丁 斌, 楊從艷, 余 健

(四川志德巖土工程有限責(zé)任公司, 四川成都 610041)

碎石樁是將碎石(卵石)為主要材料的混合料壓入已成形孔中的土體并形成豎向增強(qiáng)體，處理后形成的人工地基由豎向增強(qiáng)體與地基土組成，共同承擔(dān)上部荷載。由于豎向增強(qiáng)體的碎石樁和樁間土體形成復(fù)合地基，碎石樁通過脹形來獲得其阻力，從而使周圍土體產(chǎn)生被動(dòng)壓力，碎石樁增強(qiáng)排水效果，減緩液化，減少固結(jié)時(shí)間及壓縮性，從而降低地基總沉降、不均勻沉降、提高地基承載力及抗剪強(qiáng)度。通過緬甸皎漂港某地蒸汽燃?xì)庋h(huán)發(fā)電站用振沖碎石樁進(jìn)行復(fù)合地基加固處理地基土的實(shí)例，介紹了振沖碎石樁地基處理的各項(xiàng)施工工藝，并結(jié)合規(guī)范樁基的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，從而對(duì)振沖碎石樁的處理效果進(jìn)行判別、評(píng)價(jià)和研究總結(jié)。

1 工程概況

1.1 場地基本概況

場地屬于海岸堆積地貌，北部地勢低洼，雨季積水，中部有一條近東西向的季節(jié)性小溪，南部地勢略高。現(xiàn)場勘測區(qū)場地地面高程1.01～6.02 m。

1.2 工程地質(zhì)條件

根據(jù)本項(xiàng)目工程地質(zhì)勘探報(bào)告，場地內(nèi)揭露的地層主要為第四系。地基土主要由粉細(xì)砂、粉質(zhì)黏土及泥巖組成?？碧缴疃葍?nèi)，依據(jù)鉆孔揭露的地層的巖土工程特性，可分為6個(gè)主層(編號(hào)層①粉細(xì)砂、層②粉細(xì)砂、層③粉細(xì)砂、層④粉質(zhì)黏土、層⑤泥巖及層⑥泥巖)和5個(gè)亞層(層②1粉細(xì)砂、層③1粉細(xì)砂 、層④1粉質(zhì)黏土、層④2粉質(zhì)黏土及層④3漂石)。

層①粉細(xì)砂，灰黃、灰色，顆粒均勻，主要成分為石英和長石，松散，很濕-飽和。淺部含大量有機(jī)質(zhì)和植物根系。

層②粉細(xì)砂，灰色、灰黃色，顆粒均勻，主要成分為石英和長石，稍密為主，局部中密，飽和。具中壓縮性。

層②1粉細(xì)砂，灰黃、灰色，顆粒均勻，主要成分為石英和長石，松散，飽和。具中壓縮性。

層③粉細(xì)砂，灰色、灰黃色，顆粒均勻，主要成分為石英和長石，中密為主，局部密實(shí)，飽和。具中壓縮性。

層③1粉細(xì)砂，深灰、灰色、灰黃色，顆粒均勻，主要成分為石英和長石，稍密為主，局部中密，飽和。具中壓縮性。

層④粉質(zhì)黏土，灰黃、灰色，含鐵、錳質(zhì)氧化物，硬塑-堅(jiān)硬。具中壓縮性。

層④1粉質(zhì)黏土，灰黃、灰色，含鐵、錳質(zhì)氧化物，軟塑-可塑。具高壓縮性。

層④2粉質(zhì)黏土，灰黃、灰色，含鐵、錳質(zhì)氧化物，可塑-硬塑。具中壓縮性。

層④3漂石，灰褐色、灰色，主要成分為砂巖，粒徑大于1.0 m，較堅(jiān)硬，泥質(zhì)充填，局部膠結(jié)。

層⑤泥巖，灰黃、灰色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，極軟巖，極破碎，泥質(zhì)膠結(jié)，巖芯破碎，呈碎塊狀或土狀，強(qiáng)風(fēng)化。

2 碎石樁檢測工作

2.1 試樁參數(shù)

根據(jù)設(shè)計(jì)所提供的試樁參數(shù)，對(duì)3個(gè)區(qū)域進(jìn)行碎石樁試樁施工工作，碎石樁直徑為φ800 mm，正三角形布置。

Ⅰ區(qū)樁間距1 600 mm，樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高-2.40 m，樁底設(shè)計(jì)標(biāo)高-14.40 m，有效樁長12.0 m。Ⅱ區(qū)樁間距1 800 mm，樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高-2.40 m樁底設(shè)計(jì)標(biāo)高-12.40 m，有效樁長10.0 m。Ⅲ區(qū)樁間距2 000 mm，樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高-2.40 m，樁底設(shè)計(jì)標(biāo)高-13.40 m，有效樁長11.0 m。

