２０１３年第３期 第３９卷总第１７３期 ｈｕａｎ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａ￣ Ｓｉｃｌ・Ｊ芝材 姗 伽 蛳 饼 ・８３・ ２ｏ１３年６月 伽 ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２—４０１１．２０１３．０３．０４０ 振冲碎石桩应用实例分析 周 钦 （成都中集产业园投资开发有限公司，四川成都６１００３１） 摘要：某四层商业建筑地基土持力层范围内有不等 遍布，卵石埋藏较深，属明显的不均匀地基土。因此，拟 厚的粉质粘土、粉土、细砂、松散卵石等软弱层分布，该 软弱层不能满足上部荷裁和变形要求，采用振冲碎石桩法 加固地基土。本文详细论述了加固此地基的设计、施工及 检测，结论表明采用该方法能取得较好的地基加固处理效 果，满足设计要求。 关键词１振冲碎石桩；软弱层；地基加固；复合地基 中图分类号：ＴＵ４７３．１ ４ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１６７２—４０１１（２０１３）ｏ３—０ｏ８３—０２ １工程概况 某四层商业建筑位于成都市新都区某场地，建筑平面 ６３．８５×１６．０２（ｍ），场地地貌单元属岷江水系冲洪积Ｉ级阶 地…，场地平坦，地面高程介于４９６．５５—４９８．２７ ｍ之间， 根据钻探揭示，场地地层结构较简单，主要由第四系人工 堆积（Ｑ ）填土和第四系全新统冲积（Ｑ ）组成，其地 层由上至下为：①杂填土；②粉质粘土；③粉土；④细砂； ⑤中砂；⑥松散卵石；⑦稍密卵石；⑧中密卵石；⑨密实 卵石。如图１。 松散 ～鞲 ‘。———一／・ｉ ～ ’埤‘：，ｍ ｊ 。。．瑚 ——／ ｆ ／：： ———松散 ‘ —————Ｊ １０ １ ：ｔ。棚 一 ：－ ： ‘ ＼ ：鼍稍 毫 ｆ 、＇●一．＿‘ｌｎ ’５１０１５２ｏＮ＝＝：— 毫’＿ｏＤ Ｎ ： 二 ５ｌｏ 毒’ 兰∞Ｎ － ■— ｔ：聿＿．１ｉ 之Ｎ 。 同距 ２４．０ｏ ２ １０ ２０ ００ Ｊ图１工程地质剖面图 本工程场地抗震设防烈度为７度，设计基本地震加速 度值为０．１０ ｇ，设计地震分组为第三组，Ⅱ类建筑场地， 抗震设计特征周期值为０．４５ ｓ。由于地基土持力层范围内 有不等厚的粉质粘土、粉土、细砂、松散卵石等软弱层分 布，该软弱层不能满足上部荷载和变形要求，所处地基土 为填土厚、粉质粘土薄或缺失，粉土零星分布，液化细砂 作者简介：周钦（１９７５一），男，四川南溪人，硕士，工程师，主要从事建 筑设计及项目管理工作。 建物不能选用天然地基作基础持力层。本工程选用振冲碎 石桩加固处理后的复合地基作基础持力层。要求处理 后复合地基承载力特征值ｆ８ｐｋ≥２８０ ｋＰａ，复合地基变形模 量Ｅｏ＞１５ ＭＰａ。该振冲碎石加固处理方法，工艺成熟，效 果明显（即可有效消除砂土液化又可满足承载力设计及地基 变形要求），施工简便，不用降水，适宜选用。 ２振冲碎石桩加固原理 。】 