宋旭

【摘 要】軟弱地基是一種不良地基。由于軟土具有強(qiáng)度較低、壓縮性較高及透水性很小等特性，因此在軟弱地基上修建建（構(gòu)）筑物，必須重視地基的變形和穩(wěn)定問(wèn)題。在軟弱地基上的建筑物往往會(huì)出現(xiàn)地基強(qiáng)度和變形不能滿足設(shè)計(jì)要求的問(wèn)題，因此常常需要采取措施進(jìn)行地基處理。處理的目的是提高軟弱地基的強(qiáng)度，保證地基的穩(wěn)定，降低軟弱土的壓縮性，減少基礎(chǔ)的沉降。目前，針對(duì)軟弱地基的不同構(gòu)成有很多不同的處理方法。文章結(jié)合工程實(shí)踐，對(duì)用松木樁處理軟弱地基的問(wèn)題做一些探討。

【關(guān)鍵詞】軟弱地基；松木樁；水池

【中圖分類號(hào)】TU753.3 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2017）05-0144-03

1 工程概況

大理白族自治州洱源縣某路段排水措施中設(shè)有1個(gè)污水提升井，提升井平面凈尺寸為3.2 m×1.5 m，凈高4.7 m，水池為全埋水池，池頂無(wú)覆土，池內(nèi)最高水位為1.95 m，地質(zhì)條件如圖1所示。

2 地基土工程性能評(píng)價(jià)

{1}1Q4ml素填土：松散，稍濕，主要由黏性土和碎石組成，碎石成分主要為強(qiáng)風(fēng)化灰?guī)r、石英、石英砂巖等顆粒，為新近填筑土，填筑時(shí)經(jīng)過(guò)碾壓處理?？辈旖衣逗穸葹?.80～4.20 m，平均厚度為1.75 m，其重型動(dòng)力觸探修正擊數(shù)N63.5平均值為9.9擊，承載力基本容許值fa0=120 kPa。

{1}Q4pd耕土：稍濕～濕，可塑，勘察揭露厚度為0.40～0.80 m，平均厚度為0.63 m，其重力密度為17.3 kN/m3，天然孔隙比e為1.23，液限ωL為56.5%，液性指數(shù)IL為0.32，壓縮系數(shù)a0.1～0.2為0.81 MPa-1，高壓縮性土，壓縮模量Es0.1～0.2為3.00 MPa。根據(jù)顆分資料：粒徑組成>0.5 mm的為4.4%、>0.25 mm的為3.7%、>0.075 mm的為5.4%、>0.05 mm的為25.5%、>0.01 mm的為29.4%、>0.005 mm的為4.8%、>0.002 mm的為27.5%。路基土分類為微含砂高液限黏質(zhì)土，強(qiáng)度不均勻一，不宜直接作為路基持力層。

{2}Q4al+l黏土：濕，可塑，勘察揭露厚度為0.50～2.40 m，平均厚度為1.25 m，其重力密度為17.8 kN/m3，天然孔隙比e為1.15，液限ωL為55.4%，液性指數(shù)IL為0.31，壓縮系數(shù)a0.1～0.2為0.59 MPa-1，高壓縮性土，壓縮模量Es0.1～0.2為3.96 MPa。根據(jù)顆分資料：粒徑組成>0.5 mm的為2.4%、>0.25 mm的為3.0%、>0.075 mm的為6.1%、>0.05 mm的為28.5%、>0.01 mm的為27.6%、>0.005 mm的為4.3%、>0.002 mm的為28.0%。路基土分類為微含砂高液限黏質(zhì)土，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)修正擊數(shù)平均為4.7擊，承載力基本容許值fa0=110 kPa，可作為路基持力層。

{3}Q4al+l淤泥質(zhì)黏土：很濕，流塑～軟塑，局部夾薄層粉砂及粉土，勘察揭露厚度為2.50～7.70 m，平均厚度為4.93 m，其重力密度為16.7 kN/m3，天然孔隙比e為1.51，液限ωL為55.4%，液性指數(shù)IL為0.96，壓縮系數(shù)a0.1～0.2為0.91 MPa-1，高壓縮性土，壓縮模量Es0.1～0.2為3.21 MPa。根據(jù)顆分資料：粒徑組成>0.5 mm的為1.5%、>0.25 mm的為3.5%、>0.075 mm的為4.5%、>0.05 mm的為28.8%、>0.01 mm的為28.2%、>0.005 mm的為5.1%、>0.002 mm的為28.6%。路基土分類為微含砂高液限黏質(zhì)土，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)修正擊數(shù)平均為2.3擊，承載力低，不能作為路基基礎(chǔ)持力層。承載力基本容許值fa0=50 kPa。

