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，工程實踐也證明了這是可行和經(jīng)濟的。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。由于振沖器的強烈振動作用，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，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。在振沖器的強烈振動作用下，樁周圍的土圍繞以樁為中心向外不同程度的形成三個區(qū)，即振實區(qū)、擠壓區(qū)、壓密區(qū)。在這三個區(qū)中，振實區(qū)受到振沖器反復(fù)振動和側(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)時間的增長而更加密實。擠壓區(qū)振沖作用于減小，但仍受一定程度的擠壓和振動，而以擠壓作用為主。壓密區(qū)主要受振沖器的水平振動和側(cè)向壓力衰減后的振動壓力作用，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，但振沖器的作用機理是一樣的。所施加的碎石等填料，主要是充實振實區(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，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)濟的?，F(xiàn)將實際應(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，安全等級為一級，地基基本烈度為六度，地質(zhì)情況詳見表二。根據(jù)地質(zhì)報告的建議和工程實際的要求，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)報告，確定采用第三層粉質(zhì)粘土為持力層。此層底界標高在45.15-45.82米。根據(jù)標貫試驗，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）：擠密后樁間土強度增長系數(shù)，根據(jù)理論和經(jīng)驗一般取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)試驗或?qū)嶋H經(jīng)驗，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=200 Kpa由此可見,布樁形式和設(shè)計的樁徑等均符合設(shè)計要求。本工程地基處理完成后，進行了測試，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)合地基載荷試驗要點規(guī)定，試驗點的數(shù)量不應(yīng)少于3點，當滿足其極差不超過平均值的30%時，可取平均值為復(fù)合地基承載力標準值，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。振沖擠密碎石樁對樁周圍土的擠密和對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，強度提高了65%以上。并且由于振沖擠密碎石樁對地基的擠密作用，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)濕度密度孔口標高取土深度米厚度米層底標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