王偉強(qiáng)

(山西省勘察設(shè)計(jì)研究院，山西太原 030013)

0 引言

復(fù)合地基是指天然地基在地基處理過(guò)程中部分土體得到增強(qiáng)，或被置換，或在天然地基中設(shè)置加筋材料，形成由基體(天然地基土體或被改良的天然地基土體)和增強(qiáng)體共同承擔(dān)荷載的人工地基。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，位于濕陷性黃土地區(qū)之上基底壓力大的高層建筑越來(lái)越多，采取單一的灰土擠密樁復(fù)合地基處理方法已無(wú)法滿(mǎn)足建筑物的要求。復(fù)合地基由于充分利用樁間土和樁共同作用的優(yōu)勢(shì)和相對(duì)低廉的工程造價(jià)贏得了廣泛的認(rèn)可。本文所介紹的工程實(shí)例采用灰土擠密樁與素混凝土樁復(fù)合地基，既解決了地基土的濕陷性問(wèn)題，又解決了地基土承載力不足的問(wèn)題。

1 工程概況

擬建建筑物地上32層，地下1層，長(zhǎng)、寬分別為75．8 m，23．0 m，總高度89．6 m，框剪結(jié)構(gòu)，擬采用筏基，基礎(chǔ)埋深－7．77 m。場(chǎng)地所處地貌單元為山前傾斜平原，勘察深度范圍內(nèi)場(chǎng)地地基土自上而下可分為11層，詳見(jiàn)表1。

表1 場(chǎng)地地基土情況

2 地基處理設(shè)計(jì)

根據(jù)勘察報(bào)告提供，場(chǎng)地屬于自重濕陷性黃土場(chǎng)地，地基濕陷等級(jí)為Ⅱ級(jí)(中等)。依據(jù)GB 50025-2004濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范，擬建建筑物為甲類(lèi)建筑，應(yīng)消除地基的全部濕陷量或采用樁基礎(chǔ)穿透全部濕陷性土層。根據(jù)場(chǎng)地巖土工程條件及建筑物特點(diǎn)，從提高承載力和消除濕陷性方面分析，本工程可采用灰土擠密樁與素混凝土樁復(fù)合地基:首先采用二八灰土擠密樁處理地基，全部消除地基濕陷性，樁直徑400 mm，樁距1 000 mm，正方形布置，有效樁長(zhǎng)8 500 mm，要求處理后復(fù)合地基承載力特征值為180 kPa，樁端持力層為第3層土;然后采用素混凝土樁處理地基，提高地基承載力，樁直徑400 mm，樁距1 000 mm，正方形布置，有效樁長(zhǎng)19 500 mm，要求處理后復(fù)合地基承載力特征值為680 kPa，單樁承載力特征值650 kN，樁端持力層為第6層土。素混凝土樁體強(qiáng)度采用C25。樁體所用水泥宜采用抗硫酸鹽硅酸鹽水泥或鋁酸三鈣含量不大于5%的普通硅酸鹽水泥。成樁后，在樁頂和基礎(chǔ)之間設(shè)置二八灰土褥墊層厚300 mm，擴(kuò)出基礎(chǔ)外緣500 mm，灰土壓實(shí)系數(shù)0．90。

3 地基處理施工

采用先施工灰土擠密樁后施工素混凝樁的施工順序。

3．1 灰土擠密樁

采用沉管法成孔，成孔工藝選用柴油錘打樁機(jī)成孔，從中間向外間隔1孔～2孔進(jìn)行。填料為白灰與素土，均先過(guò)篩，拌和均勻，土料中有機(jī)質(zhì)含量小于5%，不含表層耕土或夾雜磚塊等，灰土配比為2∶8。人工填料，選用吊錘(重約500 kg)分層夯實(shí)。

3．2 素混凝土樁

采用長(zhǎng)螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料成樁工藝，施工工藝流程:樁機(jī)就位→穩(wěn)定長(zhǎng)螺旋鉆雙向吊垂找直→慢速鉆進(jìn)→復(fù)查鉆頭垂直度→繼續(xù)鉆進(jìn)→測(cè)量孔深達(dá)到設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高→接通動(dòng)力頭上部高壓膠管→邊壓灌邊拔鉆桿，逐漸提拔鉆桿(隨時(shí)清土)，直至設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高(超過(guò)500 mm)→停止壓灌→將鉆桿全部提出至鉆頭離開(kāi)地面、停止動(dòng)力頭上升。素混凝土樁體所用水泥為鋁酸三鈣含量不大于5%的普通硅酸鹽水泥，樁體強(qiáng)度C25。

4 地基處理檢測(cè)

4．1 灰土擠密樁檢測(cè)

本工程共進(jìn)行了6組灰土擠密樁單樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)，以確定地基承載力特征值是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求;同時(shí)進(jìn)行人工挖掘探井3個(gè)，取樁體原狀土樣18件，樁間土原狀土樣18件，擊實(shí)試驗(yàn)用擾動(dòng)土樣2件，進(jìn)行土工試驗(yàn)，以檢測(cè)灰土擠密樁樁間土濕陷性消除情況及樁體密實(shí)度。

