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(qiáng)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(wèn)題。在軟弱土地基上的建筑物往往會(huì)出現(xiàn)地基強(qiáng)度和變形不能滿足設(shè)計(jì)要求的問(wèn)題，因而常常需要采取措施，進(jìn)行地基處理。處理的目的是要提高軟弱地基的強(qiáng)度，保證地基的穩(wěn)定，降低軟弱土的壓縮性，減少基礎(chǔ)的沉降和不均勻沉降。目前針對(duì)軟弱地基的不同構(gòu)成有很多不同的處理方法，本文結(jié)合工程實(shí)踐，對(duì)用松木樁處理軟弱地基的問(wèn)題作一些探討。關(guān)鍵詞：地基處理松木樁施工軟弱地基的種類及常見(jiàn)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(fù)雜的成因造成了它們?cè)谖锢砹W(xué)性能上的復(fù)雜性，它們的共同特點(diǎn)是承載力低、壓縮性高。目前對(duì)厚度較大的軟弱地基一般采用各類鋼筋混凝土樁進(jìn)行處理，對(duì)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(xué)灌漿或堆載預(yù)壓等方法處理。各種處理方法都有較強(qiáng)的針對(duì)性，處理方法選擇是否合理，直接影響到建筑物的設(shè)計(jì)是否安全和節(jié)約。在實(shí)際工程中，松木樁處理軟弱地基的問(wèn)題較少提及，筆者認(rèn)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(fèi)用也較為經(jīng)濟(jì)合理。用松木樁處理地基的實(shí)例在實(shí)際工程中軟弱地基普遍存在，對(duì)于一些橋梁支架基礎(chǔ)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(jiǎn)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(shí)代、成因及巖性不同，自上而下分為人工填土和耕土（Qml，層號(hào)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(gòu)型式和荷載分布及支架工程對(duì)地基的要求，并參照專家論證會(huì)的地基處理意見(jiàn)，支架地基基礎(chǔ)采用松木樁基礎(chǔ)。2、松木樁的設(shè)計(jì)計(jì)算

根據(jù)鉆孔資料，堤基土（巖）按其時(shí)代、成因及巖性不同，自上而下分為人工填土和耕土（Qml，層號(hào)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(gòu)型式和荷載分布及支架（1）樁身及其布置設(shè)計(jì)計(jì)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(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)單樁荷載試驗(yàn)確定，對(duì)于初步設(shè)計(jì)報(bào)告階段，可按以下列公式估算：；式中：——樁的周長(zhǎng)，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(shí)，應(yīng)驗(yàn)算軟弱下臥層的強(qiáng)度，可按下式驗(yàn)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(fù)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(duì)條形基礎(chǔ)，Pz值可按下式簡(jiǎn)化計(jì)算：式中：b——基礎(chǔ)底面寬度(m);Pk——基礎(chǔ)底面壓力設(shè)計(jì)值(kPa);Pc——基礎(chǔ)底面處土的自重壓力(kPa);z——基礎(chǔ)底面至軟弱下臥層頂面的距離(m);θ——復(fù)合地基壓力擴(kuò)散角,由《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)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(jì)算：式中：fak——地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值(kPa);ηb、ηd——基礎(chǔ)寬度和埋深的地基承載力修正系數(shù);γ——基礎(chǔ)底面以下土的重度,地下水位以下取浮重度(kN/m3);γm——基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度,地下水位以下取浮重度(kN/m3);d——基礎(chǔ)埋置深度(m)。根據(jù)以上公式，下臥層強(qiáng)度驗(yàn)算成果見(jiàn)表3。表3下臥層強(qiáng)度驗(yàn)算成果表計(jì)算項(xiàng)目單位特征參數(shù)備注基礎(chǔ)底面壓力PkkPa131基礎(chǔ)底面處土的自重壓力PckPa7.52下臥層地基承載力標(biāo)準(zhǔn)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(fù)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(qiáng)度滿足要求。