淺析沉管碎石樁在砂性土地基中應(yīng)用

淺析沉管碎石樁在砂性土地基中應(yīng)用【摘要】碎石樁技術(shù)自50年代引進(jìn)我國后，在工業(yè)、交通、水利等建設(shè)工程中都得到了廣泛應(yīng)用。在軟弱地基中使用，有不少成功經(jīng)驗，也有達(dá)不到預(yù)期效果教訓(xùn)。本文通過沉管碎石樁在砂性土地基中應(yīng)用一例，閘明其在提高砂性土地基的承載力、減少地基變形和增強抗液化性能方面有著顯著效果?！娟P(guān)鍵詞】地基承載力承載力特征值沉管碎石樁粘性土液化地震烈度1、工程概況某電廠廠區(qū)地形平坦，其地基土系由河流歷次泛濫堆積形成。據(jù)鉆探資料在深度40m范圍內(nèi)地層可分為四層，自上而下為：第1—1層粘質(zhì)粉土：褐黃色，可塑，層厚5.5m，地基承載力特征值為100kPa。第1—2層粘質(zhì)粉土：黑灰色，可塑～軟塑，含有機質(zhì)成分，層厚5.0m，地基承載力特征值為90kPa。第2層粘性土：由粘土、粉質(zhì)粘土、粘質(zhì)粉土交互組成，可塑～軟塑，含有機質(zhì)，局部偶含貝殼碎石，層厚約4.1m，地基承載力特征值為100kPa。第3層粉細(xì)砂：黃褐色，稍密，一般厚度10.4～11.9m，地基承載力特征值為180kPa。第4層粘性土，以粘質(zhì)粉土和粉質(zhì)粘土為主，粘土次之，層厚約12m左右。由以上廠區(qū)地基土特性可知，其天然地基承載力較低，不能滿足電廠主要建筑物和附屬建筑物的要求，且第1層粘質(zhì)粉土在7度地震烈度時存在液化問題，因此決定地基加固處理，以達(dá)到提高承載力和消除液化的目的。結(jié)合實際情況，通過綜合比較，采取對廠區(qū)建筑物地基采用沉管碎石樁加固方案，在正式工程施工前，進(jìn)行了試樁及其效果檢驗，具體情況如下：2、試樁設(shè)計參數(shù)本場地沉管碎石樁采取正三角形布置，設(shè)計樁長12m，樁徑≥400mm，樁距為1.10m、1.30m和1.70m，三種樁距分別布置樁數(shù)為49根、49根和47根。設(shè)計要求填充碎石粒徑φ=20～40mm，地基土承載力f≥180(kPa)，ES≥15(MPa)。3、沉管碎石樁施工這種樁的施工過程是靠設(shè)備自重和振動沉拔機產(chǎn)生的激振力，以及由樁管通向孔底水的作用，使樁管沉入土中，將土體擠向樁管周側(cè)；同時樁管的振動能量以波的形式在土中傳播，使樁管周圍土振密。造孔后自下而上逐段填充碎石，邊填邊振邊拔管，逐段密實，直至地表。本工程施工擬定的主要機械設(shè)備和技術(shù)參數(shù)詳見下表1和下表2。在沉管碎石樁施工過程中，各試驗樁沿樁位周側(cè)普遍發(fā)生地面明顯下沉現(xiàn)象，說明在擠密與振作用下，土體加密效果較佳。表1機械設(shè)備參數(shù)設(shè)備名稱吊車振動沉管拔樁機裝料機樁管型號W200ADZ—8000ZL—50長14.4m規(guī)格50t90kw1m外徑325mm表2施工技術(shù)參數(shù)供水壓力(kPa)供水量(m3/h)填料粒徑(mm)填料量(m3/h)施工速率(m/min)2502020～400.170.84、加固效果檢驗與分析在成樁靜置45天后，我們采取標(biāo)貫、靜力觸探和載荷試驗三種原位測試手段對其進(jìn)行檢測，結(jié)果如下：(1)標(biāo)貫試驗表3標(biāo)貫試驗測試結(jié)果試區(qū)樁距1.10m樁距1.30m樁距1.70m地層編號1—11—221—11—221—11—22N63.5試前116116116試后262321221616139提高率(%)1362829126745117從上表3可明顯看出，不同樁距的樁加固后的地基土其標(biāo)貫擊數(shù)均有較大的提高，并表明樁間土加固效果隨樁距增加而減少。(2)載荷試驗本試驗在三個區(qū)各做了二個點的單樁復(fù)合地基載荷試驗，試驗埋設(shè)深度2.9m，圓形壓板直徑與樁距相等。各試驗點的測試結(jié)果如表4所示。1.1m區(qū)兩個試驗點的結(jié)果相差較大，分析原因認(rèn)為，E1點靠的邊樁，可能影響試驗成果，使數(shù)據(jù)偏小。表4載荷試驗結(jié)果試驗區(qū)1.1m區(qū)1.3m區(qū)1.70m備注點號E1E2E3E4E5E6加固前地基土載荷試驗的比例界限Po值為110kPaf(kPa)183.3293.3295.0280.0220206.5Eo(MPa)16.125.818.517.68.07.5注：f—復(fù)合地基承載力設(shè)計值；E0—復(fù)合地基變形模量。(3)綜合分析綜合上述檢測結(jié)果可見，不同樁距均明顯取得加固效果，提高幅值基本反映1m區(qū)＞1.3m區(qū)＞1.70m區(qū)；復(fù)合地基載荷試驗成果與天然地基土設(shè)計值110Pa相比，也有顯著提高，說明加固效果良好。從標(biāo)貫擊數(shù)成果分析，加固后樁間土的標(biāo)貫擊數(shù)僅有1點為9擊，其余都大于13擊，均大于液化臨界擊數(shù)6.5～7擊，加固后土層液化問題已全部清除。究其的因，主要是碎石樁形成了良好的豎向排水通道，也縮短了水平排水路徑，增強了排水效能，抑制了孔隙水壓力上升，使其不能增長或邊增長邊消散，從而有效地防止液化的產(chǎn)生，明顯地提高了樁間土承載力。5、效果評價發(fā)電廠運行20余年來，其實測最大沉降量65.2mm，最小沉降值5