多层建筑物地基的加固振冲挤密碎石桩的应用探讨.doc

多层建筑物地基的加固振冲挤密碎石桩的应用探讨 于世见 曹金玲 利用振冲器的振动和压力水的冲击力的共同作用，在软弱地基中成孔后填入一定的碎石，经过振动挤密而成为碎石桩，并与桩间土共同工作形成复合地基来加固软弱地基，这在低层工程中是常用的处理方法之一，工程实践也证明了这是可行和经济的。但这种方法应用到处理多层（十层左右）建筑的地基中是否可行，是值得探讨的。 从振冲挤密碎石桩的作用机理来看，这种方法应用到多层建筑的地基处理上是完全可行的。由于振冲器的强烈振动作用，桩周围的土质在一定范围内得到不同程度的挤密和振实，从而形成由碎石桩和土体共同作用而构成的复合地基，起到加固地基的作用。在振冲器的强烈振动作用下，桩周围的土围绕以桩为中心向外不同程度的形成三个区，即振实区、挤压区、压密区。在这三个区中，振实区受到振冲器反复振动和侧向挤压作用，原状土的结构受到破坏，孔隙水渗出液化后，土颗粒排列紧密，且随着固结时间的增长而更加密实。挤压区振冲作用于减小，但仍受一定程度的挤压和振动，而以挤压作用为主。压密区主要受振冲器的水平振动和侧向压力衰减后的振动压力作用，土颗粒有一定程度的压密。压密区之外是受影响不大的弹性区。虽然随着土质的不同三区范围的大小有所变化，但振冲器的作用机理是一样的。所施加的碎石等填料，主要是充实振实区，形成多根碎石桩体和其它区的土体构成复合地基，起到加固地基的作用。 振冲挤密碎石桩与桩间土所构成的复合地基，一般可将原地基承载力提高1.5-2倍，沉降量减少1/3-2/3。这是由于碎石桩的压缩模量比土大的多，地基反力所产生的应力向桩体集中，形成波形分布，桩体应力大，桩间土应力小。故而碎石的刚度比其周围土大的多，因此，地基中的应力将按材料刚度的大小重新分布。这样，碎石桩集中承担了大部分荷载，减小了土所承担的压力。同时，随着复合地基的刚度和稳定性的增加，复合地基的承载力大提高，使压缩量减少。 通过以上分析可以看出，利用振冲器挤密碎石桩加固多层建筑物的软弱地基是可行的，也是经济的。现将实际应用的一工程介绍如下。 该工程占地面积900余平方米，主楼10层，局部11层，高30米。Ⅰ类建筑，安全等级为一级，地基基本烈度为六度，地质情况详见表二。 根据地质报告的建议和工程实际的要求，决定采用振冲挤密碎石桩来加固地基，使其地基承载力由原110Kpa提高到200Kpa。并依据地质报告，确定采用第三层粉质粘土为持力层。此层底界标高在45.15-45.82米。根据标贯试验，该层属中压缩性土，地下水位在2.3米左右。 梅花形布桩桩距1.44×1.05米，桩径Φ600mm，石子粒径2-４cm，平均桩长8米。 计算采用以下公式： R复={[R]×K×tg2(45+Φ/2)×Ac+[R]×K×As}/A 式中： [R]：原地基土承载力。（Kpa） Ｋ：挤密后桩间土强度增长系数，根据理论和经验一般取1.3-1.5。 Ac:碎石桩截面面积。（M2） As:单元桩间土截面积。（M2） Ａ：单元面积。（M2） Φ：碎石桩的内摩擦角。根据试验或实际经验，一般取38度。 因此： R复={110×1.3×tg2(45+38/2)×0.2826+110×1.3×1.2294}/1.512 =228.63KpaR计=200 Kpa 由此可见,布桩形式和设计的桩径等均符合设计要求。 本工程地基处理完成后，进行了测试，共测试了五组，检测结果如下： 试1桩：桩允许承载力280Kpa，桩间土允许承载力160Kpa。 复合后允许承载力值f=200Kpa,压缩模量Esp=13Mpa。 试2桩：桩允许承载力280Kpa，桩间土允许承载力160Kpa。 复合后允许承载力值f=200Kpa,压缩模量Esp=13Mpa。 试3桩：桩允许承载力220Kpa，桩间土允许承载力180Kpa。 复合后允许承载力值f=193Kpa,压缩模量Esp=20Mpa。 试4桩：桩允许承载力280Kpa，桩间土允许承载力160Kpa。 复合后允许承载力值f=200Kpa,压缩模量Esp=13Mpa。 试5桩：桩允许承载力280Kpa，桩间土允许承载力180Kpa。 复合后允许承载力值f=213Kpa,压缩模量Esp=18Mpa。根据JGJ79-91建筑地基处理技术规范附录——复合地基载荷试验要点规定，试验点的数量不应少于3点，当满足其极差不超过平均值的30%时，可取平均值为复合地基承载力标准值，所以，通过检测结果也可以看出，利用振冲挤密碎石桩处理多层建筑物的地基，完全符合有关规范规定的，是切实可行的。试桩荷载与沉降关系详见表一。 振冲挤密碎石桩对桩周围土的挤密和对松散或软弱土的置换，能很好地提高地基承载力，就本工程而言，强度提高了65%以上。并且由于振冲挤密碎石桩对地基的挤密作用，可提高液化土层的有效上覆