多層建筑物地基的加固振沖擠密碎石樁的應(yīng)用探討.doc

多層建筑物地基的加固振沖擠密碎石樁的應(yīng)用探討 于世見 曹金玲利用振沖器的振動(dòng)和壓力水的沖擊力的共同作用，在軟弱地基中成孔后填入一定的碎石，經(jīng)過振動(dòng)擠密而成為碎石樁，并與樁間土共同工作形成復(fù)合地基來加固軟弱地基，這在低層工程中是常用的處理方法之一，工程實(shí)踐也證明了這是可行和經(jīng)濟(jì)的。但這種方法應(yīng)用到處理多層（十層左右）建筑的地基中是否可行，是值得探討的。從振沖擠密碎石樁的作用機(jī)理來看，這種方法應(yīng)用到多層建筑的地基處理上是完全可行的。由于振沖器的強(qiáng)烈振動(dòng)作用，樁周圍的土質(zhì)在一定范圍內(nèi)得到不同程度的擠密和振實(shí)，從而形成由碎石樁和土體共同作用而構(gòu)成的復(fù)合地基，起到加固地基的作用。在振沖器的強(qiáng)烈振動(dòng)作用下，樁周圍的土圍繞以樁為中心向外不同程度的形成三個(gè)區(qū)，即振實(shí)區(qū)、擠壓區(qū)、壓密區(qū)。在這三個(gè)區(qū)中，振實(shí)區(qū)受到振沖器反復(fù)振動(dòng)和側(cè)向擠壓作用，原狀土的結(jié)構(gòu)受到破壞，孔隙水滲出液化后，土顆粒排列緊密，且隨著固結(jié)時(shí)間的增長而更加密實(shí)。擠壓區(qū)振沖作用于減小，但仍受一定程度的擠壓和振動(dòng)，而以擠壓作用為主。壓密區(qū)主要受振沖器的水平振動(dòng)和側(cè)向壓力衰減后的振動(dòng)壓力作用，土顆粒有一定程度的壓密。壓密區(qū)之外是受影響不大的彈性區(qū)。雖然隨著土質(zhì)的不同三區(qū)范圍的大小有所變化，但振沖器的作用機(jī)理是一樣的。所施加的碎石等填料，主要是充實(shí)振實(shí)區(qū)，形成多根碎石樁體和其它區(qū)的土體構(gòu)成復(fù)合地基，起到加固地基的作用。振沖擠密碎石樁與樁間土所構(gòu)成的復(fù)合地基，一般可將原地基承載力提高1.5-2倍，沉降量減少1/3-2/3。這是由于碎石樁的壓縮模量比土大的多，地基反力所產(chǎn)生的應(yīng)力向樁體集中，形成波形分布，樁體應(yīng)力大，樁間土應(yīng)力小。故而碎石的剛度比其周圍土大的多，因此，地基中的應(yīng)力將按材料剛度的大小重新分布。這樣，碎石樁集中承擔(dān)了大部分荷載，減小了土所承擔(dān)的壓力。同時(shí)，隨著復(fù)合地基的剛度和穩(wěn)定性的增加，復(fù)合地基的承載力大提高，使壓縮量減少。通過以上分析可以看出，利用振沖器擠密碎石樁加固多層建筑物的軟弱地基是可行的，也是經(jīng)濟(jì)的。現(xiàn)將實(shí)際應(yīng)用的一工程介紹如下。該工程占地面積900余平方米，主樓10層，局部11層，高30米。類建筑，安全等級(jí)為一級(jí)，地基基本烈度為六度，地質(zhì)情況詳見表二。根據(jù)地質(zhì)報(bào)告的建議和工程實(shí)際的要求，決定采用振沖擠密碎石樁來加固地基，使其地基承載力由原110Kpa提高到200Kpa。并依據(jù)地質(zhì)報(bào)告，確定采用第三層粉質(zhì)粘土為持力層。此層底界標(biāo)高在45.15-45.82米。根據(jù)標(biāo)貫試驗(yàn)，該層屬中壓縮性土，地下水位在2.3米左右。梅花形布樁樁距1.441.05米，樁徑600mm，石子粒徑2-cm，平均樁長8米。計(jì)算采用以下公式：R復(fù)=RKtg2(45+/2)Ac+RKAs/A式中：R：原地基土承載力。（Kpa）：擠密后樁間土強(qiáng)度增長系數(shù)，根據(jù)理論和經(jīng)驗(yàn)一般取1.3-1.5。Ac:碎石樁截面面積。（M2）As:單元樁間土截面積。（M2）：單元面積。（M2）：碎石樁的內(nèi)摩擦角。根據(jù)試驗(yàn)或?qū)嶋H經(jīng)驗(yàn)，一般取38度。因此：R復(fù)=1101.3tg2(45+38/2)0.2826+1101.31.2294/1.512 =228.63KpaR計(jì)=200 Kpa由此可見,布樁形式和設(shè)計(jì)的樁徑等均符合設(shè)計(jì)要求。本工程地基處理完成后，進(jìn)行了測試，共測試了五組，檢測結(jié)果如下：試1樁：樁允許承載力280Kpa，樁間土允許承載力160Kpa。