李愛國 （蘇州市八都建筑有限公司，江蘇 蘇州 215200）

1 引言

勁性樁是一種由散體樁、柔性樁及剛性樁經(jīng)復合施工而形成的具有互補增強作業(yè)的樁型；根據(jù)建設施工條件的不同，可以采用三元復合或二元復合；也可以按照地質條件的不同，采用等芯樁或長短芯樁，供設計人員的選擇較多；根據(jù)已施工項目的工程經(jīng)驗，勁性樁具有承載力特征值大、質量穩(wěn)定、施工方便、對地層適應力強等優(yōu)點；同時可以大幅度地改善樁周軟弱土層。近幾年，勁性樁被廣泛應用于大量的高層住宅、公建、學校等工程，還可以應用于基坑支護及河道防滲墻的施工中；但在這些項目中勁性樁僅作為單一的豎向增強體提供抗剪、抗壓或抗拔作用，較少采用勁性樁作為復合地基進行基礎設計。

本文以南通市經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)某糧油庫工程地面高堆載倉庫地坪基礎設計為例，對勁性樁復合地基作簡單的論述。

2 工程概況

該工程位于南通市經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)，倉庫長66.0m，寬180.0m，排架結構，建筑物高度30.0m；建成后該倉庫主要堆放煉油用的黃豆，因此設計要求該倉庫的地面荷載不小于200kPa。根據(jù)場地地質勘察報告，場地地坪85高程約3.80m，鉆探深度30.0m深度范圍內(nèi)，主要可以分為9個工程地質層，自上而下分述如下：

層1素填土，主要成分為灰黃～灰色粉土和粉質粘土，經(jīng)機械壓實，建見少量碎石；

層2粉土夾粉質黏土，粉土稍密～中密，很濕，無光澤反應，干強度低，韌性低，搖振反應中等，地基承載力特征值為120kPa；

層3粉砂夾粉土，粉砂中密，飽和，主要礦物成分為石英和長石，地基承載力特征值為150kPa；

層4粉砂，粉砂中密，局部密實，飽和，主要礦物成分為長石和石英，地基承載力特征值為190kPa；

層5粉砂夾粉土，粉砂中密，飽和，主要礦物成分為石英和長石，地基承載力特征值為160kPa；

層6粉土夾粉砂，粉土中密，局部稍密，濕～很濕，無光澤反應，干強度低，韌性低，搖振反應中等，地基承載力特征值為130kPa；

層7粉砂夾粉土，粉砂中密，飽和，主要礦物成分為長石和石英，地基承載力特征值為160kPa；

層8粉砂，粉砂中密，飽和，主要礦物成分為長石和石英地基承載力特征值為200kPa；

層9粉質黏土，粉質黏土軟塑，切面稍有光澤，干強度中等，韌性中等，地基承載力特征值為120kPa。

工程地質剖面圖見圖1。

圖1 工程地質剖面圖

3 基礎方案比選

本工程的技術特點主要可以歸納為以下兩點；第一，擬建倉庫建成后作為堆載使用，地坪要求高，地面荷載不小于200kPa；第二，根據(jù)地質剖面圖，場地內(nèi)地下水位較高，以粉砂及粉土土層為主，且較好的粉砂層（層4）埋深較淺，可作為樁端持力層。

在當前形勢下，旅游地至少應開通門檻較低的微信公眾號、微博公共號，以方便游客獲取旅游地真實信息，改變以前推廣渠道堵塞的狀況。

綜合分析場地內(nèi)工程地質條件，針對較大的地面堆載的情況，可以選擇的基礎方案主要有預應力混凝土管樁方案、水泥土攪拌樁復合地基方案、勁性樁復合地基方案。對此，主要考慮以下幾個方面：

勁性樁復合地基單樁承載力和復合地基承載力特征值估算表

①預應力混凝土管樁作為地基處理的一種方法在全國得到較高的推廣，但其作為端承樁需要較好的樁端持力層；本工程中，可作為持力層的層4粉砂埋深較淺，在滿足規(guī)范要求的情況下，設計樁長約7.0～8.0m，樁基承載力特征值較小，因此在滿足地面堆載的情況下，需要滿布，而場地內(nèi)層3為中密的粉砂夾粉土，層4為中密、局部密實的粉砂，若滿堂布樁，易造成粉砂土明顯的擠密效應，導致沉樁困難或無法沉至預定標高，大量使用預應力混凝土管樁造價高，本工程中不建議采用該方案；

②水泥土攪拌樁是一種廣泛應用于飽和黏性土、粉土及粉砂等土層中加固地基的方法，可采用層4（粉砂）作為水泥土攪拌樁的樁端持力層，水泥土攪拌樁由于采用了水泥等材料作為加固劑使軟土硬結形成具有一定強度的水泥加固樁體，僅作為半剛性樁（柔性樁），其單樁豎向增強體的強度主要受到水泥土材料強度的影響限制，易造成水泥的浪費，無疑增加了施工成本，并且經(jīng)過試算及本地區(qū)經(jīng)驗，當水泥土攪拌樁復合地基承載力特征值達到200kPa時，水泥土攪拌樁的布樁間距需達到0.65m×0.65m，置換率高，成本大；

