鮑麗香 郭艷華 徐一灃

（1.遼寧天合空港建設(shè)有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110041；2.空軍勤務(wù)學(xué)院機(jī)場(chǎng)勤務(wù)保障系，江蘇 徐州 221000）

某圖書(shū)館建于1994年，框架四層，由于圖書(shū)館面積偏小、容書(shū)有限、功能局限、層高偏低，遂進(jìn)行擴(kuò)建。擴(kuò)建工程的主體結(jié)構(gòu)為框架四層（局部六層），建筑面積約4 200m2，建筑總高度為21.6m。根據(jù)建筑需要，要求加固后的復(fù)合地基承載力特征值為160kPa，單樁承載力特征值滿足78.5kN。

1 工程地質(zhì)條件

根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告，地層情況從上到下依次是：

（1）雜填土：顏色呈灰黃色與灰色，覆蓋土層，含磚瓦、石塊、爐渣等，各種土質(zhì)不均勻，厚度約1.18m。

（2）粉土：顏色呈灰黃色，濕度介于濕到很濕，稍密，夾雜薄層粉質(zhì)黏土，搖振反應(yīng)非常迅速，干強(qiáng)度低，韌性也低，厚度約3.74m。

（3）粉土：顏色呈灰色，濕，密度介于稍密到中密，夾雜薄層粉質(zhì)黏土，搖振反應(yīng)迅速，干強(qiáng)度較低，韌性較低，厚度約3.61m。

（4）粉土：本層粉土呈灰色，濕，密度為中密，搖振反應(yīng)較迅速，干強(qiáng)度不高，韌性不高，厚度約2.91m。

（5）黏土：呈灰色，可塑，切面表現(xiàn)光滑，干強(qiáng)度高，韌性高，厚度未揭穿。

各層土的物理力學(xué)性能指標(biāo)及承載力見(jiàn)表1。

表1 地基土性能指標(biāo)

2 地基處理方案選擇與試驗(yàn)簡(jiǎn)介

2.1 地基處理方案選擇

深層攪拌法是利用水泥、石灰等作為固化劑的主劑，通過(guò)特制的深層攪拌機(jī)械在地基深部將軟土與固化劑強(qiáng)制拌和，使軟土與固化劑之間產(chǎn)生物理和化學(xué)反應(yīng)，使之成為具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)地基，其施工順序如圖1所示。深層攪拌法按膠結(jié)劑的狀態(tài)分為粉體噴射深層攪拌法（簡(jiǎn)稱粉噴樁）和漿液噴射深層攪拌法（簡(jiǎn)稱漿噴樁）兩種。其中，粉噴樁適用于各種成因的淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土、飽和軟黏土，以及含水量較高（大于18%）的黏性土地基。粉噴樁對(duì)軟土地基加固明顯，加固后可立即投入使用，對(duì)相鄰建筑物不會(huì)產(chǎn)生不利影響，而且施工周期短、造價(jià)低、無(wú)振動(dòng)、無(wú)噪音，對(duì)周圍環(huán)境無(wú)污染。由于本擴(kuò)建工程緊鄰舊圖書(shū)館，加上土層含水率較大，故采用水泥粉體噴射深層攪拌法施工，即采用水泥粉噴樁加固地基。

水泥粉噴樁加固地基法的施工過(guò)程與順序如圖1所示，即（a）定位下沉、（b）沉入底部、（c）噴漿攪拌上升、（d）重復(fù)攪拌下沉、（e）重復(fù)攪拌上升、（f）完畢。用該方法形成的樁取代同體積的軟土，可有效形成豎向增強(qiáng)體，起到置換作用，提高承載力。同時(shí)，對(duì)樁間土也有一定的擠密作用。本擴(kuò)建工程最終由粉噴樁和樁間土共同組成復(fù)合地基，一起支承上部建筑物基礎(chǔ)傳來(lái)的荷載。

圖1 深層攪拌法施工順序

2.2 試驗(yàn)方法簡(jiǎn)介

根據(jù)《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ 106-2014）規(guī)定的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)：為設(shè)計(jì)提供依據(jù)的試驗(yàn)樁，應(yīng)依據(jù)設(shè)計(jì)確定的基樁受力狀態(tài)采用相應(yīng)的靜載試驗(yàn)方法來(lái)確定單樁極限承載力；檢測(cè)數(shù)量應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，且在同一條件下不應(yīng)少于3根。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本文所述圖書(shū)館擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)用樁531根，檢測(cè)樁數(shù)量選取為3根。

（1）材料：采用P·O42.5普通硅酸鹽水泥，滿足《通用硅酸鹽水泥標(biāo)準(zhǔn)》（GB 175-2007）的各項(xiàng)指標(biāo)要求，性能穩(wěn)定。

（2）樁徑及水泥摻入量：根據(jù)設(shè)計(jì)要求，粉噴樁長(zhǎng)9.5m，樁徑為Ф500mm，復(fù)攪長(zhǎng)度為3m，水泥摻入量為50kg/m，偏差不大于8 %。

（3）儀器設(shè)備：JCQ型靜載荷測(cè)試儀、位移傳感器、GYL型測(cè)力傳感器、壓重平臺(tái)反力裝置及配重（20t/25t）、承壓板（規(guī)格0.80m×0.80m）。

