某项目碎石桩复合地基承载力分析

马 祥

(山西省建筑科学研究院，山西太原 030001)

某项目碎石桩复合地基承载力分析

马 祥

(山西省建筑科学研究院，山西太原 030001)

对碎石桩作了简单介绍，结合工程实例，对某工程进行了两次碎石桩试桩的检验，说明了碎石桩成孔工艺的不同对地基处理效果也不同，同时说明在软土地基尤其是在液化场地的软土地基，采用碎石桩可以有效地处理场地液化问题，同时提高复合地基承载力。

碎石桩，复合地基，施工工艺

1 概述

碎石桩，顾名思义是在进行复合地基处理时，以碎石等粗颗粒砂石为主要原材料，进行地基处理的一种方案。碎石桩按其桩体材料划分属于散体桩，即无粘结强度的散体材料构成桩体。

碎石桩由于其是散体桩的一种，一般按工艺可分为干法成孔碎石桩和湿法成孔碎石桩，干法和湿法的主要区别在于成孔的工艺不同，在无水的条件下通过振动、锤击等方法成孔统称为干法;而湿法主要工艺是在施工过程中采用边振动边加水冲的成孔工艺。

我国于1977年开始引入振冲法碎石桩工艺，至今已有几十年的历史，该方法也在我国各个建筑领域得到了广泛的应用。随着时间的发展，以及现代工艺技术水平的提高，从成桩工艺到桩体材料都进行了很大的改进。各种干法碎石桩施工技术蓬勃发展，与湿法碎石桩并存，是碎石桩技术发展的特色之一。碎石桩目前一般主要用于处理软弱地基土，尤其是液化场地的软弱地基土，它不仅具有提高承载力的功能，而且能够提供液化排水通道，有效的处理场地地基土液化。

2 工程简介

2．1工程概况

拟建的某工程地上为框架结构，梁板式筏形基础，地上6层。考虑该建筑的结构形式，结合场地地勘报告，场地地面以下为饱和粉土，场地经计算液化等级为严重，同时，由于该建筑没有地下室，基础开挖后基底位于填土层或粉土层，地基承载力不够，故综合分析拟采用振冲挤密碎石桩，在工程桩施工前，在场地内先进行试桩。

2．2 地质情况

根据地勘报告桩长深度范围内土层特征分述如下：

第①层填土(Q2mL4)：分为两个亚层。第①-1层杂填土(Q2mL4)：杂色，堆积物成分主要为灰渣、砖块、砖屑卵石、碎石等，松散状态，具有高压缩性。平均层厚0．70 m。第①-2层素填土(Q2mL4)：黄褐色，含云母、氧化物、砖屑、煤屑、姜石，湿，稍密，中等～高压缩性。平均层厚0．90 m。

第②层粉土(Q1al4)：黄褐色，含云母、氧化物，夹有粉细砂薄层，湿，中密～密实，中等压缩性，摇振反应迅速，无光泽反应，干强度低，韧性低。实测标贯击数介于2．5击～4．0击，平均值N= 3．2 击。平均层厚2．0 m。

第③层粉土(Q1al4)：褐黄色，含云母、氧化物，夹有粉细砂薄层，湿，中等压缩性，密实，摇振反应迅速，无光泽反应，干强度低，韧性低。实测标贯击数介于2．7击～3．8击，平均值N=3．0击。平均层厚2．64 m。

第④层粉土(Q1al4)：褐黄色，含云母、氧化物，夹有细砂薄层，湿，中等压缩性，密实，摇振反应迅速，无光泽反应，干强度低，韧性低。实测标贯击数介于4．0击～9．0击，平均值N=6．3击。平均层厚2．44 m。

第⑤层粉土(Q1al4)：褐红～褐黄色，含云母、氧化物，夹有粉质黏土薄层，湿，中等压缩性，密实，摇振反应迅速，无光泽反应，干强度低，韧性低。实测标贯击数介于3．0击～8．0击，平均值N= 5．8 击。平均层厚 4．56 m。

第⑥层粉质粘土(Q1al4)：褐红～褐黄色，含云母、氧化物，夹有粉土、粉细砂薄层，可塑～软塑状态，中等压缩性，无摇振反应，光泽反应稍有光泽，干强度中等，韧性中等。实测标贯击数介于11．0 击 ～15．0 击，平均值 N=12．7 击。平均层厚3．9 m。

3 试桩情况

3．1 试桩概况

本建筑工程桩施工前，在场地内先进行3组试桩，根据场地地勘情况，确定拟施工的碎石桩试桩桩径为400 mm，桩间距为1．0 m，正方形布桩，有效桩长8．5 m，要求处理后地基承载力特征值达到130 kPa，液化指数小于4。试桩施工工艺采用振动水冲法成孔，属于湿法工艺。

3．2 试桩结果

试桩正方形布置，每组试桩为9根，3组试桩共27根，试桩检验是对复合地基最中间的试桩进行检验，检验共分两部分，一部分是对3组试桩进行单桩复合地基静载荷试验，判断其承载力是否满足要求;另一部分是对3组试桩桩间土进行标准贯入试验，通过标贯击数确定其液化处理效果是否满足要求。

