黃土地區(qū)強夯法和樁基聯(lián)合應用與研究

劉 坤 詹金林 何立軍

采用強夯法來處理濕陷性黃土地基,已經(jīng)越來越受到廣大工程技術(shù)人員的關(guān)注。強夯法原理直觀,設備簡單,處理效果明顯,經(jīng)濟實用,適用性廣泛[1]。而樁基也是一種承載能力高,穩(wěn)定性好的地基處理方法,但造價偏高。針對濕陷性黃土的特征,將兩種地基處理方法結(jié)合應用,將是一種經(jīng)濟高效的地基處理方法。

黃土地區(qū)地基土的主要性質(zhì)之一是濕陷性,強夯法能夠較好的消除濕陷性,并提高淺層地基土的承載力及壓縮模量。對于上部荷載比較大,其分布集中的重要性建(構(gòu))筑物基礎(chǔ)則需要采用更可靠的地基處理方法——樁基,在濕陷性黃土地區(qū),負摩擦力普遍存在,導致樁基外荷載增大,承載力減小,沉降增大,因此負摩擦力極大的限制了樁基的作用。而強夯能夠很好的消除濕陷性,減小可能出現(xiàn)的負摩擦力,使樁基的作用得到很好的發(fā)揮。強夯和樁基的聯(lián)合應用,不僅可以取得良好的加固效果,而且也能縮短樁長,減小樁徑,取得較好的經(jīng)濟效益。

本文主要以甘肅某石油化工項目地基處理工程某區(qū)域的強夯與樁基的聯(lián)合應用為例,在大量試驗研究的基礎(chǔ)上,討論強夯處理后地基土中的樁基承載特性,為強夯與樁基的聯(lián)合應用提供參考。

1 工程地質(zhì)條件

場地位于我國最大的黃土塬——董志塬,原地形平坦、開闊,起伏不大。地面標高為1 350.00 m～1 361.30 m。地下水埋深一般為29.5 m～33.5 m左右,標高1 320.50 m～1 327.80 m之間。鉆孔最大揭示深度40 m,揭示地層13層,①層粉質(zhì)黏土(黑壚土)為Q4;②層～④層粉質(zhì)黏土(馬蘭黃土)為Q3;⑤層～○13層粉質(zhì)黏土(離石黃土上段)為Q2。勘探場區(qū),濕陷性黃土的濕陷程度由上向下逐漸減弱,一直漸變?yōu)榉菨裣菪渣S土。濕陷性黃土的底界埋深16 m左右,包含的地層為②,③,④,⑤粉質(zhì)黏土,也就是說場地內(nèi)濕陷性黃土為Q3的馬蘭黃土和Q2頂部的離石黃土。場地黃土的濕陷等級為Ⅱ級,濕陷類型為自重濕陷性黃土。

2 強夯前后地基土特性對比

通過對某區(qū)塊強夯前后進行的靜力觸探和探井土工試驗,試驗數(shù)據(jù)對比曲線分析如圖1～圖3所示。

由圖1～圖3可以看出,夯后土層10 m內(nèi)的錐尖阻力、側(cè)摩阻力及濕陷性系數(shù)明顯優(yōu)于夯前,即:夯后地基承載力及壓縮模量明顯得到提高,濕陷性系數(shù)明顯減小(≤0.015),濕陷性得到了很好的消除。

3 強夯后樁基靜載試驗

本次樁基檢測是在3 000 k N?m能級強夯地基上進行的,根據(jù)夯后檢測測得有效加固深度(消除濕陷性深度)約為5 m。經(jīng)過大量靜載試驗,得出結(jié)論如下:

1)強夯后地基中的樁基在試驗中沉降較小(本次靜載試驗中,沉降約為4 mm～10 mm),比同等條件下非強夯地基中的基樁沉降要小得多。同時,我們又在浸水條件下進行了靜載試驗,發(fā)現(xiàn)浸水條件下樁的沉降稍大(大1 mm左右),但總體沉降也不大,可見強夯消除了一定深度土層的濕陷性,避免了負摩阻力的影響。2)在黃土地區(qū)大多數(shù)樁是摩擦型樁,樁的承載力中側(cè)摩阻力占有很大的比例。強夯大大提高了樁的側(cè)摩阻力,使得樁的承載力在同等條件下提高了30%～60%[2]。

4 結(jié)語

強夯法地基處理在黃土地區(qū)能夠有效地消除一定深度土層的濕陷性,提高樁側(cè)摩阻力,進而在一定程度上消除了負摩阻力對樁的不利影響,使樁的承載力得到了較大的提高。因此,在這個基礎(chǔ)上可以優(yōu)化樁基的設計,節(jié)約工程造價,且樁基和強夯的聯(lián)合應用是一種經(jīng)濟高效的地基處理方法。

[1] 王鐵宏.新編全國重大工程項目地基處理工程實錄[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2007.

[2] 薛 玉.強夯后黃土地基中樁的承載特性研究[D].西安:西安建筑科技大學碩士論文,2009:6.

[3] 張惠民.濕陷性黃土地區(qū)地基處理方法的選擇[J].山西建筑,2009,35(22):97-99.