碎石樁單樁復合地基承載力試驗檢測

牟俊杰

摘?要：隨著我國土木工程建設(shè)的快速發(fā)展，碎石樁復合地基處理技術(shù)在軟基處理中得到了廣泛的應(yīng)用，但人們對碎石樁復合地基處理的認識還有待于進一步的探討和研究。隨著巖土工程理論、現(xiàn)代計算技術(shù)和計算機軟硬件技術(shù)的飛速發(fā)展，有限元法逐漸成為巖土工程領(lǐng)域中一種有效而實用的計算方法。在此基礎(chǔ)上，本文探討了碎石樁復合地基承載力的確定方法，分析了承載力增長的動態(tài)變化，以期為工程施工提供參考。

關(guān)鍵詞：碎石樁;復合地基;承載力

目前，我國正處在社會經(jīng)濟快速發(fā)展的上升期，各地開展的項目也如火如荼。由于工程建設(shè)規(guī)模較大，有些工程只能在地質(zhì)條件較差的地段進行施工，因此，要完成大型建筑群的順利建設(shè)，必須進行地基加固處理。近年來，地基處理技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用已成為人們關(guān)注的焦點之一。

19世紀初，歐洲人發(fā)明了復合地基處理技術(shù)，用于處理各種沙質(zhì)松軟地基，但在長期的應(yīng)用過程中，由于技術(shù)水平和硬件設(shè)施不能有效跟進，導致其發(fā)展緩慢。20世紀中期，該技術(shù)被廣泛應(yīng)用于民用建筑、交通、水利等工程中。近年來，由于理論和實踐技術(shù)的成熟，復合地基技術(shù)有了新的發(fā)展，在應(yīng)用該技術(shù)的同時，取得了很多經(jīng)濟效益和社會效益，其中碎石樁復合地基是一種常用的地基處理方式。由于其在原材料、處理效果和經(jīng)濟效益等方面的優(yōu)勢，在建筑工程和道路工程中得到了廣泛的應(yīng)用。碎石樁是一種松散的樁。碎石樁常在打入地基后進行預壓，可直接成為良好的排水通道，顯著提高地基承載力。在許多工程建設(shè)項目中，碎石樁復合地基承載力分析與判斷方法存在缺陷。在分析飽和粘性土中碎石樁復合地基承載力時，應(yīng)考慮更綜合的樁土應(yīng)力比，分析樁間土體強度增長的應(yīng)力效應(yīng)。因此，有必要研究確定復合地基初始承載力和預壓復合地基承載力的方法。

1?碎石樁法分析

碎石樁法又名振沖置換法。該方法的基本原理是：通過振動、沖擊等荷載作用在地面上植入樁管，在軟體土層上打出孔洞，將硬質(zhì)碎石、砂石等材料加入孔洞中，形成獨立的樁體，使樁體與地基土協(xié)調(diào)，形成復合地基。從而最大限度地提高地基承載力，即控制地基沉降，有利于地基土的加固，控制工程造價，整體施工操作較為簡便。

2?復合地基承載力的試驗確定

在碎石樁技術(shù)中，若要確定其復合地基承載力，一般可按相對變形值直接獲得碎石樁處理不同類型地基的數(shù)據(jù)。如果是粘性土地基，則取當荷載板沉降值與荷載板直徑比為0.010時確定的荷載。如果是砂土地基，則取當荷載板沉降值與荷載板直徑比為0.01時確定的荷載。如果是水泥土樁，則在荷載板沉降值與荷載板直徑比為0.006時確定的荷載。在相同試驗條件下，碎石樁與水泥土樁復合地基承載力明顯高于水泥土樁復合地基承載力。對于粘性土和砂土的碎石樁復合地基，前者明顯高于后者。結(jié)果表明，樁間土體強度的增加對樁-樁復合地基承載力有顯著影響。碎石樁由于樁間土強度的存在，使其能夠發(fā)揮出水泥土樁不能發(fā)揮的作用。

3?碎石樁復合地基承載力動態(tài)增長的數(shù)理分析

在實際工程建設(shè)中，碎石樁經(jīng)常出現(xiàn)在鐵路路基處理、油罐基礎(chǔ)處理等工程中，而聯(lián)合堆載預壓技術(shù)也是進行碎石樁施工的必要條件。曾經(jīng)有學者指出，地基承載力的存在并非由地基土的材料性質(zhì)所決定，而是由地基與上部土層組成的結(jié)構(gòu)性質(zhì)所決定。所以，對承載力的分析應(yīng)具體地根據(jù)不同的施工場地特征進行考慮，然后再作出判斷。

通常采用 Skempton法求出樁間土復合地基的最大承載力。在此公式中，可以適當?shù)睾雎詷痘裆?、樁長和樁徑數(shù)值對承載力的影響，粘性土的不排水強度通常表示如下。在初始狀態(tài)下，通過代入和多次變換，最終獲得復合地基承載力，這意味著能夠真正掌握第一階段推力預壓荷載在穩(wěn)定平衡控制下的動態(tài)化基礎(chǔ)可以接受。

4?碎石樁單樁復合地基承載力的試驗檢測

選擇碎石樁單樁復合地基承載力檢測方法時，應(yīng)選擇科學、合理的測試方法，其中靜荷載測試法是一種科學、有效的測試方法。

4.1?加卸載原則

為了最大程度地模擬地基受力狀態(tài)，加載應(yīng)分級進行、采用逐級等量加載，單級荷載一般可取1/10的試驗最大荷載值。一般應(yīng)在荷載充分穩(wěn)定沉降后，才能加下一級荷載。初始階段每加載一個10 min或15 min就可以觀測到一個沉降量，最后延長觀測時間至半個小時，重復觀測，直至每1小時內(nèi)沉降量不超過0.1 mm，并連續(xù)出現(xiàn)兩次。卸載操作也同樣要采取等量分級的原則，卸載級數(shù)一般只有加載級數(shù)的1/2，每次卸載后要記錄樁頂沉降量。

4.2?結(jié)束荷載作用的條件對該工程而言，隨著荷載作用的繼續(xù)，地基沉降量增加，使承壓板周圍軟土相對穩(wěn)定，沒有側(cè)向擠壓現(xiàn)象，承壓板的沉降量沒有超過標準。

4.2.1?承壓板及加載裝置。重點選擇壓力板的規(guī)格，一般根據(jù)樁間距和布樁形式來選擇，壓力板下覆蓋100～150mm厚的粗砂層。同時，采用箱梁或工字鋼等搭建承重平臺。上附重物施加壓力，利用千斤頂來支撐平臺，從而將壓力傳遞到樁上。一般可利用混凝土配重、砂帶、土袋等作堆載，或利用水池的重量進行堆載。

4.2.2?沉降觀測裝置。位移傳感測量系統(tǒng)由百分表、基準梁等組成位移測量系統(tǒng)。

4.3?單樁復合地基承載力的具體取值應(yīng)與相對變形值相結(jié)合選擇，可取承壓板穩(wěn)定沉降值與其邊長之比為荷載值。

5?結(jié)語

綜上所述，碎石樁復合地基處理技術(shù)應(yīng)用中，樁間土強度直接影響樁體承載力的大小，因此，在計算時，包含樁間土抗剪強度的函數(shù)可以表示碎石樁復合地基的承載力。同時該力隨著樁間土強度保持同步增長，在碎石樁復合地基承載力計算中引入彈性固結(jié)度參數(shù)，可以實現(xiàn)動態(tài)承載力的計算。

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