某项目碎石桩复合地基承载力分析

第４１卷第２１期　２　０　１　５年７月　山　西　建　筑　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ　Ｖｏ１．４ｌ　Ｎｏ．２１　Ｊｕ１．２０１５　・５３・　文章编号：１００９—６８２５（２０１５）２１—００５３－０２　某项目碎石桩复合地基承载力分析　马　祥　（山西省建筑科学研究院，山西太原０３０００１）　摘要：对碎石桩作了简单介绍，结合工程实例，对某工程进行了两次碎石桩试桩的检验，说明了碎石桩成孔工艺的不同对地基处　理效果也不同，同时说明在软土地基尤其是在液化场地的软土地基，采用碎石桩可以有效地处理场地液化问题，同时提高复合地　基承载力。　关键词：碎石桩，复合地基，施工工艺　中图分类号：ＴＵ４７３．１１　１　概述　碎石桩，顾名思义是在进行复合地基处理时，以碎石等粗颗　粒砂石为主要原材料，进行地基处理的一种方案。碎石桩按其桩　体材料划分属于散体桩，即无粘结强度的散体材料构成桩体。　碎石桩由于其是散体桩的一种，一般按工艺可分为干法成孔　碎石桩和湿法成孔碎石桩，干法和湿法的主要区别在于成孔的工　艺不同，在无水的条件下通过振动、锤击等方法成孔统称为干法；　而湿法主要工艺是在施工过程中采用边振动边加水冲的成孔　工艺。　我国于１９７７年开始引入振冲法碎石桩工艺，至今已有几十　年的历史，该方法也在我国各个建筑领域得到了广泛的应用。随　着时间的发展，以及现代工艺技术水平的提高，从成桩工艺到桩　体材料都进行了很大的改进。各种干法碎石桩施工技术蓬勃发　展，与湿法碎石桩并存，是碎石桩技术发展的特色之一。碎石桩　目前一般主要用于处理软弱地基土，尤其是液化场地的软弱地基　土，它不仅具有提高承载力的功能，而且能够提供液化排水通道，　有效的处理场地地基土液化。　２工程简介　２．１　工程概况　拟建的某工程地上为框架结构，梁板式筏形基础，地上６层。　考虑该建筑的结构形式，结合场地地勘报告，场地地面以下为饱　和粉土，场地经计算液化等级为严重，同时，由于该建筑没有地下　室，基础开挖后基底位于填土层或粉土层，地基承载力不够，故综　合分析拟采用振冲挤密碎石桩，在工程桩施工前，在场地内先进　行试桩。　２．２地质情况　根据地勘报告桩长深度范围内土层特征分述如下：　第①层填土（ｑｌ　）：分为两个亚层。第①．，层杂填土（Ｑ：　）：　杂色，堆积物成分主要为灰渣、砖块、砖屑卵石、碎石等，松散状　态，具有高压缩性。平均层厚０．７０　ｍ。第①。层素填土（Ｑ２ｍＬ）：黄　褐色，含云母、氧化物、砖屑、煤屑、姜石，湿，稍密，中等一高压缩　性。平均层厚０．９０　ｍ。　第②层粉土（Ｑ　）：黄褐色，含云母、氧化物，夹有粉细砂薄　层，湿，中密一密实，中等压缩性，摇振反应迅速，无光泽反应，干　强度低，韧性低。实测标贯击数介于２．５击～４．０击，平均值Ｎ＝　３．２击。平均层厚２．０　ｍ。　第③层粉土（Ｑ　）：褐黄色，含云母、氧化物，夹有粉细砂薄　层，湿，中等压缩性，密实，摇振反应迅速，无光泽反应，干强度低，　收稿日期：２０１５－０５－１６　作者简介：马祥（１９８１．），男，工程师　文献标识码：Ａ　韧性低。实测标贯击数介于２．７击一３．８击，平均值Ｎ＝３．０击。　平均层厚２．６４　ｍ。　第④层粉土（Ｑ　）：褐黄色，含云母、氧化物，夹有细砂薄层，　湿，中等压缩性，密实，摇振反应迅速，无光泽反应，干强度低，韧　性低。实测标贯击数介于４．０击一９．０击，平均值Ｎ＝６．３击。平　均层厚２．４４　ｍ。　第⑤层粉土（Ｑ　）：褐红～褐黄色，含云母、氧化物，夹有粉质　黏土薄层，湿，中等压缩性，密实，摇振反应迅速，无光泽反应，干　强度低，韧性低。实测标贯击数介于３．０击一８．０击，平均值Ｎ＝　５．８击。平均层厚４．５６　ｍ。　第⑥层粉质粘土（Ｑ　）：褐红一褐黄色，含云母、氧化物，夹有　粉土、粉细砂薄层，可塑～软塑状态，中等压缩性，无摇振反应，光　泽反应稍有光泽，干强度中等，韧性中等。实测标贯击数介于　１１．０击一１５．０击，平均值Ｎ＝１２．７击。平均层厚３．９　ｍ。　３试桩情况　３．１　试桩概况　本建筑工程桩施工前，在场地内先进行３组试桩，根据场地　地勘情况，确定拟施工的碎石桩试桩桩径为４００　ｍｍ，桩间距为　１．