軟弱地基的松木樁處理

軟弱地基的松木樁處理摘

要：軟弱地基是一種不良地基。由于軟土具有強度較低、壓縮性較高和透水性很小等特性，因此在軟土地基上修建建筑物，必須重視地基的變形和穩(wěn)定問題。在軟弱土地基上的建筑物往往會出現(xiàn)地基強度和變形不能滿足設計要求的問題，因而常常需要采取措施，進行地基處理。處理的目的是要提高軟弱地基的強度，保證地基的穩(wěn)定，降低軟弱土的壓縮性，減少基礎的沉降和不均勻沉降。目前針對軟弱地基的不同構成有很多不同的處理方法，本文結(jié)合工程實踐，對用松木樁處理軟弱地基的問題作一些探討。關鍵詞：地基處理松木樁施工軟弱地基的種類及常見的處理方法軟弱地基的種類很多，按成因一般可分為人工填土類地基；海相、河流相和湖相沉積而成的含淤質(zhì)粘土類地基；各種山前沖積、洪積相所形成的夾卵石、漂石的粘土類地基。復雜的成因造成了它們在物理力學性能上的復雜性，它們的共同特點是承載力低、壓縮性高。目前對厚度較大的軟弱地基一般采用各類鋼筋混凝土樁進行處理，對含水量和孔隙比較大的軟弱地基一般采用砂樁、水泥攪拌樁，化學灌漿或堆載預壓等方法處理。各種處理方法都有較強的針對性，處理方法選擇是否合理，直接影響到建筑物的設計是否安全和節(jié)約。在實際工程中，松木樁處理軟弱地基的問題較少提及，筆者認為在條件許可的情況下采用短木樁處理某些軟弱地基不僅施工較為便捷，而且費用也較為經(jīng)濟合理。用松木樁處理地基的實例在實際工程中軟弱地基普遍存在，對于一些橋梁支架基礎遇局部軟弱地基的情況，大多是采用松木樁處理地基的。下面就北澇圩大橋現(xiàn)澆箱梁的地基處理作一簡要介紹。1、工程的地質(zhì)概況根據(jù)鉆孔資料，堤基土（巖）按其時代、成因及巖性不同，自上而下分為人工填土和耕土（Qml，層號①-1、①-2），②-3淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土。支架地基主要位于②-3淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，該層層厚6.3~8.6m，平均7.45m。結(jié)合支架結(jié)構型式和荷載分布及支架工程對地基的要求，并參照專家論證會的地基處理意見，支架地基基礎采用松木樁基礎。2、松木樁的設計計算

根據(jù)鉆孔資料，堤基土（巖）按其時代、成因及巖性不同，自上而下分為人工填土和耕土（Qml，層號①-1、①-2），②-3淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土。支架地基主要位于②-3淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，該層層厚6.3~10.3m，平均7.45m。結(jié)合支架結(jié)構型式和荷載分布及支架（1）樁身及其布置設計計算根據(jù)《建筑地基處理規(guī)范》（JGJ79－2002），單樁豎向承載力特征值應通過現(xiàn)場單樁荷載試驗確定，對于初步設計報告階段，可按以下列公式估算：；式中：——樁的周長，m；——樁周第i層土的側(cè)阻力特征值，取11kPa；——樁周第i層土的厚度，取4m；受力層范圍內(nèi)有軟弱下臥層時，應驗算軟弱下臥層的強度，可按下式驗算:式中:Pz——軟弱下臥層頂面處的附加壓力值(kPa);Pcz——軟弱下臥層頂面處的復合地基自重壓力值(kPa);faz——軟弱下臥層頂面處經(jīng)深度修正后的地基承載力特征值(kPa);對條形基礎，Pz值可按下式簡化計算：式中：b——基礎底面寬度(m);Pk——基礎底面壓力設計值(kPa);Pc——基礎底面處土的自重壓力(kPa);z——基礎底面至軟弱下臥層頂面的距離(m);θ——復合地基壓力擴散角,由《建筑地基基礎設計規(guī)范》查得。軟弱下臥層頂面處經(jīng)深度修正后的地基承載力特征值faz按下式計算：式中：fak——地基承載力標準值(kPa);ηb、ηd——基礎寬度和埋深的地基承載力修正系數(shù);γ——基礎底面以下土的重度,地下水位以下取浮重度(kN/m3);γm——基礎底面以上土的加權平均重度,地下水位以下取浮重度(kN/m3);d——基礎埋置深度(m)。根據(jù)以上公式，下臥層強度驗算成果見表3。表3下臥層強度驗算成果表計算項目單位特征參數(shù)備注基礎底面壓力PkkPa131基礎底面處土的自重壓力PckPa7.52下臥層地基承載力標準值fakkPa80軟弱下臥層頂面處的附加壓力PzkPa7.52軟弱下臥層頂面處的復合地基自重壓力PczkPa116.8軟弱下臥層頂面處經(jīng)深度修正后的地基承載力特征值fazkPa145.8Pz+Pcz=7.52+116.8=124.32kPa≤faz=145.8kPa故軟弱下臥層強度滿足要求。（4）復合地基沉降量計算根據(jù)《建筑地基基礎處理技術規(guī)范》（JGJ79-2002），復合地基的變形包括松木樁復合土層的平均壓縮變形S1與樁端下未加固土層的壓縮變形S2。①松木樁復合土層的壓縮變形s1按下式計算：S1=Esp=mEp+式中：Pz—松木樁復合土層頂面的附加壓力值，（Kpa）；Pzl—松木樁復合土層底面的附加壓力值，（Kpa）；Esp—松木樁復合土層的壓縮模量，（Kpa）；Ep—松木樁的壓縮模量，取（100～120）fcu（Kpa）；Es—樁間土的壓縮模量，（Kpa）。根據(jù)以上公式，松木樁復合土層壓縮變形s1計算成果見表4。表4松木樁復合土層壓縮變形s1計算成果表計算項目單位特征參數(shù)備注面積置換率m/12.53%松木樁的壓縮模量EpkPa220000取110fcu樁間土的壓縮模量EskPa2500松木樁復合土層的壓縮模量EspkPa15776.25頂面的附加壓力值PzkPa131取最大基底應力值底面的附加壓力值PzkPa144.16松木樁復合土層的壓縮變形s1mm8.7②樁端下未加固土層的壓縮變形S2按下式計算：S式中：S—地基最終變形量，（mm）；S/—按分層總和法計算出的地基變形量（mm）；Ψs—沉降計算經(jīng)驗系數(shù)；