2.2 檢測目的

(1) 通過單樁復(fù)合地基檢測處理后地基的承載力，同時(shí)通過樁間土淺層平板載荷試驗(yàn)、復(fù)合地基增強(qiáng)體單樁載荷試驗(yàn)進(jìn)行輔助驗(yàn)證。

(2)通過樁間土的標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)和靜力觸探試驗(yàn)，判別評(píng)價(jià)處理范圍內(nèi)砂層的液化情況。

(3)通過碎石樁體的N63.5重型圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)，檢測碎石樁樁身密實(shí)度。

2.3 檢測方案和檢測數(shù)量

檢測方法和檢測數(shù)量以及檢測點(diǎn)位根據(jù)規(guī)范及設(shè)計(jì)要求確定，本次為施工前的基本試驗(yàn)，主要目的是驗(yàn)證設(shè)計(jì)，為施工圖設(shè)計(jì)提供依據(jù)。檢測方法及工程量詳見表1。

表1 檢測方法和檢測數(shù)量一覽

2.4 檢測結(jié)果及分析

2.4.1 靜載檢測

本次進(jìn)行了單樁復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)6次、樁間土淺層平板載荷試驗(yàn)6次、復(fù)合地基增強(qiáng)體單樁載荷試驗(yàn)6次，共計(jì)18次。分別涉及到2個(gè)方案，根據(jù)設(shè)計(jì)方案，方案1：復(fù)合地基承載力特征值為220 kPa，方案2：復(fù)合地基承載力特征值為180 kPa。

除了方案2中的樁間土點(diǎn)位TP-13檢測承載力特征值為98 kPa，TP-17檢測承載力特征值為55 kPa，其他檢測承載力特征值都能達(dá)到220 kPa(方案1)和180 kPa(方案2)。

TP-13和TP-17加載值設(shè)計(jì)值的2倍時(shí)，都未達(dá)到土體破壞的條件，只是在加載至1倍荷載前，沉降偏大，采用相對(duì)變形法測得的復(fù)合地基承載力特征值偏低。對(duì)于這種情況，不排除褥墊層壓實(shí)程度不夠?qū)е拢ㄗh設(shè)計(jì)和施工都能嚴(yán)格要求和控制褥墊層的顆粒級(jí)配和壓實(shí)度。

2.4.2 液化分析

綜上所述，結(jié)合本次樁間土的靜力觸探(13個(gè)點(diǎn))和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)(13個(gè)點(diǎn))，綜合判斷：

當(dāng)?shù)卣鸺铀俣萢=0.15g，地震分組為第1組時(shí)，調(diào)整系數(shù)取0.95，方案1、2液化程度為中等，方案3液化程度為中等-嚴(yán)重。

2.4.3 樁身密實(shí)度檢測

碎石樁樁身基本都能達(dá)到密實(shí)狀態(tài)，且修正后重型動(dòng)力觸探擊數(shù)皆大于7擊，根據(jù)JGJ 340-2015《建筑地基檢測技術(shù)規(guī)范》和DL/T 5101-1999《火力發(fā)電廠振沖法地基處理技術(shù)規(guī)范》，碎石樁樁身密實(shí)度判定為密實(shí)。

3 該項(xiàng)目碎石樁施工及檢測問題探討

3.1 樁體密實(shí)度不夠

檢測過程中發(fā)現(xiàn)DP-2中0.9-1.9和DP-3中1.8-2.0小段部分為中密。

3.1.1 原因分析

(1)可能原因振沖樁樁體材料的粒徑不滿足設(shè)計(jì)要求。按照設(shè)計(jì)方案要求，卵石料的粒徑應(yīng)保持在40～150 mm內(nèi)。但是由于當(dāng)?shù)貤l件限制，施工單位對(duì)其卵石篩選過程未嚴(yán)格控制，導(dǎo)致部分卵石粒徑過大，級(jí)配不良，造成樁體空隙過大，密實(shí)度不滿足要求。

(2)可能原因單次填筑的卵石過多，部分樁體在施工過程中單次填筑的卵石過多，造成振沖擠密過程不足。

(3)可能原因振動(dòng)保持時(shí)間不夠，每次充填后，應(yīng)保證振沖器的保振時(shí)間，使碎石粧體達(dá)到足夠的密實(shí)度，滿足密度要求。

