夯實(shí)水泥土樁復(fù)合地基在工程中的應(yīng)用

龔硯芬

（安陽(yáng)工學(xué)院土木與建筑工程學(xué)院，河南 安陽(yáng) 455000）

0 引言

近些年來(lái)，復(fù)合地基在我國(guó)北方得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。夯實(shí)水泥土樁復(fù)合地基就是其中之一，它是利用人工或機(jī)械成孔，然后分層向孔內(nèi)回填材料并強(qiáng)力夯實(shí)，充分發(fā)揮水泥土樁與被擠密的樁間土相互作用，共同承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)傳來(lái)的荷載，從而達(dá)到對(duì)天然地基加固處理的一種有效方法。

到目前為止，國(guó)內(nèi)外有很多學(xué)者對(duì)其理論及在工程中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。惠振昊、李艷等[1]作者對(duì)夯實(shí)水泥土樁復(fù)合地基在軟弱地基中進(jìn)行加固處理進(jìn)行了研究，并闡述了水泥土樁的設(shè)計(jì)計(jì)算和質(zhì)量控制措施，指出了其具有的優(yōu)點(diǎn)特性。崔春霞、李守國(guó)等[2]作者介紹了夯實(shí)水泥土樁復(fù)合地基的設(shè)計(jì)原理和施工工藝，并重點(diǎn)分析了通過(guò)靜荷載實(shí)驗(yàn)確定出的參數(shù)值來(lái)驗(yàn)證其設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確度。還有很多學(xué)者結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)夯實(shí)水泥土樁復(fù)合地基的設(shè)計(jì)及施工進(jìn)行了全面的分析和探討，總結(jié)了施工過(guò)程中有可能存在的問(wèn)題及施工措施以及一些注意事項(xiàng)。[3-5]

本文將結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)夯實(shí)水泥土樁復(fù)合地基的設(shè)計(jì)及施工做進(jìn)一步探討。

1 工程實(shí)例分析

某商住小區(qū)3#樓為框架結(jié)構(gòu)，地下水位在-22m，根據(jù)上部結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計(jì)值要求，地基承載力特征值不小于180kPa。工程6#探測(cè)孔的地質(zhì)條件見(jiàn)表1。

由地質(zhì)報(bào)告數(shù)據(jù)上看，若采用粉質(zhì)黏土層作為持力層，地基承載力滿足不了設(shè)計(jì)要求，必須進(jìn)行加固處理。

復(fù)合地基一般分為水泥土攪拌樁復(fù)合地基、高壓噴射注漿樁復(fù)合地基、砂樁地基、振沖樁復(fù)合地基、土和灰土擠密樁復(fù)合地基、水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基及夯實(shí)水泥土樁復(fù)合地基。依據(jù)該場(chǎng)地的《巖土工程勘察報(bào)告》及地基處理意見(jiàn)，該工程擬采用夯實(shí)水泥土樁對(duì)該場(chǎng)地上部土層進(jìn)行加固處理，處理后樁頂至設(shè)計(jì)標(biāo)高統(tǒng)一做200mm厚碎石墊層與下部水泥土樁形成復(fù)合地基，其承載力fsp,k不小于180kPa。

表1 各土層物理指標(biāo)性質(zhì)

1.1 水泥土樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)

1）確定樁身尺寸

工程采用機(jī)械洛陽(yáng)鏟成孔，成孔深度為6.2m，有效樁長(zhǎng)6.0m，樁徑為Φ350mm。

2）確定單樁豎向承載力特征值

根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》，單樁豎向承載力特征值計(jì)算公式為[6]：

式中，qpa、qsia分別為樁端端阻力、樁側(cè)阻力特征值；Ap為樁底橫截面面積；up為樁身周邊長(zhǎng)度；li為第i層土層的厚度。

根據(jù)樁體強(qiáng)度確定單樁承載力特征值：

樁體強(qiáng)度取fcu=3.0MPa,水泥與土的體積比為1：7，Rak=95.23kN

綜合考慮，確定Rak=90kN

3）確定面積置換率

取m=11.5%。式中，β為樁間土強(qiáng)度折減系數(shù)，取0.9，fs,k為樁間土承載力標(biāo)準(zhǔn)值；fsp,k為復(fù)合地基承載力特征值；fak為樁間土承載力標(biāo)準(zhǔn)值。