n—地基變形計算深度范圍內(nèi)所劃分的土層數(shù)；p0—對應于荷載效應準永久組合時的基礎底面處的附加壓力(kPa)；Esi—基礎底面下第i層土的壓縮模量，(MPa)；zi,zi-1—基礎底面至第i層土、第i-1層土底面的距離(m)；ai,ai-1—基礎底面計算點至第i層土、第i-1層土底面范圍內(nèi)平均附加應力系數(shù)。樁端下未加固土層各層沉降量計算見表5表5樁端下未加固土層各層沉降量計算巖性平均層厚（m）壓縮模量（MPa）各層沉降量(mm)累計沉降量(mm)淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土7.452.597.2粉質(zhì)粘土4.58.531.218.16粘土101519.321.2QUOTES2=ψsS/=1.1×23.3=27(mm)S2=Ψs*S/=1.1×③復合地基總沉降量復合地基總沉降量為：S1+S2=8.7+43.3=52(mm)，滿足規(guī)范要求。（３）經(jīng)濟效果分析根據(jù)建筑預算定額，φ20cm的松木樁4m長每根樁工料費為237元／根，總費用2629*237=62.3萬元。若采用水泥攪拌樁，費用為1980*11*32=63.4萬元，考慮到水泥攪拌樁需28天等強，且不能達到本項目工期要求，故不予采用；若用換土墊層則需3100*10*20=62萬元，并且因本項目臨近巢湖，地下水位較高，且淤泥深度達到10米以上，換土施工難度很大，更不能滿足工期要求。顯然用松木樁方案為首選。該工程2013年11月松木樁處理軟弱地基的適應條件根據(jù)在軟土地基上工程建設的實踐經(jīng)驗，軟土地基的設計之前必須認真進行工程地質(zhì)勘察和土工試驗。只有查清土層和土質(zhì)的情況，才能正確地進行設計和施工；再者，必須從場地的土層和土質(zhì)的特點出發(fā)，對地基與基礎的結(jié)構、施工及使用等方面進行綜合考慮，通過方案比較、合理地選擇地基處理方案。一般軟土厚度小于5m時較為適宜用松木樁處理，為了便于打樁，樁長不宜超過4m。作端承樁時，為了保證樁尖能進入持力層，上部可先開挖至基礎的埋深后再打樁。樁的材料必須用松木，因松木含有豐富的松脂，這些松脂能很好地防止地下水和細菌對其的腐蝕，價格也較為便宜。松木樁適宜在地下水以下工作，對于地下水位變化幅度較大或地下水具有較強腐蝕性的地區(qū)，不宜使用松木樁。實踐證明，短木樁處理軟弱地基時，有施工方便、經(jīng)濟效益明顯的優(yōu)點，它可避免大量的土方開挖，因而在松木資源較為豐富的地區(qū)，用松木樁處理軟弱地基在經(jīng)濟和技術上是可行的，它不失為一種處理軟弱地基的有效手段。主要參考文獻1、地基處理手冊編寫委員會，地基處理手冊，第二版，北京：中國建筑工業(yè)出版社，20002、葉觀寶編著，地基加固新技術，第二版，北京：機械工