（4）復(fù)合地基沉降量計(jì)算根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2002），復(fù)合地基的變形包括松木樁復(fù)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(fù)合土層的壓縮變形s1按下式計(jì)算：S1=Esp=mEp+式中：Pz—松木樁復(fù)合土層頂面的附加壓力值，（Kpa）；Pzl—松木樁復(fù)合土層底面的附加壓力值，（Kpa）；Esp—松木樁復(fù)合土層的壓縮模量，（Kpa）；Ep—松木樁的壓縮模量，?。?00～120）fcu（Kpa）；Es—樁間土的壓縮模量，（Kpa）。根據(jù)以上公式，松木樁復(fù)合土層壓縮變形s1計(jì)算成果見(jiàn)表4。表4松木樁復(fù)合土層壓縮變形s1計(jì)算成果表計(jì)算項(xiàng)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(fù)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(yīng)力值底面的附加壓力值PzkPa144.16松木樁復(fù)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(jì)算：S式中：S—地基最終變形量，（mm）；S/—按分層總和法計(jì)算出的地基變形量（mm）；Ψs—沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)；

n—地基變形計(jì)算深度范圍內(nèi)所劃分的土層數(shù)；p0—對(duì)應(yīng)于荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合時(shí)的基礎(chǔ)底面處的附加壓力(kPa)；Esi—基礎(chǔ)底面下第i層土的壓縮模量，(MPa)；zi,zi-1—基礎(chǔ)底面至第i層土、第i-1層土底面的距離(m)；ai,ai-1—基礎(chǔ)底面計(jì)算點(diǎn)至第i層土、第i-1層土底面范圍內(nèi)平均附加應(yīng)力系數(shù)。樁端下未加固土層各層沉降量計(jì)算見(jiàn)表5表5樁端下未加固土層各層沉降量計(jì)算巖性平均層厚（m）壓縮模量（MPa）各層沉降量(mm)累計(jì)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(fù)合地基總沉降量復(fù)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(jì)效果分析根據(jù)建筑預(yù)算定額，φ20cm的松木樁4m長(zhǎng)每根樁工料費(fèi)為237元／根，總費(fèi)用2629*237=62.3萬(wàn)元。若采用水泥攪拌樁，費(fèi)用為1980*11*32=63.4萬(wàn)元，考慮到水泥攪拌樁需28天等強(qiáng)，且不能達(dá)到本項(xiàng)目工期要求，故不予采用；若用換土墊層則需3100*10*20=62萬(wàn)元，并且因本項(xiàng)目臨近巢湖，地下水位較高，且淤泥深度達(dá)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(yīng)條件根據(jù)在軟土地基上工程建設(shè)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，軟土地基的設(shè)計(jì)之前必須認(rèn)真進(jìn)行工程地質(zhì)勘察和土工試驗(yàn)。只有查清土層和土質(zhì)的情況，才能正確地進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工；再者，必須從場(chǎng)地的土層和土質(zhì)的特點(diǎn)出發(fā)，對(duì)地基與基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)、施工及使用等方面進(jìn)行綜合考慮，通過(guò)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(shí)較為適宜用松木樁處理，為了便于打樁，樁長(zhǎng)不宜超過(guò)4m。作端承樁時(shí)，為了保證樁尖能進(jìn)入持力層，上部可先開(kāi)挖至基礎(chǔ)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(xì)菌對(duì)其的腐蝕，價(jià)格也較為便宜。松木樁適宜在地下水以下工作，對(duì)于地下水位變化幅度較大或地下水具有較強(qiáng)腐蝕性的地區(qū)，不宜使用松木樁。實(shí)踐證明，短木樁處理軟弱地基時(shí)，有施工方便、經(jīng)濟(jì)效益明顯的優(yōu)點(diǎn)，它可避免大量的土方開(kāi)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(jì)和技術(shù)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(xiàn)1、地基處理手冊(cè)編寫(xiě)委員會(huì)，地基處理手冊(cè)，第二版，北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，20002、葉觀寶編著，地基加固新技術(shù)，第二版，北京：機(jī)械工