4）修正復(fù)合地基承載力特征值

由《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》可知，復(fù)合地基承載力只對(duì)深度進(jìn)行修正[6-7]：

式中，fa修正后的地基承載力特征值；fak為地基承載力特征值；ηd為基礎(chǔ)寬度和埋深的地基承載力修正系數(shù)；γm基礎(chǔ)底面以下土的重度。

5）驗(yàn)算樁身強(qiáng)度

根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》，實(shí)際采用樁身強(qiáng)度：

6）驗(yàn)算復(fù)合地基承載力

綜合上述計(jì)算，本工程設(shè)計(jì)樁的布置形式為三角形布樁，樁徑350mm,成孔深度為6.20m，有效樁長(zhǎng)6.0m。填料選用1∶7水泥土，水泥選用32.5級(jí)普通硅酸鹽水泥。

1.2 施工工藝流程及質(zhì)量控制措施

1.2.1 施工工藝流程

成孔工藝流程如圖1所示。

圖1 成孔工藝流程

成樁工藝流程如圖2所示。

圖2 成樁工藝流程

1.2.2 施工組織及質(zhì)量控制措施

1）機(jī)械設(shè)備

夾桿式夯實(shí)機(jī)4臺(tái)，夯錘質(zhì)量100kg，直徑370mm，落距600～900mm；成孔采機(jī)械洛陽(yáng)鏟6臺(tái)。

2）人員組織

項(xiàng)目經(jīng)理1名，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員2名，成孔工12名，篩料、填料、拌料及機(jī)械操作工20名。

3）放線定位

施工過(guò)程中要嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，誤差應(yīng)控制在0.4d以內(nèi)，以保證工程質(zhì)量。為了提高工程效率，放線在條件允許的條件下可以隔排進(jìn)行。

4）成孔工藝

施工中采用機(jī)械洛陽(yáng)鏟成孔，保證孔徑滿足設(shè)計(jì)要求（孔徑最多不小于設(shè)計(jì)孔徑3cm），然后檢查孔底虛土厚度（不超過(guò)15cm）及成孔深度（深度不小于設(shè)計(jì)孔深10cm）。成孔必須滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，否則必須進(jìn)行修復(fù)，直至合格[8]。

5）填料拌合

水泥土填料按設(shè)計(jì)配合比進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)拌合，拌合后所有填料必須嚴(yán)格過(guò)粉碎機(jī)一遍，土樣采用成孔時(shí)掏出的粉土類、粉細(xì)砂和粉質(zhì)黏土類等，不允許采用雜填土和其他有機(jī)土。

6）夯實(shí)及填料

夯實(shí)采用機(jī)械夯實(shí)，填料之前先夯實(shí)孔底虛土，然后人工在孔口用鐵鍬勻速填料，每填料一锨（宜選用普通平口锨），便用夯錘夯一次，直至設(shè)計(jì)標(biāo)高[8]。

（7）成樁質(zhì)量檢查

嚴(yán)格按照方案及相關(guān)規(guī)范進(jìn)行施工，竣工15天后進(jìn)行靜載荷試驗(yàn)，以檢測(cè)夯實(shí)質(zhì)量是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。檢驗(yàn)數(shù)量應(yīng)為總樁數(shù)的0.5%～1%且不少于3點(diǎn)，復(fù)合地基承載力特征值fsp,k不小于180kPa。

該工程共成樁851根，總延米為5276.2m。

2 結(jié)論

1）水泥土樁處理軟弱地基，使得樁和樁間土組成復(fù)合地基，提高了地基的承載力，減輕了建筑物的變形。通過(guò)工程實(shí)踐和檢測(cè)證明，夯實(shí)水泥土樁復(fù)合地基具有工藝簡(jiǎn)單、造價(jià)低、施工快、工期短、承載力高等特點(diǎn)，尤其是以其投資經(jīng)濟(jì)而又能滿足工程需要這一顯著特點(diǎn)而成為一種比較理想的軟土地基處理方式。

2）水泥土樁適用于地下水位以上的粉土、素填土、雜填土、黏性土等地基，且夯實(shí)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)一般小于等于C5，因此處理深度有限。采用洛陽(yáng)鏟成孔時(shí)，宜小于6m，深度大于6m時(shí)，效率太低，不宜采用。

3）目前對(duì)夯實(shí)水泥土樁復(fù)合地基的沉降變形和承載力的理論研究還有待做進(jìn)一步的研究。