擠密砂石樁在杭州濱江地區(qū)工程中的應(yīng)用

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1、前言  
    杭州濱江地區(qū)分布有較大范圍以粉土、中細砂為主的地層，該地層雖地基承載力不算低，但屬液化土層。因此，以該層作建筑地基之用，必須對之進行消除液化加固處理。擠密砂石樁除擠密作用外，還具有排水功能，能有效地消散地震等震動引起的超靜孔隙水壓力，從而使液化現(xiàn)象大為減輕。另外，砂石樁還有造價較低，砂石資源豐富，可就地取材，節(jié)約鋼材、水泥等優(yōu)點。
    2、工程概況及地基條件  
    天?；▓@住宅小區(qū)位于濱江四號地塊，南臨錢塘江，北靠錢江三橋。小區(qū)多為7層磚混住宅樓，并帶半地下或全地下自行車庫。根據(jù)地質(zhì)勘察報告資料，地基各主要土層分布如下：①-1人工填土，厚約2.50m；①-2淤泥質(zhì)填土，厚0.80～2.10m局部分布；①-3素填土，厚0.00～1.00m，局部分布；②-1砂質(zhì)粉土，厚2.50～4.30m，全區(qū)分布較均勻，qc＝4000kPa，性質(zhì)較好；②-2砂質(zhì)粉土，厚2.00～4.40m，松散，全區(qū)分布較均勻，qc＝2000kPa；②-3粘性粉土，厚090～1.00m，松散，局部分布，qc＝900kPa，性質(zhì)較差；③-1砂質(zhì)粉土，厚度1.00～3.00m，全區(qū)分布，qc＝4000kPa，性質(zhì)尚可；③-2砂質(zhì)粉土夾粉砂，厚1.90～5.50m，稍密，全區(qū)分布，qc＝8000kPa，性質(zhì)較好；③-3砂質(zhì)粉土，厚4.50～7.60m，性質(zhì)較差，qc＝2000kPa；④淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，未鉆穿，全區(qū)分布，性質(zhì)較差，qc＝900kPa。其中①-3、②-2、②-3層在地震烈度七度時，為液化土層，由此判定場地為液化地基。 
    3、基礎(chǔ)方案比較  
    濱江四號地塊內(nèi)有多家房產(chǎn)商在開發(fā)，所采用的基礎(chǔ)類型也各有不同，主要有夯擴樁、水泥粉噴樁、擠密砂石樁等。現(xiàn)就以上幾種基礎(chǔ)類型進行方案比較： 
    (1)夯擴樁。采用振動或錘擊沉管，在管內(nèi)澆灌混凝土后進行夯壓、擴底，屬擴底沉管灌注樁。這種樁型，若樁長較短，未穿透液化土層，雖單樁承載力高，但不能有效消除砂土液化的影響。若采用長樁穿透液化土層，則在砂質(zhì)粉土中施工，土層受到擾動、擠壓，孔隙水壓力無法擴散，從而引起液化，且因樁身受到孔隙水壓力的作用，易產(chǎn)生沉樁冒水冒漿現(xiàn)象，導致樁身結(jié)構(gòu)的嚴重破壞，從而降低單樁承載力。  
    (2)水泥粉噴樁。采用高壓旋噴注粉法，把粉體固化材料噴入被攪動的軟土中，形成了一個圓柱形水泥土體樁，并按復合地基設(shè)計。這種方法雖然能提高地基的承載力，但不能有效消除砂土液化。另外，在粉砂層土中施工，樁成型質(zhì)量難以保證，效果不好。
    (3)擠密砂石樁。采用振動沉管并在管內(nèi)灌入砂、石而成樁，并按復合地基設(shè)計。這種方法不僅可提高地基土的承載力，還可改善排水固結(jié)條件，消除砂土液化的影響，另外也易于施 工。因此，本工程基礎(chǔ)選用該方案。  
    4、擠密砂石樁的設(shè)計與施工  
    (1)擠密砂石樁設(shè)計：采用φ377擠密砂石樁，有效樁長9～10m。根據(jù)液化土層的埋深，樁應(yīng)穿透液化土層，進入③-1砂質(zhì)粉土層1m以上。樁采用等邊三角形滿堂布置，面積置換率為5.73%，并從基礎(chǔ)外緣擴大三排保護樁。設(shè)計復合地基承載力為160kPa。另外，基礎(chǔ)底面還應(yīng)鋪設(shè)厚30～70cm砂石墊層，墊層應(yīng)分層壓實。  
    (2)擠密砂石樁施工：砂石填料中的砂與石之比為7∶3，碎石最大粒徑不大于50mm，填料含泥量不大于5%，拔管速度控制在1.5m/min以下，每拔0.5～1.0m，停拔振動5～10s，充盈系數(shù)達到1.2以上。  
    5、擠密砂石樁加固效果  
    (1)加固效果檢測：在施工完畢28天且地基土強度得到一定恢復后，采用靜力觸探法對樁間土進行原位測試，檢測深度為10m，檢測點隨機布置并做到大致均勻分布。由檢測結(jié)果可知，地基加固后②-1層砂質(zhì)粉土qc值有較大提高，平均可增加48%～100%，表明擠密砂石樁對中密狀砂質(zhì)粉土加固效果較好，其復合地基承載力標準值Ｑ≥180kPa。在施工過程中，通過振動沉管擠密砂石樁的振動，將土體擠密和排水固結(jié)，可使粉砂土層的含水量降低10%～20%、孔隙比減少18%～25%、壓縮模量增大40%～60%。土體密實性顯著增大，有效加快了土體固結(jié)速度，使得土體迅速排水固結(jié)，從而增強了粉砂土抗液化能力。  
    (2)沉降觀測：小區(qū)每幢樓每施工一層，沉降觀測一次，共10次。沉降最大的一幢，至主體結(jié)構(gòu)封頂時最大沉降量為43mm，最小沉降量為31mm，平均沉降量為38.6mm；至竣工驗收時，最大沉降量為43mm，最小沉降量為34mm，平均沉降量為40mm。沉降量及沉降差均滿足規(guī)范要求。  
    6、結(jié)束語  
    (1)采用擠密砂石樁加固粉砂土地基，可明顯提高地基承載力，并且能有效地消散和防止超孔隙水壓力的增高和砂土產(chǎn)生液化，提高地基的抗液化能力。  
    (2)擠密砂石樁在設(shè)計和施工時，選擇合理樁距非常重要，樁距太大，即置換率過低，相應(yīng)的復合地基承載力也低，達不到設(shè)計要求；樁距太小，即置換率過高，樁不易施工。本工程就曾因樁距太小，施工時打不下去，不得不修改樁距，才得以順利施工。根據(jù)本工程施工經(jīng)驗，打樁影響范圍在1.00～1.5m，約3～4倍樁徑，設(shè)計時樁距一般可控制在4倍樁徑大小。  
    (3)擠密砂石樁不僅可節(jié)約鋼材、水泥，而且還有施工方便、造價低等優(yōu)點，具有較好的經(jīng)濟和社會效益。