剛性樁復(fù)合地基在卵石層場地中的應(yīng)用

陳 霞

(山西國辰建設(shè)工程勘察設(shè)計有限公司，山西 陽泉 045000)

1 概述

剛性樁復(fù)合地基中的樁體一般采用鋼筋混凝土樁、素混凝土樁、水泥粉煤灰碎石樁(簡稱CFG樁)、鋼管樁、二灰混凝土樁、預(yù)應(yīng)力管樁等剛性樁。剛性樁復(fù)合地基適用于各類工程。它適用于處理粘性土、粉土、砂土和正常固結(jié)的素填土等地基，對于卵石層的應(yīng)用受到很多的限制，尤其卵石粒徑大時，無法成孔施工。其中CFG樁復(fù)合地基由于其樁體材料成本大幅度低于樁基，其在地基基礎(chǔ)領(lǐng)域發(fā)展較為迅速。CFG樁復(fù)合地基具有承載力提高幅度大，地基變形小，并具有較大的適用范圍，施工簡單、造價低等特點。素混凝土樁也常用于搶工期的地基處理施工中。

2 剛性樁復(fù)合地基的設(shè)計

剛性樁的成樁工藝可采用非擠土成樁和部分?jǐn)D土成樁工藝，當(dāng)樁體穿過厚層軟弱土?xí)r，如采用擠土成樁工藝，柱距過小或產(chǎn)生明顯的擠土效應(yīng)，容易引起周圍環(huán)境變化，且容易產(chǎn)生樁擠斷、偏位等情況，影響復(fù)合地基的承載性能。因此要嚴(yán)格按規(guī)范控制樁距。樁間距可采用3倍～5倍的樁徑,采用長螺旋中心壓灌成樁時，宜采用大直徑及大樁距。剛性樁復(fù)合地基中改變樁徑、樁長及樁距的大小，可調(diào)整復(fù)合地基的承載力。

根據(jù)復(fù)合地基的單樁豎向抗壓承載力計算公式可知，樁徑增大，其他條件不變的情況下，單樁承載力會大幅度提高；同理，樁長增加，進(jìn)入更高強度樁端持力層，也能大幅度提高單樁承載力。對于建筑物持力層下伏存在大厚度密實卵石層的場地，設(shè)計時采用增大樁徑，來提高單樁承載力。

根據(jù)該公式可知，單樁承載力增大后，針對同一建筑，其置換率降低。從而可考慮增大樁間距，盡可能增大樁間距至5倍樁徑，樁間距增大后，可充分發(fā)揮樁間土的作用[1]，故樁間土承載力的發(fā)揮系數(shù)可以達(dá)到最大，提高復(fù)合地基承載力。

fsp,k=mRa/Ap+β(1-m)fs,k。

由于復(fù)合地基承載力和樁間土、單樁承載力、置換率均有關(guān)系，設(shè)計過程中一定要考慮它們之間的協(xié)調(diào)作用，在滿足設(shè)計要求承載力的前提下，保證基底施工樁的總數(shù)的最優(yōu)，提高工作效率，從而做到最優(yōu)化設(shè)計。

3 工程實例

3.1 工程概況

陽泉煤業(yè)集團(tuán)新景礦洗煤廠封閉儲煤倉工程,場地位于現(xiàn)有洗煤廠場區(qū)，緊鄰307國道,交通便利。擬建封閉儲煤倉為一層鋼筋混凝土網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，±0.000 m相當(dāng)于絕對標(biāo)高796.00 m，擬采用鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深分別為-2.3 m,-3.5 m,-4.5 m(自±0.000 m起算)，相當(dāng)于絕對標(biāo)高793.70 m,792.50 m,791.50 m，封閉儲煤場柱距8 m，跨度最大119 m，下部為鋼筋混凝土擋煤墻。鋼筋混凝土擋煤墻，地面以上6 m高，埋深3.5 m，總長度為415 m，混凝土強度等級為C30，鋼筋采用HRB400，內(nèi)外墻面均為水泥砂漿抹面。地面6 m以上為網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)。

本工程基礎(chǔ)北側(cè)、南側(cè)、西側(cè)、東側(cè)采用鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)，獨立基礎(chǔ)埋深為3.5 m，基礎(chǔ)斷面為5.0 m×7.2 m，地基承載力特征值按260 kPa設(shè)計。南側(cè)局部樁基礎(chǔ)直徑為3.4 m，樁長按10 m考慮，基底必須位于砂卵石層或巖石層上，極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值預(yù)估為5 000 kPa。

根據(jù)《陽泉煤業(yè)集團(tuán)新景礦洗煤廠封閉儲煤倉工程巖土工程勘察報告》，場西南側(cè)回填卵石層較厚,西南側(cè)基底下砂土層承載力特征值僅為180 kPa。因此采用天然地基不滿足設(shè)計要求，應(yīng)進(jìn)行地基處理。故本次設(shè)計為封閉儲煤倉西南側(cè)地基處理。

