□諶永強（河南省水利第二工程局）

擠密砂樁在地基處理中的應(yīng)用研究

□諶永強（河南省水利第二工程局）

擠密砂樁常適用于松散砂土、粉土等地基條件，為研究分析擠密砂樁在軟土地基及砂層地基的適用性，在信陽某一工地設(shè)立軟土及砂層土質(zhì)實驗區(qū)，布置不同形式的擠密砂樁試驗方案，對加固前后的地基進(jìn)行試驗，通過對試驗前后的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，以分析擠密砂樁的適用性及樁體的合理布置。通過試驗分析可知，對軟土進(jìn)行地基處理后，地基的承載力有所增加；對砂層地基進(jìn)行處理后，地震液化問題得到一定的改善。結(jié)合處理效果與經(jīng)濟技術(shù)比選，選擇出合適的試驗方案，為今后擠密砂樁在此種地基條件的適用提供一定的參考。

軟土地基；砂層地基；擠密砂樁；地基承載力；地震液化

0 引言

軟土地基及砂層土質(zhì)地基是建筑工程中較常見的地基形式。軟土地基含水率高、強度低、壓縮性較高，故地基承載力較差且易產(chǎn)生較大的沉降。砂層土質(zhì)地基穩(wěn)定性較差，在地震作用下易產(chǎn)生液化。由于軟土地基及砂層土質(zhì)地基具有上述特性，為了使工程質(zhì)量安全達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，必須對地基進(jìn)行加固處理。常用的軟土地基處理方法有∶排水固結(jié)法、強夯法、置換法、深層攪拌法、高壓噴射注漿法等，砂層地基處理方法有∶強夯法、深層攪拌法以及振沖法。本次試驗為了研究分析擠密砂樁在軟土地基及砂層地基的適用性問題，通過在試驗區(qū)典型地基上布置不同的試驗方案并對試驗前后的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，并考慮經(jīng)濟及強度要求，選出合適的試驗方案。試驗結(jié)果可為今后擠密砂樁更大范圍的應(yīng)用提供一定的參考。

1 試驗概述

1.1 試驗場地

本次試驗場地選在河南省信陽市某一工地施工范圍內(nèi)，施工范圍內(nèi)有兩部分典型性地基，分別定義為第一階地和第二階地。第二階地上覆第四系上更新統(tǒng)（Q3）地層，厚度13～18.70 m，具有二元結(jié)構(gòu)；下部由礫石層和砂層組成，厚度1.50～8 m；砂層為灰黃或灰白色，由下往上顆粒由粗變細(xì)（以粗砂為主，上部近中細(xì)砂，最厚可達(dá)5 m，下部為含礫粗砂），從北向南逐漸增厚。第一階地上覆上更新統(tǒng)和全新統(tǒng)地層，具二元結(jié)構(gòu)，總厚度11～16 m；下部透水層由礫石層（Q3）和砂層（Q1 4）組成，厚度6～12 m；砂層、礫石層遍布于整個階地下部，為灰黃或灰白色，由上往下顆粒由細(xì)變粗，上部為中細(xì)砂，下部為粗砂、礫質(zhì)粗砂。上部由低液限粘土組成，多呈黃色，厚2～9 m。該區(qū)地下水主要表現(xiàn)為潛水，水位高程73～76 m。

1.2 試驗?zāi)康?/p>

根據(jù)工程地質(zhì)報告可知，在壩基第二階地存在Q4極軟土層，排水固結(jié)條件差，在壩基第一階地液化等級為中等～嚴(yán)重液化深度7～10 m。故需對此范圍內(nèi)的地基進(jìn)行地基處理，用于固結(jié)排水作用以及地震液化處理。

20世紀(jì)50年代，擠密砂樁在國內(nèi)外已得到較廣泛的應(yīng)用，且對地基加固處理效果較為顯著。但是此方法主要用于擠密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、雜填土等地基，對于在軟土地基及砂層地基上的應(yīng)用，還有待進(jìn)行深入的研究。

本次試驗將擠密砂樁分別應(yīng)用在軟土地基及砂層地基上，分別設(shè)置不同的擠密砂樁直徑、樁間距、施工方法，通過測試試驗前后的參數(shù)，對比分析擠密砂樁對地基處理的效果，選用最合適的參數(shù)進(jìn)行地基加固，為以后的地基處理提供一定的依據(jù)。

1.3 試驗方案

在施工區(qū)典型性地基范圍內(nèi)分別選取一部分作為試驗區(qū)，分別為1#試驗區(qū)和2#試驗區(qū)。

1#試驗區(qū)為軟土地基，分別布置方案一：樁徑0.80 m、間距3.00 m；方案二：樁徑0.50 m、間距1.50 m；方案三：樁徑0.50 m、間距2.00 m；方案四：樁徑0.50 m、間距2.50 m的砂樁，施工方法采用振沖法和振動沉管法兩種。樁徑0.80 m砂樁采用振沖法，樁徑0.50 m砂樁采用振動沉管法。

為了分析擠密砂樁密實度，試驗后在1#試驗區(qū)隨機抽取不同樁徑、不同樁間距的9根擠密砂樁樁體進(jìn)行重型動力觸探試驗，樁體編號及位置如表1所示。

2#試驗區(qū)為砂層地基，分別布置方案一：樁徑0.80 m、間距3.00 m；方案二：樁徑0.50 m、間距1.50 m；方案三：樁徑0.50 m、間距2.00 m的砂樁，施工方法采用振沖法和振動沉管法兩種。樁徑0.80 m砂樁采用振沖法，樁徑0.50 m砂樁采用振動沉管法。

表1 1#試驗區(qū)重型動力探測探點位置表

在2#試驗區(qū)3種方案區(qū)域加固前與加固后各布置4個標(biāo)準(zhǔn)貫入原位試驗孔，以進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗，用于測試砂層液化狀態(tài)。

2 1#試驗區(qū)結(jié)果分析

1#試驗區(qū)選取的9個樁點進(jìn)行樁體重型動力觸探檢測，檢測結(jié)果如表2所示。

振沖法是采用邊振邊沖聯(lián)合方式將振搗器沉入地基中，然后填入粗砂，振搗加固，達(dá)到密實度要求后再提升振搗器，反復(fù)進(jìn)行上述步驟，直至形成一個擠密樁體。從表2可以看出，采用振沖法施工的8號9號實驗孔整體呈現(xiàn)為松散狀，這是因為樁體材料粒徑較細(xì)，當(dāng)受到高壓水的反沖作用時砂顆粒呈懸浮狀態(tài)，因此不能形成擠密的樁體。

從表2可以看出，采用振動沉管法施工的1#到7#試驗樁樁體密實度均優(yōu)于8#～9#試驗樁；樁徑0.50 m，間距1.50 m的擠密砂樁2.00 m以下都達(dá)到了稍密的狀態(tài)，樁徑0.50 m，間距2.00 m的擠密砂樁2.50 m以下基本達(dá)到稍密的狀態(tài)，樁徑0.50 m，間距2.50 m的擠密砂樁3.00 m以下出現(xiàn)稍密的狀態(tài)，但整體密實度較差。由上述分析可知，樁間距越小，出現(xiàn)稍密狀態(tài)的深度越小，整體密實度越好。采用振動沉管法施工的擠密砂樁，間距越小，其密實度越好，但是從經(jīng)濟角度考慮，此次試驗最佳方案為采用振動沉管法施工，樁徑0.50 m，樁間距2.00 m。

表2 樁體重型動力觸探檢測結(jié)果表

3 2#試驗區(qū)結(jié)果分析

2#試驗區(qū)3種方案各選取4個點進(jìn)行加固前和加固后的貫入試驗，三個方案結(jié)果如表3所示。

地震液化是指少粘性土受地震力作用后，土體強度迅速降低，使土體像液體一樣流動或噴出地面，成為液化地基。對于此類土，可通過置換土質(zhì)，或者對土質(zhì)進(jìn)行加密的方法進(jìn)行處理，而通常是采用土質(zhì)加密的方法進(jìn)行處理。由于2#試驗區(qū)存在地下承壓水，極易出現(xiàn)地震液化問題，因此必須對砂層地基進(jìn)行加固。從表3可以看出，采用振沖法施工的方案一，加固前后貫擊數(shù)變化不大且有些部位還有所減小，這是因為砂土的流動性較大，采用振沖法施工沒有達(dá)到防止地震液化的要求。采用振動沉管法施工的地基，加固后貫擊數(shù)與原狀土的標(biāo)貫擊數(shù)相比較有了大幅度的提高，且通過對比分析可以看出，間距1.50 m和間距2.00 m加固后貫擊數(shù)基本一致，考慮到經(jīng)濟因素的情況下，方案三優(yōu)于方案二。雖然加固后的地基條件有所改善，但是經(jīng)過分析計算以及修正處理，有一部分?jǐn)D密砂樁樁間土尚未全部達(dá)到設(shè)計要求消除砂層地震液化的效果。

表3 2#試驗區(qū)結(jié)果數(shù)據(jù)表

表3 2#試驗區(qū)結(jié)果數(shù)據(jù)表（續(xù)）

4 試驗結(jié)論

通過在典型的軟土地基及砂層地基上進(jìn)行試驗，并對試驗數(shù)據(jù)對比分析，對擠密砂樁在軟土地基及砂層地基適用性有了一些初步的了解。擠密砂樁對于軟土地基加固及砂層土質(zhì)防地震液化都有一定的作用，通過經(jīng)濟技術(shù)比選，1#試驗區(qū)相對最佳試驗方案三：樁徑0.50 m，樁間距2.00 m；2#試驗區(qū)相對最佳試驗方案三：樁徑0.50 m，樁間距2.00 m。此次試驗為以后擠密砂樁更大范圍的應(yīng)用提供了一定的參考。但在試驗的同時也出現(xiàn)了一定的問題：軟土地基加固后擠密砂樁上下密實度差別較大，部分出現(xiàn)不密實；砂層地基加固后部分未達(dá)到防止地震液化的要求；這為今后更深一步的研究提供了方向。

［1］王廣月，王盛桂，付志前.地基基礎(chǔ)工程［M］.北京：水利水電出版社，2010.

［2］丁士昭，商麗萍.建筑工程施工管理與實務(wù)［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

［3］樓曉明，于志強，徐士龍.振沖法的現(xiàn)狀綜述［J］，土木工程與管理學(xué)報，2012，29（3）：61-66.

［4］牛瑞利.砂土地震液化及其防治［J］，山西建筑，2005，31（24）∶114-115.

編輯：左英勇

TU471.8

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1673-8853（2017）06-0064-03

2017-04-03