③勁性樁單樁承載力較等長的預制管樁要高60%～80%，當樁頭受到較大的豎向荷載的時候，樁身首先向下產(chǎn)生位移，樁周土體由于采用了水泥土攪拌樁進行充分攪拌，樁周土體與樁身產(chǎn)生較大的向上側摩阻力，從而使樁身軸力自上而下逐漸較小，相比管樁而言，其提供的單樁豎向承載力特征值更大且更穩(wěn)定，獲得單位承載力特征值的材料成本更低，相較于水泥土攪拌樁而言，其單樁承載力特征值基本不受樁身材料強度的控制（單樁承載力應小于預制管樁樁身強度），沉樁深度范圍內(nèi)土層側摩阻力及樁端端阻力可充分發(fā)揮，不易造成材料浪費；作為復合地基而言，更高的單樁承載力特征值，可減小布樁間距，更容易進行樁基施工。其次，勁性樁可采用三元或二元的形式，長短樁或等芯的形式，對本工程的適應性較強。

根據(jù)對三種地基方案的對比分析可知，勁性樁復合地基適合本工程的地坪處理；適用性較強，成本適中，且單樁承載力特征值及復合地基承載力特征值較穩(wěn)定。

4 勁性樁復合地基設計

4.1 勁性樁復合地基設計

本工程可選擇柔剛二元復合樁，柔性樁選擇水泥土攪拌樁，剛性樁選擇預制混凝土管樁；層4（粉砂）作為勁性樁復合地基中剛性樁的樁端持力層。根據(jù)《勁性復合樁技術規(guī)程》（JGJ/T327-2014）采用水泥土與原狀土交界面破壞及水泥土與預制樁交界面破壞雙控的計算原則，分別進行試算，最終采用長短樁復合的方式，即：內(nèi)芯采用6.0m長、樁徑220mm的預制樁，外芯采用長度8.0m、樁徑600mm的水泥土攪拌樁，布樁間距1.50m×1.50m，復合地基承載力特征值為200kPa，基本可以滿足設計要求。具體方案見上表。

褥墊層可采用20cm厚級配砂石，要求壓實系數(shù)不小于0.95；通過褥墊層的調(diào)整作用將一部分上部荷載傳遞至樁間土上，調(diào)整樁土應力比，可保證樁、土共同承擔上部荷載，從而減少了基礎底面處的應力集中現(xiàn)象。

4.2 復合地基檢測

根據(jù)勘察報告所提供的勁性復合樁單樁及復合地基承載力特征值計算結果，在現(xiàn)場進行了單樁及復合地基承載力的載荷試驗，試驗結果見圖2～圖7。

圖2 試驗樁1單樁抗壓極限承載力檢測結果

圖3 試驗樁2單樁抗壓極限承載力檢測結果

圖4 試驗樁3單樁抗壓極限承載力檢測結果

圖5 試驗點1復合地基載荷試驗檢測結果

圖6 試驗點2復合地基載荷試驗檢測結果

圖7 試驗點3復合地基載荷試驗檢測結果

分別于試驗點1～3進行了復合地基靜載荷試驗，復合地基極限承載力分別為 400kPa、420kPa及 440kPa；對應的復合地基承載力特征值分別為200kPa、210kPa及220kPa，復合地基靜載荷試驗結果亦符合設計及勘察要求，該方案可行。

4.3 復合地基沉降觀測

勁性樁復合地基方案較好地解決了本工程內(nèi)單位面積超載問題，地基承載力特征值可滿足設計要求，但復合地基不僅僅涉及承載力的問題，沉降亦需滿足設計及規(guī)范的要求，因此，在建筑物的主要位置設置沉降觀測點，對施工期間及使用過程中的基礎沉降進行觀測，根據(jù)各個監(jiān)測點的監(jiān)測結果，本工程施工期間各個監(jiān)測點的累計沉降量為2.35～4.26mm；本工程使用一年時間后，各個監(jiān)測點的累計沉降量為4.11～7.23mm；沉降趨于穩(wěn)定，沉降量符合設計及規(guī)范要求，勁性樁復合地基方案可行。

5 結論

綜上所述，勁性樁復合地基方案是處理大面積地面高堆載的理想方案，其加固效果可靠、施工速度快、單樁及復合地基承載力特征值穩(wěn)定，相比較傳統(tǒng)的預應力管樁或水泥土攪拌樁復合地基方案而言，具有較為明顯的經(jīng)濟優(yōu)勢，建議在類似的項目中推廣使用。