黃麗麗

（福建永福工程顧問(wèn)有限公司）

振沖碎石樁應(yīng)用于某變電站地基處理的設(shè)計(jì)探討

黃麗麗

（福建永福工程顧問(wèn)有限公司）

本文通過(guò)對(duì)漳州沿海某變電站的地基處理方案進(jìn)行探討，論述振沖碎石樁在實(shí)際工程中的適用性，經(jīng)濟(jì)性。

振沖碎石樁；地基處理

1　前言

利用振動(dòng)和水沖加固土體的方法叫做“振沖法”。[2]而“振沖碎石樁法”是這一方法的擴(kuò)大，它是利用振沖器借以高壓水成孔，并填料使之密實(shí)，在土體中形成一個(gè)樁體，樁體和樁間土共同構(gòu)成一個(gè)復(fù)合地基。它適用于擠密處理松散砂土、粉土、粉質(zhì)黏土、素填土、雜填土等地基，以及用于處理可液化地基。[1]

本文對(duì)某變電站地基進(jìn)行加固處理，以解決該場(chǎng)地地基的不均勻性及天然地基承載力不足等問(wèn)題。

1.1工程概況

本工程為某變電站新建項(xiàng)目，場(chǎng)地位于漳州市漳浦縣古雷鎮(zhèn)油沃村，場(chǎng)地原始地貌屬濱海灘涂，歷經(jīng)多次海浸海退。場(chǎng)地未經(jīng)過(guò)整平，總體呈西南兩側(cè)高、東北兩側(cè)低，地面高程4.5～9.6m（黃海高程）。場(chǎng)地整平標(biāo)高為7.5m，變電站總平面布置圖如圖1～2所示。

圖1　變電站總平面布置圖

1.2工程地質(zhì)條件

整個(gè)場(chǎng)地內(nèi)地層巖性結(jié)構(gòu)自上而下為：

①中砂：風(fēng)積成因，灰白色、灰黃色，稍濕～濕，松散～稍密狀，以石英中細(xì)砂為主，含少量泥質(zhì)。全場(chǎng)表層均有分布。

②中砂：海陸交互相沉積，灰黃色，濕～飽和，中密～密實(shí)狀，局部呈松散狀，以石英中細(xì)砂粒為主，顆粒級(jí)配較差，基本無(wú)膠結(jié)。該層全場(chǎng)地分布。

③粉質(zhì)粘土：海陸交互相沉積，灰黃色、褐黃色，可塑～硬塑，局部含有15％石英砂。該層大部分地段均有分布。

④粉質(zhì)粘土：海相沉積，系淤泥固結(jié)而成，灰黑色，飽和，可塑偏軟狀，含少量有機(jī)質(zhì)，局部夾有薄層粉細(xì)砂。該層半數(shù)鉆孔揭露。

圖2　工程地質(zhì)剖面圖（比例尺：水平1:600；垂直1:200）

⑤含泥中細(xì)砂：海陸交互相沉積，灰黃色，飽和，中密～密實(shí)狀，以石中、細(xì)砂粒為主，顆粒級(jí)配較差，膠結(jié)較好。該層大部分地段均有分布。

⑥泥質(zhì)粉砂：海相沉積，深灰、灰黑色，飽和，中密～密實(shí)狀，以石英粉砂為主，泥質(zhì)含量約25％，可見(jiàn)貝殼等，基本無(wú)膠結(jié)。該層全場(chǎng)地分布，局部鉆孔未予揭穿。

⑦粘土：海陸交互相沉積，灰黃，褐黃色，可塑～堅(jiān)硬，以粘粉粒為主，質(zhì)純，粘性好。該層未予揭穿。

⑧中粗砂：沖洪積，灰黃色，飽和，密實(shí)狀，以石英中粗砂粒為主，中間夾有大塊漂石，基本無(wú)膠結(jié)。該層部分鉆孔揭露。

表1　地基各巖土層設(shè)計(jì)計(jì)算指標(biāo)

1.3水文地質(zhì)條件

地地下水主要為賦存于①中砂、②中砂層中的孔隙潛水及⑤含泥中細(xì)砂、⑥泥質(zhì)粉砂層中的弱承壓水。表層孔隙潛水地下水主要接受大氣降水及西、南側(cè)徑流補(bǔ)給，通過(guò)蒸發(fā)及向場(chǎng)地東側(cè)逕流排泄，地下水水量較豐富。該地下水水位受季節(jié)及降雨量影響明顯。

1.4建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)方案設(shè)想

本工程建（構(gòu)）筑物結(jié)構(gòu)形式主要采用框架或排架形式，柱下總荷載約700～3000kN，基礎(chǔ)形式擬采用獨(dú)立基礎(chǔ)或大板基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深2～2.5m。

由本工程地質(zhì)條件（本文僅選取一代表性的地質(zhì)剖面，詳見(jiàn)圖2）可見(jiàn)，站址場(chǎng)地表層①中砂層（局部區(qū)域含②中砂層）均勻性較差，工程性質(zhì)一般，不具備天然地基淺基礎(chǔ)條件。針對(duì)該工程地質(zhì)條件，比較適合的地基處理方案主要有換填墊層法、振沖碎石樁?，F(xiàn)將2個(gè)方案必選如下：