通過(guò)對(duì)6組灰土擠密樁單樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)的荷載沉降P—s曲線(xiàn)、s—lg t曲線(xiàn)進(jìn)行分析，結(jié)果顯示:1號(hào)～6號(hào)載荷試驗(yàn)點(diǎn)最大加荷至360 kPa時(shí)，對(duì)應(yīng)沉降量分別為20．32 mm，23．49 mm，23．32 mm，20．28 mm，22．78 mm，21．62 mm。根據(jù)規(guī)范，6 組灰土擠密樁的復(fù)合地基承載力特征值平均值為180 kPa，極差為0，小于平均值的30%，取其平均值180 kPa作為復(fù)合地基承載力特征值，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

根據(jù)3個(gè)探井的土工試驗(yàn)結(jié)果顯示，樁體壓實(shí)系數(shù)介于0．82～1．22之間，平均壓實(shí)系數(shù)為0．96，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求;樁間土擠密系數(shù)介于0．84～1．00之間，平均擠密系數(shù)為0．92，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求;地基處理深度范圍內(nèi)樁間土試樣濕陷系數(shù)均小于0．015，即經(jīng)地基處理后地基處理深度范圍內(nèi)地基土濕陷性已全部消除。

4．2 素混凝土樁檢測(cè)

本工程共進(jìn)行了6組素混凝土樁單樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)，以確定地基承載力特征值是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求;同時(shí)進(jìn)行了4組素混凝土樁單樁豎向抗壓載荷試驗(yàn)，以確定單樁豎向抗壓承載力特征值是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求;進(jìn)行了120根素混凝土樁低應(yīng)變動(dòng)力測(cè)樁，以檢測(cè)樁身的完整性，并判斷樁身缺陷類(lèi)型及位置。

通過(guò)對(duì)6組素混凝土樁單樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)的荷載沉降P—s曲線(xiàn)、s—lg t曲線(xiàn)進(jìn)行分析，結(jié)果顯示:1號(hào)～6號(hào)載荷試驗(yàn)點(diǎn)最大加荷至1 360 kPa時(shí)，對(duì)應(yīng)沉降量分別為23．81 mm，23．17 mm，19．53 mm，21．79 mm，21．11 mm，20．67 mm，根據(jù)規(guī)范，6 組素混凝土樁的復(fù)合地基承載力特征值平均值為680 kPa，極差為0，小于平均值的30%，取其平均值680 kPa作為復(fù)合地基承載力特征值，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

通過(guò)對(duì)4組素混凝土樁單樁豎向抗壓載荷試驗(yàn)的荷載沉降P—s曲線(xiàn)、s—lg t曲線(xiàn)進(jìn)行分析，結(jié)果顯示:1號(hào)～4號(hào)載荷試驗(yàn)點(diǎn)最大加荷至1 360 kPa時(shí)，對(duì)應(yīng)沉降量分別為24．72 mm，23．52 mm，23．41 mm，22．89 mm，23．35 mm，根據(jù)規(guī)范，4 組素混凝土樁的復(fù)合地基承載力特征值平均值為650 kPa，極差為0，小于平均值的30%，取其平均值650 kPa作為單樁豎向抗壓承載力特征值，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

通過(guò)對(duì)120根素混凝土樁低應(yīng)變檢測(cè)資料進(jìn)行分析:其中Ⅰ類(lèi)樁97根，樁身完整;Ⅱ類(lèi)樁20根，樁身有輕微缺陷;未發(fā)現(xiàn)樁身有明顯或嚴(yán)重缺陷的Ⅲ類(lèi)、Ⅳ類(lèi)樁。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)理論與工程實(shí)例的闡述，充分證明在濕陷性黃土地區(qū)，基底壓力要求高的高層建筑應(yīng)用灰土擠密樁與素混凝土樁復(fù)合地基是非常適宜的，既可以消除地基土濕陷，大幅度提高地基承載力，又大大節(jié)約了成本?；彝翑D密樁與素混凝土樁復(fù)合地基具有承載力提高幅度大，地基變形小等特點(diǎn)，不僅適用于承載力較低的地基土，對(duì)承載力較高但變形不能滿(mǎn)足要求的地基土同樣適用，既經(jīng)濟(jì)合理又效果顯著，是一項(xiàng)值得推廣的地基處理技術(shù)。

［1］JGJ 79-2012，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］．

［2］GB 50025-2004，濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范［S］．

［3］方開(kāi)敏，吳春萍．高層建筑中長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌素混凝土樁的應(yīng)用［J］．山西建筑，2009，35(36):75-76．

［4］孫建龍．灰土擠密樁加固濕陷性黃土地基機(jī)理與施工［J］．山西建筑，2008，34(29):145-146．