０　ｍ，正方形布桩，有效桩长８．５　ｍ，要求处理后地基承载力特征　值达到１３０　ｋＰａ，液化指数小于４。试桩施工工艺采用振动水冲法　成孔，属于湿法工艺。　３．２试桩结果　试桩正方形布置，每组试桩为９根，３组试桩共２７根，试桩检　验是对复合地基最中间的试桩进行检验，检验共分两部分，一部　分是对３组试桩进行单桩复合地基静载荷试验，判断其承载力是　否满足要求；另一部分是对３组试桩桩间土进行标准贯入试验，　通过标贯击数确定其液化处理效果是否满足要求。　３．２．１　单桩复合地基承载力检验　本次试桩检验采用以下检验方案：　１）反力提供方式。　采用压重平台反力装置。　２）试验设备。　ａ．提供试验所需配重不小于１　０００　ｋＮ；　ｂ．１００　ｔ手动千斤顶２台；　ｃ．５０　ｍｍ高精度百分表８只；　ｄ．０．４级精密压力表２只；　ｅ．基准梁４根，基准桩８根；　￡正方形钢筋混凝土承压板两块（边长１．０　ｍ）。　・５４・　第４１卷第２１期　２　０　１　５年７月　山　西　建　筑　第一次试桩完成后，由于处理效果很不满意，不仅液化没有　处理好，而且地基承载力也没有提高。考虑该种施工工艺在本场　地无法达到预期的处理效果，故必须进行２次试桩，且要更换施　工工艺，考虑以前试桩采用湿法振动水冲成孔，二次试桩采用振　二次试桩桩身参数不变，桩间距、布桩方式、有效桩长仍然同　上一次试桩，仅将成孔工艺由湿法振动水冲成孔改为振动挤密干　３）试验目的。　检测复合地基承载力是否满足设计要求。　４）试验加载装置。　采用油压千斤顶加载。　５）荷载用放置于千斤顶上的压力传感器测定油压，复合地基　挤干法工艺成孑Ｌ。　沉降采用位移传感器测量。　６）试验加载方式。　后加一级荷载，直至满足终止加载条件之一，然后分级卸载到零。　７）加卸载与沉降观测。　ａ．加载分级：每级加载为２６　ｋＰａ，具体分级见表１。　ｂ．观测沉降：每加一次荷载，在加载前后各读记承压板沉降　量一次，以后每０．５　ｈ读记一次。　采用慢速维持荷载法，即逐级加载，每级荷载达到相对稳定　法成孔。检验方法也同前一次试桩，分为两部分，对复合地基承　载力和桩间土处理效果进行检测。　４．２试桩结果　１）承载力检验结果。　３组试桩单桩复合地基静载荷试验结果如表４所示。　表４　３组试桩单桩复合地基静载荷试验结果表（二】　序号　最大加载量　相应位移量　ｋＰａ　Ｓ１　ｓ２　ｓ３　２６ｏ　２６ｏ　２６０　１４．４８　２１．４４　ｔ７．６０　Ｃ．沉降相对稳定标准：当１　ｈ内沉降量小于０．１　ｍｍ，即可加　下一级荷载。　ｄ．卸载与卸载沉降观测：卸载分五级等量进行。每卸一级，　间隔０．５　ｈ，读记回弹量，待卸完全部荷载后间隔３　ｈ读记总回　弹量。　表１加载分级表　ｋＰａ　是否达到　复合地基承载力　极限荷载　特征￣ｔｆｋＰａ　否　否　否　１３０　１３０　ｌ３０　备注　根据３组工程桩的单桩复合地基静载荷试验结果，其平均值　１３０　ｋＰａ，极差０　ｋＰａ，极差不大于平均值的３０％。根据《建筑地基　处理技术规范》相关规定，取１３０　ｋＰａ为该复合地基承载力特征　值，满足要求。　２）液化处理效果检验。　３组试桩的桩间土液化处理效果检验见表５。　表５液化处理效果检验表（二）　Ｉ　备注　本次试验满足终止加载条件第ｃ条：当达不到极限荷载，而　最大加载压力已大于设计要求压力值的２倍。　３组试桩单桩复合地基静载荷试验结果见表２。　表２　３组试桩单桩复合地基静载荷试验结果表（一）　序号　最大加载量　相应位移量　ｋＰａ　Ｓｔ　Ｓ２　Ｓ３　１３０　２０８　１５６　８２．６４　７２．３０　７３．４７　液化指数　Ｉ　１　２３．　　１　１　７６　．　　１１　５６　．　Ｉ　是否达到　极限荷载　是　是　是　复合地基承载力　特征值／ｋＰａ　５２　９１　６５　依据ＧＢ　５００１　１—２００１建筑抗震设计规范（２００８年版）相关规　定计算：在碎石桩处理深度范围内液化指数最大值为１．７６，最小　值为１．２３，平均值为１．５２，液化指数均大于０，小于５，满足要求。　根据３组工程桩的单桩复合地基静载荷试验结果，其平均值　６９．３　ｋＰａ。极差３９　ｋＰａ，极差大于平均值的３０％。根据《建筑地基　５结语　１）碎石桩工程桩施工前，应该在场地内部进行试桩，试桩满　足要求后方可进行工程桩施工。