黄土地区强夯法和桩基联合应用与研究

刘 坤 詹金林 何立军

采用强夯法来处理湿陷性黄土地基,已经越来越受到广大工程技术人员的关注。强夯法原理直观,设备简单,处理效果明显,经济实用,适用性广泛[1]。而桩基也是一种承载能力高,稳定性好的地基处理方法,但造价偏高。针对湿陷性黄土的特征,将两种地基处理方法结合应用,将是一种经济高效的地基处理方法。

黄土地区地基土的主要性质之一是湿陷性,强夯法能够较好的消除湿陷性,并提高浅层地基土的承载力及压缩模量。对于上部荷载比较大,其分布集中的重要性建(构)筑物基础则需要采用更可靠的地基处理方法——桩基,在湿陷性黄土地区,负摩擦力普遍存在,导致桩基外荷载增大,承载力减小,沉降增大,因此负摩擦力极大的限制了桩基的作用。而强夯能够很好的消除湿陷性,减小可能出现的负摩擦力,使桩基的作用得到很好的发挥。强夯和桩基的联合应用,不仅可以取得良好的加固效果,而且也能缩短桩长,减小桩径,取得较好的经济效益。

本文主要以甘肃某石油化工项目地基处理工程某区域的强夯与桩基的联合应用为例,在大量试验研究的基础上,讨论强夯处理后地基土中的桩基承载特性,为强夯与桩基的联合应用提供参考。

1 工程地质条件

场地位于我国最大的黄土塬——董志塬,原地形平坦、开阔,起伏不大。地面标高为1 350.00 m～1 361.30 m。地下水埋深一般为29.5 m～33.5 m左右,标高1 320.50 m～1 327.80 m之间。钻孔最大揭示深度40 m,揭示地层13层,①层粉质黏土(黑垆土)为Q4;②层～④层粉质黏土(马兰黄土)为Q3;⑤层～○13层粉质黏土(离石黄土上段)为Q2。勘探场区,湿陷性黄土的湿陷程度由上向下逐渐减弱,一直渐变为非湿陷性黄土。湿陷性黄土的底界埋深16 m左右,包含的地层为②,③,④,⑤粉质黏土,也就是说场地内湿陷性黄土为Q3的马兰黄土和Q2顶部的离石黄土。场地黄土的湿陷等级为Ⅱ级,湿陷类型为自重湿陷性黄土。

2 强夯前后地基土特性对比

通过对某区块强夯前后进行的静力触探和探井土工试验,试验数据对比曲线分析如图1～图3所示。

由图1～图3可以看出,夯后土层10 m内的锥尖阻力、侧摩阻力及湿陷性系数明显优于夯前,即:夯后地基承载力及压缩模量明显得到提高,湿陷性系数明显减小(≤0.015),湿陷性得到了很好的消除。

3 强夯后桩基静载试验

本次桩基检测是在3 000 k N◦m能级强夯地基上进行的,根据夯后检测测得有效加固深度(消除湿陷性深度)约为5 m。经过大量静载试验,得出结论如下:

1)强夯后地基中的桩基在试验中沉降较小(本次静载试验中,沉降约为4 mm～10 mm),比同等条件下非强夯地基中的基桩沉降要小得多。同时,我们又在浸水条件下进行了静载试验,发现浸水条件下桩的沉降稍大(大1 mm左右),但总体沉降也不大,可见强夯消除了一定深度土层的湿陷性,避免了负摩阻力的影响。2)在黄土地区大多数桩是摩擦型桩,桩的承载力中侧摩阻力占有很大的比例。强夯大大提高了桩的侧摩阻力,使得桩的承载力在同等条件下提高了30%～60%[2]。

4 结语

强夯法地基处理在黄土地区能够有效地消除一定深度土层的湿陷性,提高桩侧摩阻力,进而在一定程度上消除了负摩阻力对桩的不利影响,使桩的承载力得到了较大的提高。因此,在这个基础上可以优化桩基的设计,节约工程造价,且桩基和强夯的联合应用是一种经济高效的地基处理方法。

[1] 王铁宏.新编全国重大工程项目地基处理工程实录[M].北京:中国建筑工业出版社,2007.

[2] 薛 玉.强夯后黄土地基中桩的承载特性研究[D].西安:西安建筑科技大学硕士论文,2009:6.

[3] 张惠民.湿陷性黄土地区地基处理方法的选择[J].山西建筑,2009,35(22):97-99.