關(guān)于某濕陷性黃土地基處理方案的探討

杜 帥

(中國(guó)鐵路太原局集團(tuán)有限公司，山西 太原 030012)

濕陷性黃土由于其遇水濕陷的特性，給建筑帶來(lái)很大危害，濕陷性黃土地基處理既要滿(mǎn)足不同等級(jí)地基濕陷性要求，又要滿(mǎn)足地基承載力要求。

1 基本情況

某乙類(lèi)建筑，平面尺寸137.7 m×44.5 m，結(jié)構(gòu)類(lèi)型框架剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)形式筏板，基礎(chǔ)埋深2.94 m～5.5 m，基底壓力(預(yù)估)240 kPa。

根據(jù)野外鉆探、原位測(cè)試及室內(nèi)土工試驗(yàn)結(jié)果，在勘探深度范圍內(nèi)，場(chǎng)地地基土自上而下可劃分為8層，各土層工程特性指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 土層工程特性指標(biāo)

根據(jù)《濕陷性黃土場(chǎng)地勘察及地基處理技術(shù)規(guī)范》，確定場(chǎng)地為自重濕陷性黃土場(chǎng)地，綜合確定地基的濕陷等級(jí)為Ⅳ級(jí)。

2 地基處理方案

擬建建筑基底為①層濕陷性粉土，天然地基承載力特征值為125 kPa，按GB 50007—2011建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范，承載力特征值不能滿(mǎn)足其基底壓力的要求，且場(chǎng)地為自重濕陷性黃土場(chǎng)地，地基的濕陷等級(jí)為Ⅳ級(jí)，故綜合確定不能采用天然地基。

方案一：混凝土灌注樁。

由于該地基屬于濕陷性黃土場(chǎng)地，方案一擬采用回避濕陷黃土處理，采用灌注樁直接承載的方法，選擇⑤層礫砂作為樁端持力層，樁長(zhǎng)30 m，樁徑800 mm。

2.1 確定中性點(diǎn)深度

根據(jù)JGJ 94—2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范，濕陷性粉土中性點(diǎn)深度比取0.5，計(jì)算的中性點(diǎn)深度Ln=11.1 m，由于樁穿過(guò)自重濕陷性黃土Ln增加10%，故取中性點(diǎn)深度Ln=12.2 m。

2.2 計(jì)算下拉荷載

根據(jù)JGJ 94—2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范。

其中，粉土ξn取0.3，ηn取1。

根據(jù)①層土特性指標(biāo)計(jì)算。

根據(jù)②層土特性指標(biāo)計(jì)算。

2.3 基樁的豎向承載力

基樁的豎向承載力特征值只計(jì)算中性點(diǎn)以下部分側(cè)阻值及端阻值，根據(jù)JGJ 94—2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范。

Quk=Qgsk+Qgpk=u∑βsiqsiklgi+βpqpkAp。

根據(jù)JGJ 94—2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范粉土βsi取1.5,βp取3.0。根據(jù)各層土特性指標(biāo)計(jì)算。

Quk=π×0.8×(1.5×1.2×289.2+1.5×8.3×29.6+

1.5×6×149.6)+3×0.25×π×0.82×300=5 970 kN。

根據(jù)公式:

計(jì)算Ra=0.5×5 970=2 985 kN。

計(jì)算Nk=1 952 kN，根據(jù)機(jī)構(gòu)荷載計(jì)算所需樁數(shù)量754根，22 620延米。

方案二：DDC樁復(fù)合地基。

根據(jù)GB 50025—2004濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范乙類(lèi)建筑消除地基部分濕陷量的最小處理厚度，在自重濕陷性黃土場(chǎng)地，不應(yīng)小于濕陷性土層深度的2/3，且下部未處理濕陷性黃土層的剩余濕陷量不應(yīng)大于150 mm。

考慮采用孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法(DDC復(fù)合地基)處理，成孔直徑取0.40 m，夯擴(kuò)后直徑0.55 m，樁間距取1.0 m，正三角形布樁，樁體材料為3∶7灰土或水泥土。

1)計(jì)算復(fù)合地基承載力。

由《孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法技術(shù)規(guī)程》公式4.2.3-1可知：

fspk=m×fpk+(1-m)×fsk。

其中，m=0.42/0.9452=0.179;fsk=1.8×125=225 kN；fpk為處理后樁體單位截面面積承載力特征值。

Am=3.14×0.552/4=0.237，fpk=Rm/Am=4.2Rm。

代入公式4.2.3-1可得：

fspk=m×fpk+(1-m)×fsk=0.179×

4.2×Rm+(1-0.179)×225=0.75Rm+184.7。

設(shè)計(jì)要求單樁承載力Rm=100 kN，則可得fspk=259.7 kPa≥240 kPa。

2)深度修正。

根據(jù)《濕陷性黃土規(guī)范》5.6.2式可知，濕陷性土層含水量w≤24%，ηd=1.25，基礎(chǔ)埋深d按照最不利2.94 m考慮，則：

fa=fspk+ηdγm(d-1.5)=240+1.25×

17×(2.94-1.5)=270.6 kPa，取fa=270 kPa。

3)計(jì)算樁身強(qiáng)度(Rm=100 kN)。

由式4.2.2-1,4.2.2-2可知：

Q≤φc·fcu·Apm,Qk=Q/1.35。

其中,φc=0.6;Apm=0.125 6;Qk=Rm=100 kN。

可得fcu≥1.35Qk/φc/Apm=1.80 MPa，取fcu=7 MPa。

3 經(jīng)濟(jì)性分析

由于自重濕陷性黃土場(chǎng)地，混凝土灌注樁需要考慮樁側(cè)負(fù)摩阻力不利影響，基樁的豎向承載力特征值只計(jì)算中性點(diǎn)以下部分側(cè)阻值及端阻值，由于考慮下拉荷載影響，單樁承載能力弱，需要樁數(shù)量多，工程不經(jīng)濟(jì)。DDC樁復(fù)合地基既可消除地基濕陷性同時(shí)可以提高承載力，地基處理方案經(jīng)濟(jì)，故采用DDC樁進(jìn)行處理，地基處理前，應(yīng)進(jìn)行試樁工作，確定施工參數(shù)，并對(duì)復(fù)合地基承載力特征值和濕陷性進(jìn)行檢測(cè)，合格后進(jìn)行工程樁施工，過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制施工質(zhì)量。地基處理的同時(shí)采取結(jié)構(gòu)措施和檢漏防水措施。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)濕陷性黃土地基的兩種處理方式經(jīng)濟(jì)性以及施工等方面進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)計(jì)算分析兩種處理方式的優(yōu)劣性，結(jié)合工程實(shí)際，選擇DDC樁復(fù)合地基進(jìn)行對(duì)濕陷性黃土地基，并闡述了DDC樁復(fù)合地基處理的優(yōu)越性。