一方面是机具的振动力在饱和砂土中传播振动加速度， 使振冲器周围一定范围内的砂土产生振动液化，液化后的 土颗粒在重力、上覆土压力作用下形成充填密实的砂土地 基；另一方面是依靠振冲器的振动加速度和砂土地基的侧 向压力，使孑Ｌ内所填卵石粒料重新排列，相互紧密充填， 而成为密实的碎石桩体；由桩体和原地基土共同组成复合 地基，与原地基土相比，地基土承载力得到提高，压缩性 减少，砂土的抗震能力增强。桩与桩间土形成复合土体， 通过褥垫层的调节，使桩与桩间土很好的分担上部荷载。 ３振冲碎石桩加固设计 ３．１振冲桩设计 根据设计要求及地勘报告地质剖面中地层情况，该场 地有粉质粘土、粉土、细砂、松散卵石等软弱层分布，对 该地层进行振冲碎石桩复合地基处理，桩端进入稍密卵石 层不小于０．５０ ｍ。 设计根据《建筑地基处理技术规范》 （ＪＧＪ７９—２００２） 中“７振冲法”相关公式进行计算。 ＝ｎ１ｆｐｋ＋（１一ｍ） 式中 一复合地基承载力特征值，设计达到２８０ｋＰａ； ｆＤｋ一桩体承载力特征值，设计值取５００ｋＰａ； 一加固处理后桩问土承载力特征值 ＝１１０ｋＰａ； ｍ一置换率，经计算得知：ｍ＝０．４４０。 根据计算公式： ｍ＝ｄ ／ｄｅ 式中ｄ一采用７５ ｋＷ振冲器，桩径取平均值９００ｒａｍ； ｄｅ一一根桩分担的处理地基面积的等效圆直径。 经计算得知：ｄｅ：１．３６ｍ 按等边三角形Ｓ：ｄｅ／１．０５＝１．２９５ｍ 则：现场实际桩位按桩距１．２５ ｍ的等边三角形在加固 处理范围内满堂布置，按此间距布置，面积置换率为ｍ＝ ０．４７＞０．４４，满足设计要求。 ３．２复合地基承载力验算 根据公式： ＝ｍｆｖｋ＋（１一ｍ） ・８４・ Ｉ・Ｊ 材 Ｓｉｃｈｕａｎ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ２０１３年第３期 第３９卷总第１７３期 ２ｏ１３年６月 桩位按１．２５ １１１的等边三角形满堂布置时，置换率均满 ４．１加固地基工艺流程 足设计要求，则经处理后复合地基承载力特征值可达到： ｆ｜ ．ｋ＝２８１．６０ｋＰａ＞２８０ｋＰａ，满足设计要求。 ３．３复合地基变形模量验算 基坑开挖至基础底标高上０．２ ｍ一布设桩位一挖预成孔 振冲器由吊车就位一打开加压水、启动振冲器一振冲成 孔至设计深度一将振冲器提出孔口，往孔中填料一同时喷 一振冲处理地基的变形计算应符合现行的国家标准《建筑 地基基础设计规范》 （ＧＢ５０００７）中的有关规定执行，复合 水振动直到密实电流铃声响５一１０ Ｓ后，提升振冲器至孔口 一再进行下一级振冲，直至地基土内形成碎石桩体。 地基的变形模量可按下式计算： Ｅｏｐ＝［Ｉ＋ｍ（ｎ一１）］Ｅｏ 式中Ｅｏｐ一复合土层压缩模量，ＭＰａ； Ｅｏ一桩间土压缩模量，ＭＰａ，按处理后桩间土压缩模量 根据设计及规范要求，振冲施工前，土方开挖范围须 满足确保基础外围布设一排保护桩（１．５ ｎ１）＋机械操作面 （１．５ ｎ１）＋排污沟（０．５ １１１）。 ４．２主要技术指标 并结合经验取值，Ｅｏ取＝１０ＭＰａ； ｍ一置换率； ｎ一桩土应力比（对粘性土的应力比按经验可取２—４， 原土强度低时取大值，原土强度高时取小值，本工 程取ｎ＝３）。 则加固处理后压缩模量为： Ｅｏｐ＝１９．４ＭＰａ＞１５ＭＰａ 以上为按经验的理论计算结果，实际的压缩模量应根 据静载试验结果确定，并以此作为验收依据之一。 ３．４计算结果 根据上述计算结果，桩位见图２，按桩距１．２５ ｒｎ的等 边三角形在加固处理范围内满堂布桩，基础边缘外设１～２ 排保护桩，其复合地基承载力特征值及压缩模量均满足设 计要求。 图２桩位平面布置 ３．５加固深度和处理范围 根据《建筑地基处理技术规范》（ＪＧＪ７９－－２００２）及设计部 门的要求，基坑开挖线以基础外缘向外扩２～３ ｍ为原则， 并确保基础外缘布设１—２排保护桩，桩端进入稍密卵石层 不小于０．５ Ｉｌｌ，且保证桩端下持力层厚度不小于２．０ ｍ。成 桩完毕将松散桩头压实后，桩顶铺设厚３００ ｒａｍ的砂卵石褥 垫层。根据地质剖面统计可知，预计平均成桩深度为４．０ ｒｎｏ ３．６褥垫层 在成桩完毕将松散桩头压实后，桩顶与地基垫层之间 应铺设一层褥垫层。褥垫层材料选用级配砂卵石，其中卵 石含量约７０％，中砂含量约３０％，卵石最大粒径不宜大于 ３０ ｍｍ。压实后厚度为３００ ｍｉｌｌ，褥垫层夯填度（压实后厚度 比虚铺厚度）≤０．９。褥垫层铺设宽度为保护边桩外３００ ｍｉｌｌ０ ４振冲碎石桩工艺流程 （１）填料为３０～１００ ｍｍ卵石，含泥量不超过５％。 （２）加压水０．２～０．６ ＭＰａ，水量控制在２００～４ＯＯ Ｌ／ ｒａｉｎｏ （３）加固处理深度控制：进入中密卵石层５０ ｅｍ以上。 （４）振冲密实电流值按７５～８５Ａ控制。 （５）造孔速度为Ｏ．５～２．０ ｍ／ｒａｉｎ，每次填料高度不宜 大于５０ ｃｍ。 （６）地基表面处理：地基加固施工的同时，地基土表 面（桩顶部）铺设厚度为３００ ｍｍ砂卵石褥垫层，振冲桩施 工完毕后，并用１４ ｔ振动式碾压机碾压密实。 ５地基质量检测 本工程施工结束后，最后委托法定检测单位采用动力 触探对地基土质量进行检测，并对复合地基进行静载试验。 按规定粉质粘土地基应在施工完成后１４～２１ ｄ方可进行检 测，桩间土用Ｎ或Ｎ６３．５检测。对桩体部份，应选取总桩 数的３～５％在桩体中心进行动力触探检测，并根据动力触 探试验结果，选择不少于总桩数的０．５％，且每个单体工程 不少于３点进行单桩复合地基载荷试验，并以此作为该工 程竣工验收的依据。 根据检测结果分析：经处理后复合地基承载力特征值 ｆ＿。ｋ＝２９０．２ｋＰａ＞２８０ｋＰａ；压缩模量Ｅｏｐ＝２０．３ＭＰａ＞ １５ＭＰａ，均满足设计要求。 ６结语 本工程共布置振冲碎石桩ｌ １６６根。施工中应严格控制 填料量、振密电流、留振时间３个参数，尤其是对振密电 流的控制，如果控制不好，容易出现串桩、塌孔、缩颈等 现象。由于振冲碎石桩技术可靠，施工设备简单，操作技 术易于掌握，便于因地制宜、就地取材，加固速度快，节 约投资，具有良好的透水性等优点。振冲碎石桩处理后的 复合地基，既可有效消除砂土液化，又可满足承载力设计 及地基变形要求，在工业与民用建筑领域的软基处理中得 到广泛的应用。 ［ＩＤ：００００４２］ 参考文献： ［Ｉ］ＧＢ ５００２１—２００１，岩土工程勘察规范［ｓ］． ［２］刘重庆．振冲碎石桩在软土地基加固中的应用［Ｊ］．科教文汇 ２ｏ０７． ［３］ＪＧＪ７９－２００２，建筑地基处理技术规范［ｓ］． ［４］ＧＢ ５０００７—２００２，建筑地基基础设计规范［ｓ］．