如试桩不满足要求，应及时调整　施工工艺。　处理技术规范》相关规定，该复合地基承载力特征值无法评价。　３．２．２液化处理效果检验　表３液化处理效果检验表（一）　Ｉ　液化指数　　ｌ４．　７０　　Ｉ６　１９　．　１　６　７９　．　２）应根据场地地基土情况等因素综合分析确定碎石桩成孔　３组试桩的桩间土液化处理效果检验见表３。　工艺，不当的施工工艺无法达到理想的处理效果。　３）在软土地区，尤其是承载力较低且液化场地选择碎石桩来　提高承载力且处理液化，是非常有效的手段。　参考文献：　根据３个标准贯入试验孔试验结果，依据ＧＢ　５００１　ｌ—２００ｌ建　筑抗震设计规范（２ｏｏ８年版）相关规定计算：在碎石桩处理深度范　围内液化指数最大值为６．７９，最小值为４．７０，平均值为５．８９，液　化指数均大于５，小于１５，不满足设计要求。　［１］　赵明华，姚琪阳，陈昌富，等．碎石桩复合地基模型试验［Ｊ］．　公路，２００３（９）：１３—１７。　［２］　吴廷杰，杨志红．干振碎石桩的特性和设计计算研究［Ｊ］．岩　土工程学报，１９９６（１０）：５５－５８．　４二次试桩情况　４．１试桩概况　［３］　张定．碎石桩复合地基的作用机理分析及沉降计算［Ｊ］．　岩土力学，１９９９（２０）：４７－５２．　Ｏｎ　ｌｏａｄｉｎｇ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｇｒａｖｅｌ　ｐｉｌｅ’Ｓ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｓｏｍｅ　ｐｒｏｇｒａｍ　～　ＭａＸｉａｎｇ　（Ｓｈａｎｘｉ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，Ｔａｉｙｕａｎ　０３０００１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｈａｓ　ｔｈｅ　ｂｒｉｅｆ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｇｒａｖｅｌ　ｐｉｌｅ，ｕｎｄｅ￣ａｋｅｓ　ｔｈｅ　ｔｗｏ－ｔｉｍｅ　ｃｈｅｃｋｉｎｇ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｇｒａｖｅｌ　ｐｉｌｅ　ｒｉａｌｓ　ｂｙ　ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｅｕ‘　￣ｎｅｅｒｉｎｇ　ｅｘａｍｐｌｅｓ，ｍ＆ｅ　ａｔｅｓ　ｈｅｔ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｅｆｆｅｃｔ　ｄｉｆｆｅｒｓ　ａｌｏｎｇ　ｗｉｈ　ｔｔｈｅ　ｈｏｌｅ　ｆｏｒｍｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　ｏｆ　ｒａｖｅｌｇ　ｐｉｌｅｓ，ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｓ　ｔｈｅ　ｇｒａｖｅｌ　ｐｉｌｅ　ｃａｎ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ　ｄｅａｌ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｓｉｔｅ　ｌｉｑｕｅｆａｃｔｉｏｎ　ｉｎ　ｉｔｓ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｌｏａｄｉｎｇ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ｓｏｆｔ　ｓｏｉｌ　ｆｏｕｎ－　ｄａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ　ｓｉｔｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｇｒａｖｅｌ　ｐｉｌｅ，ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｃｒａｆｔ