楊飛鵬 張志霞

（西安市水利規(guī)劃勘測設計院 陜西西安 710054）

0 引言

水利工程大部分建在地質(zhì)條件復雜的河流地帶，河道基礎基本上為軟弱地基，修建水工建筑物時需對軟弱地基進行處理。常見的地基處理方法有換填法、置換法、排水固結法、灌漿法、振密（擠密）法等，根據(jù)不同地質(zhì)條件選擇合適的處理方法[1-3]。復合地基是采用兩種以上類型的地基處理方法進行地基處理，從而快速、高效地達到提高地基承載力、減少變形的要求，而多樁型復合地基以其適應性廣及可靠性好而得到了迅速地發(fā)展，適用于處理不同深度存在相對硬層的正常固結土，或淺層存在欠固結土、濕陷性黃土、可液化土等特殊土，以及地基承載力和變形要求較高的地基，為地基處理的發(fā)展帶來了重要的影響[3][4]。

1 地基處理方法

1.1 常見的復合地基方法

越來越多的復合地基處理方法在實際工程中廣泛的應用，而且也取得了良好的效果[5]。常見的復合地基方式有：砂石樁復合地基、水泥粉煤灰碎石樁復合地基、夯實水泥土樁復合地基、水泥土攪拌樁復合地基、旋噴樁復合地基以及多樁型復合地基等方式。但是由于地質(zhì)條件復雜，有時候地層分布不均勻，有固結土層、欠固結土層、濕陷性土層、液化土層等分布，故按照單一樁型形成的復合地基，有時難以滿足工程安全性能及投資控制需求。復合地基根據(jù)成樁增強體的材料性質(zhì)可以分為散體材料樁（比如砂石樁）和具有粘結強度的樁（如水泥土攪拌樁、水泥粉煤灰碎石樁），散體材料樁無粘結強度、無抗拉、無抗彎能力，有一定抗壓和抗剪能力；具有粘結強度的樁具有一定抗壓、抗剪能力，有一定的抗拉能力和抗彎能力。因此采用多樁型復合地基，可在一定程度上揚長避短，相對單一樁型復合地基具有一定的優(yōu)勢，更能實現(xiàn)“方案可行、安全可靠、經(jīng)濟性好、工期可控”。

1.2 常見的多樁型復合地基方法

多樁型復合地基是在單一樁型復合地基的技術基礎上發(fā)展成型的，雖然在實際工程中也逐漸得到重視和應用，但到目前為止，相關的理論研究還不夠完善，還不能完全滿足工程實踐的需求，分析計算方式也較不完善。

多樁型復合地基常采用長短樁組合、淺部處理和長樁組合、以及遇到特殊土層采用針對性較強的樁體與普通樁組合的方式。布樁方式采用正方形、長方形、三角形等，樁頂設置褥墊層，可分配樁與樁間土承擔上部荷載的比例。主要利用各樁型優(yōu)點達到提高基底軟土承載力的目的，柔性樁利用其經(jīng)濟性優(yōu)勢，固化表層軟土，提高淤泥質(zhì)土壓縮模量；剛性樁利用強度和長度優(yōu)勢，使基礎間接坐落于底部承載力較高土層，提高加固土層壓縮模量，減小上部建筑沉降量；淺部采用預壓、壓實、擠密等方法處理淺層地基，減小壓縮性及沉降量。

1）砂（碎）石樁與水泥土攪拌樁組成多樁型復合地基。砂石樁可處理液化土層，結合具有粘結強度的水泥土攪拌樁進行地基處理，在樁頂采用砂石褥墊層，厚度為較大樁體直徑的1/2。國內(nèi)已在山東省引黃濟青工程渠首揚水泵站—打漁張泵站、西安市清河郭靳路橋液壓壩等工程采用此種復合地基，見圖1。

圖1 碎石樁與水泥土攪拌樁多樁型復合地基示意圖

2）水泥土攪拌樁和預應力管樁或水泥粉煤灰碎石樁（CFG）組成多樁型復合地基。預應力管樁和CFG樁為高強度樁，主要作為持力基礎；水泥土攪拌樁造價較低，可固化表層淤泥軟土，提高承載力，減少沉降。國內(nèi)已在蕪湖市廣福電力排灌站等工程采用此種復合地基，見圖2。