{4}Q4al+l黏土：很濕，軟塑～可塑，勘察揭露厚度0.80～15.90 m，其重力密度為17.1 kN/m3，天然孔隙比e為1.39，液限ωL為62.1%，液性指數(shù)IL為0.39，壓縮系數(shù)a0.1～0.2為0.88 MPa-1，高壓縮性土，壓縮模量Es0.1～0.2為3.12 MPa。根據(jù)顆分資料：粒徑組成>0.5 mm的為5.3%、>0.25 mm的為3.6%、>0.075 mm的為7.0%、>0.05 mm的為20.2%、>0.01 mm的為29.5%、>0.005 mm的為5.6%、>0.002 mm的為28.9%。路基土分類為含砂高液限黏質(zhì)土，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)修正擊數(shù)平均為3.9擊，承載力一般，可作為路基持力層。承載力基本容許值fa0=100 kPa。

{4}1Q4al+l泥炭質(zhì)土：很濕，結(jié)構(gòu)松散，勘察揭露厚度為0.60～1.80 m，平均厚度為1.13 m，呈透鏡體狀、薄層狀分布于④黏土層中，其重力密度為12.5 kN/m3，天然孔隙比e為4.49，液限ωL為199.4%，液性指數(shù)IL為0.58，壓縮系數(shù)a0.1～0.2為3.38 MPa-1，高壓縮性土，壓縮模量Es0.1～0.2為1.85 MPa，有機(jī)質(zhì)含量為16.59%，屬弱泥炭質(zhì)土，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)修正擊數(shù)平均為3.4擊，承載力低，不能作為路基基礎(chǔ)持力層。承載力基本容許值fa0=60 kPa。

{4}2Q4al+l礫砂：松散，飽和，勘察揭露厚度為0.60～3.60 m，平均厚度為1.87 m，呈透鏡體狀、薄層狀分布于④黏土層中。根據(jù)顆分資料：粒徑組成>2 mm的為45.3%、>0.5 mm的為20.1%、>0.25 mm的為9.0%、>0.075 mm的為4.2%、>0.05 mm的為21.3%。路基土分類為含高液限細(xì)粒土的礫，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)修正擊數(shù)平均為8.0擊，承載力較高，層厚地段可作為路基基礎(chǔ)持力層。承載力基本容許值fa0=170 kPa。

3 設(shè)計(jì)計(jì)算

3.1 基本思路

根據(jù)工程概況及地質(zhì)勘查報(bào)告，考慮到施工便捷及經(jīng)濟(jì)合理的原則，采用松木樁對(duì)軟弱地基進(jìn)行處理，基本處理思路如下：水池采用筏板基礎(chǔ)，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為丙級(jí)，基礎(chǔ)持力層為③淤泥質(zhì)黏土，淤泥質(zhì)黏土承載力為50 kPa，選用木樁作為減沉降樁，材質(zhì)為杉松，木樁打穿③層，④黏土層為其樁端持力層。直徑為100～150 mm，樁長(zhǎng)≥5 000 mm，樁施打完畢后，在樁間拋狗頭石，以擠密樁間土。上鋪300 mm厚級(jí)配砂石墊層，中粗砂為60%，碎石為40%，壓實(shí)系數(shù)為0.97。

3.2 松木樁的設(shè)計(jì)計(jì)算

在設(shè)計(jì)中，短木樁用作擠密樁時(shí)可按下式設(shè)計(jì)：

S=0.95d ■

n=A/AP

式中，S為樁的間距（m）；d為樁徑（m）；e0為擠密前土的天然孔隙比；e1為擠密后作要求達(dá)到的孔隙比，可按地基所需的承載力設(shè)計(jì)值和《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》中“附錄五附表5-3”或“5-4”確定 ；n為每1 m2樁的根數(shù)；A為每1 m2地基所需擠密樁面積，A=（e0-e1）/（1+e0）；AP為單樁橫截面積（m2）。

在設(shè)計(jì)中，當(dāng)樁端有硬殼層存在時(shí)，可作為端承樁，按下式計(jì)算：

Pa=Ψα[σ]A

式中，Pa為單樁承載力；Ψ為縱向彎曲系數(shù)，與樁間土質(zhì)有關(guān)，一般可取1；α為樁材料的應(yīng)力折減系數(shù)，木樁取0.5；[σ]為樁材料的容許壓力（kPa）。