3.2 場地工程地質(zhì)條件

3.2.1地形、地貌特征

擬建場地地形較為平坦，整體呈西高東低，北高南低；場地地貌單元為桃河一級階地地貌單元。

3.2.2地基土構(gòu)成及巖性特征

對場地地基土按沉積年代和其物理力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行劃分，場地地層由新至老依次分別描述如下：

本次勘察查明，場區(qū)邊坡出露及鉆孔所達(dá)深度范圍內(nèi)，場地巖土層為第四系中～晚更新世的厚層黃土，二疊系上石盒子組下部；第四紀(jì)堆積物不整合覆蓋于基巖面之上。

勘察深度范圍內(nèi)各鉆孔均未揭露地下水,不考慮地下水對工程的影響。

3.3 地震

根據(jù)GB 50011—2010建筑抗震設(shè)計規(guī)范附錄A“我國主要城鎮(zhèn)抗震設(shè)防烈度、設(shè)計基本地震加速度和設(shè)計地震分組”，陽泉地區(qū)抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計基本地震加速度值為0.10g，設(shè)計地震分組為第二組。場地土類型為中硬土,建筑場地類別為Ⅱ類。

3.4 地基處理設(shè)計

為保證經(jīng)濟(jì)合理,安全可靠，加上工期要求時間緊，經(jīng)過方案對比采選,采用素混凝土樁法處理地基。

樁體材料采用C25素混凝土。砂土部分可采用機械洛陽鏟成孔，卵石區(qū)段采用旋挖鉆機成孔，樁徑600 m，矩形布置。中部地道區(qū)域需根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行加密加長，開挖后按現(xiàn)場實際情況改變施工工藝。

3.4.1素混凝土樁設(shè)計

3.4.2施工

1)基坑開挖至基底標(biāo)高以上100 mm，再進(jìn)行素混凝土樁開挖。

2)灌注混凝土施工坍落度為160 mm～200 mm。采用導(dǎo)管法灌注。為保證樁頭混凝土質(zhì)量，施工時應(yīng)在樁頭上部超灌不少于500 mm混凝土。樁孔內(nèi)材料填料量，應(yīng)通過現(xiàn)場試驗確定，成樁充盈系數(shù)不少于1.25。樁位定位偏差不超過50 mm，樁身垂直度偏差不超過1%。樁施工完畢后，清土和截樁采用人工剔除，截掉樁頭至基底下400 mm，不得造成樁頂標(biāo)高下樁身斷裂或樁間土擾動。碎石墊層厚300 mm，采用人工級配碎石墊層夯填度(夯實后的厚度與虛鋪厚度的比值)不大于0.90。褥墊層鋪設(shè)采用靜力壓實法，墊層應(yīng)擴出基礎(chǔ)邊緣300 mm。碎石墊層對基底的摩擦系數(shù)參考值為0.4。

由于實際施工中，局部卵石層粒徑較大，調(diào)整為樁徑800 mm，樁間距2.50 m。施工速度大幅提高，施工質(zhì)量也得到了保障。

工程完工后，按規(guī)定時間進(jìn)行竣工質(zhì)量檢驗，試驗結(jié)果如表1所示。

表1 試驗結(jié)果

實驗結(jié)果表明，單樁復(fù)合地基承載力均滿足設(shè)計要求，低應(yīng)變檢測未發(fā)現(xiàn)Ⅲ，Ⅳ類樁。

4 結(jié)語

通過本工程,再次驗證剛性樁復(fù)合地基在卵石層場地中需要考慮樁徑、樁長、樁間距之間的協(xié)調(diào)作用，讓建筑物基礎(chǔ)底部施工的總樁數(shù)要達(dá)到最優(yōu)化。這樣的話，總樁數(shù)減少，在卵石層中的進(jìn)尺就會減少，大幅地提高施工效率。在卵石層中施工剛性樁符合地級市一定要有最優(yōu)化設(shè)計的理念。

剛性樁復(fù)合地基具有施工操作簡便,造價低,無泥漿污染,無噪聲污染等特點。能有效利用樁間土發(fā)揮作用，提高地基承載力，達(dá)到地基處理的目的。

剛性樁復(fù)合地基的樁在大面積施工前應(yīng)通過試樁驗證設(shè)計參數(shù)的合理性及工藝適宜性，并根據(jù)試樁結(jié)果進(jìn)行方案調(diào)整。還需要注意樁在施工中及施工后的沉降量，以保證設(shè)計樁頂標(biāo)高及建筑物竣工后首層地面標(biāo)高的正確設(shè)定。

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

[2] 龔曉南.地基處理技術(shù)發(fā)展與展望[M].北京:中國水利水電出版社,2004.

[3] JGJ 79—2012,建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[4] JGB/T 50783—2012,復(fù)合地基技術(shù)規(guī)范[S].