圖2 水泥土攪拌樁與預應力管樁（或CFG 樁）多樁型復合地基示意圖

3）淺部夯實和長樁組合復合地基，對淺部存在軟土、工程性能差的土層進行夯實或擠密處理，使淺層地基加固，減少沉降，然后采用一定強度的長樁進行加固地基，使淺部和深層地基形成穩(wěn)定的復合地基，提高承載力，見圖3。

圖3 剛性長樁與淺部處理方式多樁型復合地基示意圖

1.3 多樁型復合地基計算方法

多樁型復合地基承載力特征值初步設計時，可采用《建筑地基處理技術規(guī)范》（JGJ79-2012）中公式估算：

1）對具有粘結強度的兩種樁組合形成的多樁型復合地基承載力特征值：

式中：m1、m2——樁1、樁2 的面積置換率（將具有粘結強度的水泥土攪拌樁作為樁1，將散體材料的沉管碎石擠密樁作為樁2）；

λ1、λ2——樁1、樁2 的單樁承載力發(fā)揮系數(shù)；

Ra1、Ra2——樁1、樁2 的單樁承載力特征值，kN；

Ap1、Ap2——樁1、樁2 的截面面積，m2；

β——僅由散體材料樁加固處理形成的復合地基承載力發(fā)揮系數(shù)，無經(jīng)驗時可取0.9～1.0；

fsk——處理后復合地基樁間土承載力特征值，kPa；

2）對具有粘接強度的樁和散體材料樁組合形成

的復合地基承載力特征值：

式中：β——僅由散體材料樁加固處理形成的復合地基承載力發(fā)揮系數(shù)；

n——僅由散體材料樁加固處理形成的復合地基的樁土應力比；

fsk——僅由散體材料樁加固處理后樁間土承載力特征值，kPa；

經(jīng)檢驗計算，《工程地質(zhì)手冊》[2]第五版中公式（8-5-92）有誤。

3）面積置換率m1、m2

按照《建筑地基處理技術規(guī)范》（JGJ79-2012）中7.9.7 章節(jié)描述，矩形和三角形布置樁的面積置換率計算均按公式（3）：

S1、S2——分別為縱、橫方向相鄰兩樁之間距離；

根據(jù)經(jīng)驗，有時實際現(xiàn)場地質(zhì)和施工條件比較復雜，不能完全按照規(guī)范中的矩形或三角形布置，則若沒有按照矩形或者三角形布置樁時，面積置換率依然按照7.1.5 章節(jié)計算公式：

式中：d——樁身平均直徑，m；

de——根樁分擔的處理地基面積的等效圓直徑。

1.4 復合地基檢驗

按照《建筑地基處理技術規(guī)范》（JGJ79-2012）中7.9.11 對多樁型復合地基的質(zhì)量檢驗規(guī)定，采用靜載荷試驗確定其地基承載力，檢驗數(shù)量不得少于總樁數(shù)量的1%，同時對散體材料的樁施工質(zhì)量檢驗，檢驗數(shù)量不少于其總樁數(shù)的2%，對具有粘結強度的樁完整性檢驗，數(shù)量不少于其總樁數(shù)的10%[1][6]。

2 結論與建議

1）多樁型復合地基處理水利工程的軟弱地基具有其獨特優(yōu)勢，可根據(jù)不同軟弱地基選擇針對性強的樁處理方式，節(jié)省時間、投資，增加處理效率。

2）在進行多樁型復合地基施工時，需考慮后施工的樁施工時對已施工的樁的影響，若有破壞或影響已施工樁的質(zhì)量，則對整個復合地基承載力會有較嚴重的影響，需進行重新評估，因此設計多樁型復合地基時，需合理布置兩種樁的位置及尺寸。

3）多樁型復合地基還需進一步在實踐中驗證，為設計提供參考依據(jù)，復合地基承載力檢驗時需嚴格按照規(guī)范執(zhí)行，同時應加強后期沉降觀測，保證工程安全。