3．2．1 单桩复合地基承载力检验

本次试桩检验采用以下检验方案：

1)反力提供方式。

采用压重平台反力装置。

2)试验设备。

a．提供试验所需配重不小于1 000 kN;

b．100 t手动千斤顶2台;

c．50 mm高精度百分表8只;

d．0．4级精密压力表2只;

e．基准梁4根，基准桩8根;

f．正方形钢筋混凝土承压板两块(边长1．0 m)。

3)试验目的。

检测复合地基承载力是否满足设计要求。

4)试验加载装置。

采用油压千斤顶加载。

5)荷载用放置于千斤顶上的压力传感器测定油压，复合地基沉降采用位移传感器测量。

6)试验加载方式。

采用慢速维持荷载法，即逐级加载，每级荷载达到相对稳定后加一级荷载，直至满足终止加载条件之一，然后分级卸载到零。

7)加卸载与沉降观测。

a．加载分级：每级加载为26 kPa，具体分级见表1。

b．观测沉降：每加一次荷载，在加载前后各读记承压板沉降量一次，以后每0．5 h读记一次。

c．沉降相对稳定标准：当1 h内沉降量小于0．1 mm，即可加下一级荷载。

d．卸载与卸载沉降观测：卸载分五级等量进行。每卸一级，间隔0．5 h，读记回弹量，待卸完全部荷载后间隔3 h读记总回弹量。

表1 加载分级表 kPa

本次试验满足终止加载条件第c条：当达不到极限荷载，而最大加载压力已大于设计要求压力值的2倍。

3组试桩单桩复合地基静载荷试验结果见表2。

表2 3组试桩单桩复合地基静载荷试验结果表(一)

根据3组工程桩的单桩复合地基静载荷试验结果，其平均值69．3 kPa，极差39 kPa，极差大于平均值的30%。根据《建筑地基处理技术规范》相关规定，该复合地基承载力特征值无法评价。

3．2．2 液化处理效果检验

3组试桩的桩间土液化处理效果检验见表3。

表3 液化处理效果检验表(一)

根据3个标准贯入试验孔试验结果，依据GB 50011—2001建筑抗震设计规范(2008年版)相关规定计算：在碎石桩处理深度范围内液化指数最大值为6．79，最小值为4．70，平均值为5．89，液化指数均大于5，小于15，不满足设计要求。

4 二次试桩情况

4．1 试桩概况

第一次试桩完成后，由于处理效果很不满意，不仅液化没有处理好，而且地基承载力也没有提高。考虑该种施工工艺在本场地无法达到预期的处理效果，故必须进行2次试桩，且要更换施工工艺，考虑以前试桩采用湿法振动水冲成孔，二次试桩采用振挤干法工艺成孔。

二次试桩桩身参数不变，桩间距、布桩方式、有效桩长仍然同上一次试桩，仅将成孔工艺由湿法振动水冲成孔改为振动挤密干法成孔。检验方法也同前一次试桩，分为两部分，对复合地基承载力和桩间土处理效果进行检测。

4．2 试桩结果

1)承载力检验结果。

3组试桩单桩复合地基静载荷试验结果如表4所示。

表4 3组试桩单桩复合地基静载荷试验结果表(二)

根据3组工程桩的单桩复合地基静载荷试验结果，其平均值130 kPa，极差0 kPa，极差不大于平均值的30%。根据《建筑地基处理技术规范》相关规定，取130 kPa为该复合地基承载力特征值，满足要求。

2)液化处理效果检验。

3组试桩的桩间土液化处理效果检验见表5。

表5 液化处理效果检验表(二)

依据GB 50011—2001建筑抗震设计规范(2008年版)相关规定计算：在碎石桩处理深度范围内液化指数最大值为1．76，最小值为1．23，平均值为1．52，液化指数均大于0，小于5，满足要求。

5 结语

1)碎石桩工程桩施工前，应该在场地内部进行试桩，试桩满足要求后方可进行工程桩施工。如试桩不满足要求，应及时调整施工工艺。

2)应根据场地地基土情况等因素综合分析确定碎石桩成孔工艺，不当的施工工艺无法达到理想的处理效果。

3)在软土地区，尤其是承载力较低且液化场地选择碎石桩来提高承载力且处理液化，是非常有效的手段。

［1］赵明华，姚琪阳，陈昌富，等．碎石桩复合地基模型试验［J］．公路，2003(9):13-17．

［2］吴廷杰，杨志红．干振碎石桩的特性和设计计算研究［J］．岩土工程学报，1996(10):55-58．

［3］张 定．碎石桩复合地基的作用机理分析及沉降计算［J］．岩土力学，1999(20):47-52．

On loading analysis of gravel pile’s composite foundation in some program

Ma Xiang

(Shanxi Academy of Architecture，Taiyuan 030001，China)

The paper has the brief introduction of the gravel pile，undertakes the two-time checking for the gravel pile trials by combining with engineering examples，indicates the foundation treatment effect differs along with the hole forming techniques of gravel piles，illustrates the gravel pile can effectively deal with the site liquefaction in its treatment and improve the loading capacity of the composite foundation with soft soil foundation of the liquefied site．

gravel pile，composite foundation，construction craft

TU473．11

A

10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2015.21.029

1009-6825(2015)21-0053-02

2015-05-16

马 祥(1981-)，男，工程师