（4）測(cè)試原理與方法：采用接近工程實(shí)際條件的測(cè)試原理，加載時(shí)采用慢速維持荷載法（即逐級(jí)加載法），觀測(cè)樁的沉降狀況。當(dāng)在某級(jí)荷載力的作用下，沉降達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定后，再加下一級(jí)荷載，直到預(yù)定加載值。最后，根據(jù)荷載與沉降的規(guī)律和特點(diǎn)，評(píng)價(jià)單樁豎向極限承載力和復(fù)合地基承載力。

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 單樁豎向極限承載力試驗(yàn)結(jié)果

本工程檢測(cè)樁數(shù)共3根，分別是82號(hào)、210號(hào)、257號(hào)樁，總加載量為設(shè)計(jì)要求值的兩倍，加載分級(jí)為15級(jí)，每級(jí)加載量為總加載量的1/10。其28d單樁豎向靜載試驗(yàn)（荷載-沉降）匯總見(jiàn)表2。

表2 單樁豎向靜載試驗(yàn)（荷載-沉降）匯總表

依據(jù)上述表格，繪制荷載-沉降（Q-s）曲線，如圖2所示。

圖2 單樁靜載試驗(yàn)Q-s曲線

單樁豎向抗壓承載力試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 單樁豎向抗壓極限承載力靜載試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果表明，3根試樁最終加載量均為160kN，試樁單樁豎向抗壓極限承載力按最大試驗(yàn)荷載值的1/2確定。本工程單樁豎向抗壓極限承載力統(tǒng)計(jì)值為160kN，單樁豎向抗壓承載力特征值為80kN，滿足設(shè)計(jì)要求。

3.2 復(fù)合地基承載力試驗(yàn)結(jié)果

地基承載力檢測(cè)點(diǎn)數(shù)為3點(diǎn)，分別是27號(hào)、66號(hào)、86號(hào)點(diǎn)位，總加載量為設(shè)計(jì)要求值的兩倍，加載分級(jí)為15級(jí)，每級(jí)加載量約為總加載量的1/10。其28d復(fù)合地基靜載試驗(yàn)（荷載-沉降）匯總見(jiàn)表4。

表4 復(fù)合地基靜載試驗(yàn)（荷載-沉降）匯總表

依據(jù)上述表格，繪制荷載-沉降（P-s）曲線，如圖3所示。

圖3 復(fù)合地基靜載試驗(yàn)P-s曲線

復(fù)合地基承載力試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 復(fù)合地基靜載試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ 106-2014）的規(guī)定：各試驗(yàn)實(shí)測(cè)值的極差不超過(guò)其平均值的30%時(shí)，取其平均值作為該復(fù)合地基承載力的特征值。根據(jù)上表數(shù)據(jù)結(jié)果得知，本試驗(yàn)中，3個(gè)試點(diǎn)承載力特征值的平均值為164.9kPa，實(shí)測(cè)值的極差與平均值的比值為4.2%，小于30%，完全滿足規(guī)定要求，本場(chǎng)地復(fù)合地基承載力特征值取164.9kPa。

3.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

（1）從Q-s曲線和P-s曲線可以得出三個(gè)結(jié)論：一是在荷載作用下沉降量隨外荷載增加而增大，且隨外荷載增加呈加劇趨勢(shì)。二是曲線逐步向下彎曲，為一條平緩且光滑的曲線，沒(méi)有明顯的拐點(diǎn)。三是相鄰兩級(jí)荷載所對(duì)應(yīng)的沉降量之比沒(méi)有一定規(guī)律。另外，從復(fù)合地基P-s曲線可以看出，由于粉噴樁的加入，地基承載力得到了明顯改善，說(shuō)明粉噴樁發(fā)揮了重要的置換作用（置換率為25%）。（2）比較表3和表5中各樁的彈性變形，其中，所占比重最多的86號(hào)樁復(fù)合地基回彈率為41.87%，其余所占比重相對(duì)較小。這說(shuō)明單樁及復(fù)合地基彈性變形占總沉降量的比例不是很大，非彈性變形是它的主要變形特征。（3）本工程設(shè)計(jì)要求單樁承載力特征值不小于78.5kN，復(fù)合地基承載力不小于160kPa。從試驗(yàn)結(jié)果得知，單樁豎向抗壓承載力特征值為80kN，復(fù)合地基承載力的平均值為164.9kPa，均滿足設(shè)計(jì)要求。試驗(yàn)結(jié)果也驗(yàn)證了本工程地基處理設(shè)計(jì)方案、施工工藝方案的可行性。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）針對(duì)新、舊圖書(shū)館距離較近，使用后荷載較大等特點(diǎn)，本工程采用粉噴樁進(jìn)行地基加固處理，取得了較好的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效果。工程全部竣工后投入使用至今已經(jīng)有兩年半的時(shí)間，通過(guò)持續(xù)監(jiān)測(cè)，沒(méi)有出現(xiàn)不良變形、不均勻沉降等問(wèn)題，結(jié)構(gòu)完整。（2）粉噴樁施工工藝簡(jiǎn)單，工程總噴樁531根，工期只需15d，大大縮短了施工工期，并且避免了過(guò)大振動(dòng)和噪聲對(duì)已有建筑物和教學(xué)環(huán)境的影響。（3）粉噴樁可根據(jù)不同地質(zhì)的處理要求，對(duì)不同深度的土體進(jìn)行加固，在提高地基土承載力的同時(shí)，解決地基不均勻沉降問(wèn)題，有效消除粘性土地基普遍存在的濕陷性問(wèn)題，因此，是一項(xiàng)值得大力推廣的施工工藝。