復(fù)合后允許承載力值f=200Kpa,壓縮模量Esp=13Mpa。試2樁：樁允許承載力280Kpa，樁間土允許承載力160Kpa。復(fù)合后允許承載力值f=200Kpa,壓縮模量Esp=13Mpa。試3樁：樁允許承載力220Kpa，樁間土允許承載力180Kpa。復(fù)合后允許承載力值f=193Kpa,壓縮模量Esp=20Mpa。試4樁：樁允許承載力280Kpa，樁間土允許承載力160Kpa。復(fù)合后允許承載力值f=200Kpa,壓縮模量Esp=13Mpa。試5樁：樁允許承載力280Kpa，樁間土允許承載力180Kpa。復(fù)合后允許承載力值f=213Kpa,壓縮模量Esp=18Mpa。根據(jù)JGJ79-91建筑地基處理技術(shù)規(guī)范附錄復(fù)合地基載荷試驗(yàn)要點(diǎn)規(guī)定，試驗(yàn)點(diǎn)的數(shù)量不應(yīng)少于3點(diǎn)，當(dāng)滿足其極差不超過平均值的30%時(shí)，可取平均值為復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值，所以，通過檢測結(jié)果也可以看出，利用振沖擠密碎石樁處理多層建筑物的地基，完全符合有關(guān)規(guī)范規(guī)定的，是切實(shí)可行的。試樁荷載與沉降關(guān)系詳見表一。振沖擠密碎石樁對(duì)樁周圍土的擠密和對(duì)松散或軟弱土的置換，能很好地提高地基承載力，就本工程而言，強(qiáng)度提高了65%以上。并且由于振沖擠密碎石樁對(duì)地基的擠密作用，可提高液化土層的有效上覆壓力，改善地基土的排水條件，降低砂土液化的可能性，可見振沖擠密碎石樁應(yīng)用于多層建筑物的地基處理中是有著廣泛的發(fā)展前途的。表一 試樁荷載沉降關(guān)系表試1樁樁荷載Kpa4080120160180200220240260280300320340沉降mm1.484.527.5613.5617.1619.2423.1025.1427.9430.7335.9841.4052.55土荷載Kpa406080100120140160180200沉降mm2.564.307.7711.1415.4322.6829.3646.74試2樁樁荷載Kpa4080120160180200220240260280300320340沉降mm1.454.237.5213.4416.9519.5619.9622.0724.7526.9432.1437.9844.49土荷載Kpa406080100120140160180200沉降mm2.524.347.7411.0015.3922.6829.2548.07試3樁樁荷載Kpa4080120160180200220240260280300沉降mm1.244.188.0513.8817.8121.8425.8634.5440.4246.2053.32土荷載Kpa406080100120140160180200沉降mm2.364.045.768.1310.3814.2517.7521.9431.24試4樁樁荷載Kpa4080120160180200220240260280300沉降mm1.564.327.6513.8815.4217.8520.8023.8027.0030.1837.04土荷載Kpa406080100120140160180200沉降mm2.484.197.7211.0115.3822.6429.2244.17試5樁樁荷載Kpa4080120160180200220240260280300沉降mm1.534.287.7014.0215.4417.8820.8223.2026.9730.1837.24土荷載Kpa406080100120140160180200沉降mm2.394.125.808.1510.4814.3419.4424.6635.94表二 地質(zhì)情況層數(shù)地質(zhì)年代土層描述狀態(tài)濕度密度孔口標(biāo)高取土深度米厚度米層底標(biāo)高米地下水位米初見水位靜止水位1Q4耕土:褐黃色,含植物根,細(xì)粉砂等稍濕松散49.34米0.62.302粉土:褐黃色,含較多鐵錳質(zhì),細(xì)粉砂等可塑濕1.53粉粘土:褐黃色、雜色,含鐵錳質(zhì),中粗砂粒等可塑濕2.74粉土:灰褐、土黃色、雜色,含較多中粗砂粒，鐵錳質(zhì),薄粘土層軟塑可塑很濕濕5.4-5.63.06中粗砂