王 軍

(黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱 150080)

砂石樁在軟弱地基處理中的應(yīng)用

王 軍

(黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱 150080)

本工程位于哈爾濱市何家溝干溝入江口處，壩基地層巖性為砂土、雜填土，含磚頭、混凝土塊、爐灰等建筑垃圾和生活垃圾，層底埋深6.0～8.5m。地基承載力低，無法滿足建筑物承載力要求。常用的地基處理方法有換填墊層法、預(yù)壓法、砂石樁法、水泥土攪拌法等。針對(duì)本工程的地層巖性的實(shí)際特點(diǎn)，選擇砂石樁法作為地基處理的方法。石樁法設(shè)計(jì)計(jì)算主要包括樁徑、樁長(zhǎng)、處理范圍等參數(shù)的確定的以及地基承載力的復(fù)核。雖然碎石樁復(fù)合地基承載力計(jì)算理論較為成熟，但是碎石樁的很多參數(shù)需要現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)來確定。因?yàn)榈鼗恋慕M成不同，碎石樁的參數(shù)要通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)來確定適合本地的數(shù)值，從而達(dá)到真正處理效果。

砂石樁;軟弱地基;復(fù)合地基

1 工程概況

該工程位于哈爾濱市何家溝干溝入江口處，該工程由進(jìn)、出口段、控制室、消力池組成。根據(jù)《巖土工程勘察報(bào)告》提供的該工程處地質(zhì)資料，壩基地層巖性第(1)層全部為砂土、雜填土，含磚頭、混凝土塊、爐灰等建筑垃圾和生活垃圾。層底埋深6.0～8.5 m，平均厚度為7.67 m。地基承載力低，無法滿足建筑物承載力要求。

2 常用地基處理方法

常用的地基處理方法有換填墊層法、預(yù)壓法、砂石樁法、水泥土攪拌法等［1］。

換填墊層法適用于淤泥、淤泥質(zhì)土層，濕陷性黃土、雜填土地基等的淺層處理。對(duì)于較深厚的軟弱土層不適用。

預(yù)壓法是在建筑物未建造前，預(yù)先進(jìn)行加載預(yù)壓，使土體固結(jié)預(yù)先基本完成，從而提高地基土承載力，減少地基沉降的一種方法。它常用于處理淤泥質(zhì)土、淤泥和沖填土等飽和黏性土地基，此方法不適用本工程。

碎石樁是指采用振動(dòng)、沖擊或者水沖等方法在軟弱地基中成孔后，再將砂或碎石擠壓入已成的孔中，形成由砂石構(gòu)成的密實(shí)樁體。砂石樁用于松散砂土、粉土、黏性土、素填土及填雜土等的地基處理。主要是依靠樁的擠密和振動(dòng)，使樁周土的密實(shí)度增加，從而降低土的壓縮性，提高地基承載力［2］。

水泥土攪拌法適用于處理正常固結(jié)的淤泥與淤泥質(zhì)土、粉土、飽和黃土、素填土、黏性土以及無流動(dòng)地下水的飽和松散砂土等地基，此方法不適用本工程。

針對(duì)本工程的具體地質(zhì)條件，選用砂石樁法對(duì)軟弱地基進(jìn)行處理。

3 碎石樁法

3.1 砂石樁的設(shè)計(jì)計(jì)算

3.1.1 布樁形式

砂石樁孔位宜采用等邊三角形或正方形布置，本工程砂石樁采用等邊三角形布置［3］。

3.1.2 直徑

砂石樁的間距應(yīng)通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。本階段砂石樁的間距可以按下列公式估算［4］。

松散地基可根據(jù)擠密后要求達(dá)到的空隙比e1來確定。

等邊三角形布置計(jì)算公式為:

式中:s為砂石樁間距，m;d為砂石樁直徑，m;ε為修正系數(shù)，當(dāng)考慮振動(dòng)下沉密實(shí)作用時(shí)，可取1.1～1.2;不考慮振動(dòng)下沉密實(shí)作用時(shí)，可取1.0;e0為地基處理前砂土的孔隙比，可按原狀土樣試驗(yàn)確定，也可以根據(jù)動(dòng)力或靜力觸探對(duì)比試驗(yàn)確定;e1為地基擠密后要求達(dá)到的孔隙比;emax、emin為砂土的最大、最小孔隙比;Dri地基擠密后要求砂土達(dá)到的相對(duì)密實(shí)度。

根據(jù)上述公式、結(jié)合上部結(jié)構(gòu)、荷載及施工機(jī)械等確定本工程砂石樁的直徑為0.70 m，樁距1.5 m。

3.1.3 樁長(zhǎng)

砂石樁加固長(zhǎng)度:要求樁長(zhǎng)穿過雜填土層以下，進(jìn)入粉砂、中砂持力層。根據(jù)地質(zhì)剖面圖，雜填土影響深度在6.0～8.5 m，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)在建筑物基礎(chǔ)鋪設(shè)層底面以下10～12 m深。砂石樁頂部鋪設(shè)一層厚度為0.50 m的砂石墊層［5］。

3.1.4 處理范圍

砂石樁處理范圍在 1#、2#、3#、4#擋土墻、閘室段外緣布置1排樁。處理范圍見圖1。

圖1 砂石樁處理范圍平面圖

3.1.5 樁體材料

樁體材料科采用碎石、亂石、角礫、圓礫或石屑等硬質(zhì)材料，含泥量≤5%，最大粒徑≤50 mm。

3.1.6 填料量

砂石樁的填料量應(yīng)通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定，計(jì)算時(shí)可按設(shè)計(jì)樁孔體積乘以1.2～1.4的充盈系數(shù)，如施工中地面有下沉或隆起現(xiàn)象，則填料量應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況給予增減［6］。

3.2 復(fù)合地基的承載力計(jì)算

根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79—2002)規(guī)定，初步設(shè)計(jì)階段可按下式計(jì)算復(fù)合地基的承載力［7］。

式中:fspk為砂石樁復(fù)合地基承載力特征值，kPa;fpk為樁體承載力特征值，kPa，宜通過單樁使用確定;fsk為處理后樁間土承載力特征值，kPa，宜按當(dāng)?shù)亟?jīng)取值，如無經(jīng)驗(yàn)時(shí)，可取天然地基承載力特征值;m為樁土面積置換率;d為樁平均直徑，m;de為根樁分擔(dān)的地基面積的等效圓直徑。等邊三角形布樁de=1.05 s，s為樁間距。

4 結(jié)語

建筑地基中如果有松散的砂類土、素填土、雜填土，甚至還有生活垃圾，這些土的強(qiáng)度低、壓縮性大、抗震性差。在這樣的地基上建造建筑物前，必須選用合適的方法對(duì)軟弱地基進(jìn)行處理。

雖然碎石樁復(fù)合地基承載力計(jì)算理論較為成熟，但是碎石樁的很多參數(shù)需要現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)來確定。比如填料量、樁間距、單樁荷載試驗(yàn)、復(fù)合地基荷載試驗(yàn)。因?yàn)榈鼗恋慕M成不同，碎石樁的參數(shù)要通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)來確定適合本地的數(shù)值，從而達(dá)到真正處理效果。

［1］常士驃，張?zhí)K民.工程地質(zhì)手冊(cè)［S］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002.

［2］張志鐵.地基處理［M］.南京:河海大學(xué)出版社，1992:33-45.

［3］中國(guó)建筑科學(xué)研究院.JGJ79-2002建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002.

［4］王妙君，梁維能.軟弱地基處理方法及應(yīng)用［J］.工業(yè)設(shè)計(jì)，2011(07):202.

［5］蘇睿華，李利平，徐先強(qiáng).松木樁在長(zhǎng)興陶家灣水閘軟弱地基處理上的應(yīng)用［J］.浙江水利水電?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2013，25(02):13-16.

［6］胡普年.水泥土梅花樁在軟弱地基處理中的應(yīng)用［J］.甘肅農(nóng)業(yè)，2004(08):114.

［7］劉學(xué)仁.振沖技術(shù)在水工建筑物軟基處理施工中的應(yīng)用［J］.黑龍江水利科技，2009，37(06):91-92.

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1007-7596(2014)05-0175-02

2013-08-20

王軍(1982-)，男，寧夏石嘴山人，工程師。