改變地基的承載力特性，提高抗變形和穩(wěn)定能力。該種方法適合于不良土位于表層且埋置深度不深的情況。

7.1.2振沖置換法

利用專門的振沖機(jī)具，在高壓水射流下邊振邊沖，在地基中成孔，再在孔中分批填入碎石或卵石等粗粒料形成樁體。該樁體與原地基土組成復(fù)合地基，達(dá)到提高地基承載力減小壓縮性的目的。

7.1.3夯(擠)置換法

利用沉管或夯錘的辦法將管(錘)置入土中，使土體向側(cè)邊擠開(kāi)，并在管內(nèi)(或夯坑)放入碎石或砂等填料。該樁體與原地基土組成復(fù)合地基，由于擠、夯使土體側(cè)向擠壓，地面隆起，土體超靜孔隙水壓力提高，當(dāng)超靜孔隙水壓力消散后土體強(qiáng)度也有相應(yīng)的提高。

7.2預(yù)壓法

7.2.1堆載預(yù)壓法

在建造建筑物之前，用臨時(shí)堆載(砂石料、土料、其他建筑材料、貨物等)的方法對(duì)地基施加荷載，給予一定的預(yù)壓期，使地基預(yù)先壓縮完成大部分沉降并使地基承載力得到提高后，卸除荷載再建造建筑物。

7.2.2真空預(yù)壓法

在軟粘土地基表面鋪設(shè)砂墊層，用土工薄膜覆蓋且周圍密封。用真空泵對(duì)砂墊層抽氣，使薄膜下的地基形成負(fù)壓。隨著地基中氣和水的抽出，地基土得到固結(jié)。為了加速固結(jié)，也可采用打砂井或插塑料排水板的方法，即在鋪設(shè)砂墊層和土工薄膜之前打砂井或插排水板，達(dá)到縮短排水距離的目的。

7.2.3降水法

降低地下水位可減少地基的孔隙水壓力增加上覆土自重應(yīng)力，使有效應(yīng)力增加，從而使地基得到預(yù)壓。這實(shí)際上是通過(guò)降低地下水位，靠地基土自重來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)壓目的。

7.2.4電滲法

在地基中插入金屬電極并通以直流電，在直流電場(chǎng)作用下，土中水將從陽(yáng)極流向陰極形成電滲。不讓水在陽(yáng)極補(bǔ)充而從陰極的井點(diǎn)用真空抽水，這樣就使地下水位降低，土中含水量減少。從而地基得到固結(jié)壓密，強(qiáng)度提高。電滲法還可以配合堆載預(yù)壓用于加速飽和粘性土地基的固結(jié)。

8 結(jié)語(yǔ)

不良地基土的處理技術(shù)很多， 人們正是意識(shí)到了不良地基土的危害，才有了對(duì)各種地基處理技術(shù)的研究。同時(shí)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，新的材料與工藝被不斷地應(yīng)用到工程當(dāng)中，具體的處理方法也越來(lái)越多，需要我們進(jìn)一步進(jìn)行和總結(jié)和篩選。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝海林，徐長(zhǎng)林.不良地基土的處理與加固的方法及施工工藝[J].價(jià)值工程，2010，(09).

[2]盧炳超.有關(guān)建筑軟土地基處理方法的探討[J].科技資訊，2010，(26).

[3]馬小鋒.淺談軟土地基處理方法[J].山西建筑，2008，(01).