方案1：換填墊層法，利用機(jī)械設(shè)備將表層松散的中砂層挖起，再分層回填壓實(shí)。該方案的優(yōu)點(diǎn)：施工工藝簡(jiǎn)便，在放坡開(kāi)挖無(wú)額外基坑支護(hù)措施的前提下費(fèi)用較為經(jīng)濟(jì)。缺點(diǎn)：局部基坑開(kāi)挖較深（主要位于站區(qū)東北角），如圖2中鉆孔SK3孔所揭示，表層①中砂層、②中砂層均為松散狀，且場(chǎng)地處于低洼處尚需回填厚度約2.5～3m，基坑開(kāi)挖時(shí)填土及砂土坑壁容易坍塌，存在一定安全隱患。

方案2：振沖碎石樁。該方案的優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)可靠，施工簡(jiǎn)便快速。缺點(diǎn)：費(fèi)用相對(duì)較高，且施工時(shí)用水量大，沖出的泥漿污染施工場(chǎng)地。

經(jīng)過(guò)分析，方案2的費(fèi)用相對(duì)較高，但是考慮到本工程用地緊張且緊靠主干道，方案1進(jìn)行基坑放坡開(kāi)挖對(duì)周邊環(huán)境影響較大，且施工時(shí)間為雨季，該場(chǎng)地地下水水量豐富，地下水水位受季節(jié)及降雨量影響明顯，為盡量減小地下水對(duì)施工進(jìn)度的影響。故采用振沖碎石樁進(jìn)行地基處理，同時(shí)兼顧節(jié)省造價(jià)的需要，部分基礎(chǔ)區(qū)域的表層松散砂層較薄時(shí)，可結(jié)合考慮局部加水振動(dòng)密實(shí)或換填墊層處理。

2　振沖碎石樁的設(shè)計(jì)及探討

2.1復(fù)合地基承載力的確定

復(fù)合地基承載力特征值應(yīng)通過(guò)復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)確定，初步設(shè)計(jì)時(shí)，可按下列公式估算[1]：

式中：fspk-復(fù)合地基承載力特征值（kPa）；fsk-處理后樁間土承載力特征值（kPa）；n-復(fù)合地基樁土應(yīng)力比；m-面積置換率。

采用等邊三角形布樁，樁徑d=800mm，間距s=2m，樁長(zhǎng)約為4～7m。其中，fsk取原天然地基承載力特征值的1.2倍，fsk=168kPa；n取1.5；代入公式得到，fspk=180kPa。

2.2設(shè)計(jì)及施工相關(guān)問(wèn)題的探討

2.2.1對(duì)砂土的加固機(jī)理

砂土屬于單粒結(jié)構(gòu)，其組成單元為松散粒狀體，滲透系數(shù)大，一般大于10-4cm/s。單粒結(jié)構(gòu)在松散狀態(tài)時(shí)，顆粒的排列位置是極不穩(wěn)定的，在動(dòng)力和靜力作用下重新進(jìn)行排列，趨于較穩(wěn)定狀態(tài)。振沖擠密法在施工過(guò)程中由于水沖使松散砂土處于飽和狀態(tài)，砂土在強(qiáng)烈的高頻強(qiáng)迫振動(dòng)下產(chǎn)生液化并重新排列致密，且在樁孔中填入大量粗骨料后，被強(qiáng)大的水平振動(dòng)力擠入周圍土中，這種強(qiáng)制擠密使砂土的密實(shí)度增加，孔隙比降低，土的物理力學(xué)性能改善，使地基承載力大幅度調(diào)高[3]。

2.2.2施工要點(diǎn)

施工順序一般可采用“由里向外”或“一邊向另一邊”的順序進(jìn)行。當(dāng)加固區(qū)附近有其它建筑物基礎(chǔ)時(shí)，需從鄰近建筑物一邊的樁開(kāi)始施工，然后逐步向外推移。

為了保證樁頂部密實(shí)，振沖前開(kāi)挖基坑時(shí)應(yīng)在樁頂高程以上預(yù)留一定厚度的土層。當(dāng)基槽不深時(shí)可先進(jìn)行振沖后開(kāi)挖。樁體施工完畢后應(yīng)將頂部預(yù)留的松散樁體挖除，如無(wú)預(yù)留應(yīng)將松散樁頭壓實(shí)，隨后鋪設(shè)并壓實(shí)墊層。

2.3地基處理成果

本工程委托專項(xiàng)資質(zhì)的檢測(cè)單位檢測(cè)后，復(fù)合地基承載力滿足設(shè)計(jì)要求。

本工程在上部結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中和竣工后，對(duì)建筑物進(jìn)行了沉降觀測(cè)，經(jīng)過(guò)觀測(cè)，在240d后各點(diǎn)累計(jì)沉降量為4.0～20.0mm，均未達(dá)到30mm。

3　結(jié)語(yǔ)

在沿海地區(qū)，在施工周期緊張，施工條件有限的情況下，采用振沖碎石樁處理松散砂土具有明顯的優(yōu)勢(shì)，能夠有效的提高地基承載力，減少沉降。

[1]《地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2012）[S].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012.

[2]龔曉南.地基處理手冊(cè)[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008.

[3]賀建清，萬(wàn)文，等.地基處理[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

TU753.3

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1673-0038（2015）22-0212-02

2015-5-17

黃麗麗（1983-），女，工程師。