本實(shí)例中筏板基礎(chǔ)附加應(yīng)力及自重總值為200 kN。選④層為樁端持力層，地基土的容許承載力經(jīng)綜合分析后取值100 kPa，基礎(chǔ)埋深滿足要求，經(jīng)計(jì)算基礎(chǔ)尺寸為3.1×4.8 m2。持力層埋藏較淺，因此采用端承樁設(shè)計(jì)。根據(jù)公式Pa=Ψα[σ]A，當(dāng)以松木為材料，樁直徑為15 cm時(shí)，[σ]為2 773.4 kPa。

Pa=1×0.5×2 773.4×（0.15/2）2×π=24.5 kN/根

每平方米所需樁數(shù)為n=200/（24.5）=8.2根/m2，實(shí)取12根/m2。

此水池以自重為主，因此木樁均勻地布置在池壁以下（如圖2所示）。

4 經(jīng)濟(jì)效果分析

根據(jù)建筑預(yù)算定額，φ15 cm的松木樁5 m長(zhǎng)每根樁工料費(fèi)為80元，總費(fèi)用400元。若用12 cm×12 cm混凝土預(yù)制短樁約需2 000元；若用換土墊層則需4 000元，并且因地下水位較高，換土施工難度很大。顯然用松木樁方案為首選。該工程于2015年1月竣工以來(lái)，通過(guò)使用和觀測(cè)證明，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定安全。

5 結(jié)語(yǔ)

軟弱地基的種類很多，按成因一般可分為人工填土類地基；海相、河流相和湖相沉積而成的含淤質(zhì)黏土類地基；各種山前沖積、洪積相所形成的夾卵石、漂石的黏土類地基。復(fù)雜的成因造成了它們?cè)谖锢砹W(xué)性能上的復(fù)雜性，它們的共同特點(diǎn)是承載力低、壓縮性高。目前，對(duì)厚度較大的軟弱地基一般采用各類鋼筋混凝土樁進(jìn)行處理，對(duì)含水量和孔隙比較大的軟弱地基一般采用砂樁、石灰樁，化學(xué)灌漿或堆載預(yù)壓等方法處理。各種處理方法都有較強(qiáng)的針對(duì)性，處理方法選擇是否合理，直接影響建筑物的設(shè)計(jì)是否安全和節(jié)約成本。在實(shí)際工程中，松木樁處理軟弱地基的問(wèn)題較少提及，筆者認(rèn)為在條件許可的情況下采用短木樁處理某些軟弱地基不僅施工較為便捷，而且施工費(fèi)用也較為經(jīng)濟(jì)合理。

根據(jù)筆者在軟弱地基上工程建設(shè)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，軟弱地基的設(shè)計(jì)之前必須認(rèn)真進(jìn)行工程地質(zhì)勘察和土工試驗(yàn)。只有查清土層和土質(zhì)的情況，才能正確地進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工；此外，必須從場(chǎng)地的土層和土質(zhì)的特點(diǎn)出發(fā)，對(duì)地基與基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)、施工及使用等方面進(jìn)行綜合考慮，通過(guò)方案比較，合理地選擇地基處理方案。一般軟土厚度小于5 m時(shí)較為適宜用松木樁處理，為了便于打樁，樁長(zhǎng)不宜超過(guò)4 m。作端承樁時(shí)，為了保證樁尖能進(jìn)入持力層，上部可先開(kāi)挖至基礎(chǔ)的埋深后再打樁。樁的材料必須用松木，因松木含有豐富的松脂，這些松脂能很好地防止地下水和細(xì)菌對(duì)其的腐蝕，而且價(jià)格也較為便宜。松木樁適宜在地下水以下工作，對(duì)于地下水位變化幅度較大或地下水具有較強(qiáng)腐蝕性的地區(qū)，不宜使用松木樁。

實(shí)踐證明，短木樁處理軟弱地基時(shí)，有施工方便、經(jīng)濟(jì)效益明顯的優(yōu)點(diǎn)。它可避免大量的土方開(kāi)挖，因此在松木資源較為豐富的地區(qū)，用松木樁處理軟弱地基在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上是可行的，是一種處理軟弱地基的有效手段。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]GB 50007—2011，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].2012.

[2]《工程地質(zhì)手冊(cè)》編委會(huì).工程地質(zhì)手冊(cè)[M].第4版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1992.

[3]《給水排水工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)》編委會(huì).給水排水工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].第2版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.

[4]龔曉南.地基處理手冊(cè)[M].第3版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008.

[5]唐玲玲，邱飛.軟弱地基的松木樁處理在水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中的應(yīng)用[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2009（16）：173-174.

[6]周鳳杯.松木樁基礎(chǔ)在淤泥地基處理探析[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2008（16）：183.

[責(zé)任編輯：陳澤琦]