3.1.2 處理措施

(1)嚴(yán)格控制卵石料的粒徑，對(duì)卵石進(jìn)行嚴(yán)格篩選，應(yīng)及時(shí)對(duì)篩選設(shè)備進(jìn)行維修或者更換，以保證粒徑均勻。

(2)嚴(yán)格控制每次加入的卵石料量，不允許“多料少振”，使卵石料充分達(dá)到密實(shí)度要求。

(3)每次充填料后確保有足夠的振動(dòng)保持時(shí)間，宜8～10 s/次。

3.2 液化效果不理想

地震加速度a=0.15g，地震分組為第1組時(shí)，調(diào)整系數(shù)取0.95，方案1、方案2液化程度為中等，方案3液化程度為中等-嚴(yán)重。

3.2.1 原因分析

(1)Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)地層粉細(xì)砂中細(xì)粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)均超過20%，可液化土中黏性土含量的大小不同,往往對(duì)液化處理的效果影響較大，導(dǎo)致地基處理未能得到理想的效果。

(2)對(duì)于粘粒含量較高黏性土的液化土層,其休止期應(yīng)長于不含或只含少量黏粒含量黏性土的液化土層的休止期。檢測時(shí)間太早，場地孔隙水壓力未完全消散，檢測結(jié)果不夠理想。

3.2.2 處理措施

(1)設(shè)計(jì)需在檢測開始前與地勘確定地層情況，以選取合理的檢測時(shí)間。

(2)建議對(duì)夾較多黏性土的液化土層檢測時(shí)間應(yīng)為地基處理完成的28天后，保證檢測結(jié)果的切實(shí)可靠。

3.3 靜載樁間土試驗(yàn)承載力偏低

TP-13和 TP-17加載值設(shè)計(jì)值的2倍時(shí)，都未達(dá)到土體破壞的條件，只是在加載至1倍荷載前，沉降偏大，采用相對(duì)變形法得出復(fù)合地基承載力特征值偏低。

3.3.1 原因分析

(1)不排除褥墊層壓實(shí)程度不夠?qū)е隆?/p>

(2)TP-13，TP-17加載至設(shè)計(jì)最大荷載時(shí)，承壓板沉降未達(dá)到破壞標(biāo)準(zhǔn)，最大沉降分別為30.61 mm，25.1 mm，小于48 mm。

3.3.2 處理措施

(1)嚴(yán)格控制褥墊層施工質(zhì)量。

(2)承載力特征值可根據(jù)JGJ 340-2015《建筑地基檢測技術(shù)規(guī)范》4.4.3條 第3項(xiàng)地基土平板載荷試驗(yàn)應(yīng)取最大試驗(yàn)荷載的一半所對(duì)應(yīng)的荷載值，即承載力特征值取180 kPa。

4 結(jié)束語

(1)振沖碎石樁法是一種成熟的地基處理技術(shù)，應(yīng)用于火電廠、碼頭、土路堤的軟弱地基處理中，體現(xiàn)出高效、低成本、環(huán)保、施工方便等優(yōu)勢。

(2)碎石樁施工過程中需重點(diǎn)控制碎石的粒徑，嚴(yán)禁多料少震，保證充足的留震時(shí)間。重點(diǎn)關(guān)注褥墊層施工骨料及施工質(zhì)量以免因褥墊層質(zhì)量問題造成后期建筑的不均勻沉降。

(3)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)電站采用振沖碎石樁進(jìn)行加固地基處理后，通過多元化的試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)來看，單樁承載力、樁間土承載力、復(fù)合地基承載力的極限值均不小于設(shè)計(jì)要求承載力，能夠滿足燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)電站的承載力設(shè)計(jì)要求。

(4)液化地基處理效果的檢測時(shí)間宜根據(jù)地基土層分布情況和特性合理選擇,以便更準(zhǔn)確地檢測實(shí)際處理效果。對(duì)于黏粒含量較高黏性土的液化土層,休止期應(yīng)長于不含或只含少量黏粒含量黏性土的液化土層的休止期。

(5)振沖碎石樁是復(fù)合地基基礎(chǔ)，對(duì)松散砂土地基有明顯的擠密和排水減壓作用，對(duì)黏性土不起明顯的擠密和排水固結(jié)作用，在提高軟弱地層地基承載力和減少沉降方面效果顯著。對(duì)于液化考慮時(shí)不能單純地用樁間土的動(dòng)力力觸探試驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)試驗(yàn)來考慮液化現(xiàn)象，需將碎石樁地基作為一個(gè)復(fù)合地基考慮。為節(jié)省項(xiàng)目時(shí)間及成本，還應(yīng)注重現(xiàn)場實(shí)時(shí)監(jiān)測、監(jiān)督及質(zhì)量檢查。