某電廠濕陷性黃土地基處理方法對(duì)比

1、某電廠濕陷性黃土地基處理方法的對(duì)比摘 要 本文通過(guò)對(duì)山西朔州某電廠地基處理的兩種樁基設(shè)計(jì)方案（夯擴(kuò)大頭樁混合素土擠密樁和后壓漿旋挖灌注樁混合素土擠密樁）進(jìn)行全面分析對(duì)比，揭示了黃土濕陷性對(duì)樁基承載力的影響，并得出了優(yōu)化地基處理方案。為以后濕陷性黃土地區(qū)樁基設(shè)計(jì)提供一些經(jīng)驗(yàn)。關(guān)鍵詞：濕陷性黃土夯擴(kuò)大頭樁 后壓漿旋挖鉆孔灌注樁素土擠密樁1、工程概況山西朔州某電廠位于山西省朔州市朔城區(qū)北西約11km的低山丘陵山坡上。占地面積430x370m2,廠址內(nèi)發(fā)育有五條侵蝕沖溝，溝深約1520m,溝底部寬約6m,頂部約20m. 未按規(guī)范要求回填，經(jīng)勘測(cè)單位檢測(cè)不能作為基礎(chǔ)持力層。其它原狀土層層由于為馬蘭 黃土

2、具有自重濕陷性且力學(xué)性能較差，層厚3.516.5m，不能滿足建筑物對(duì)地基土強(qiáng)度和變形的要求，因此電廠主要建（構(gòu)）筑物不能采用天然地基方案，需要進(jìn)行地基處理。本 工程因場(chǎng)地狹小和總平面布置需要，鍋爐房整體落在沖溝的回填土上，而汽機(jī)房、除氧煤 倉(cāng)間則落在原狀土層上。2、工程地質(zhì)條件本工程揭露的地層自上而下分為五層，分別為素填土（ Q）、馬蘭黃土（ Q）、離石黃 土（ Q）、角礫（Q2）、粉土（ Q）。場(chǎng)地中部及中北部原地表分布沖溝切割場(chǎng)區(qū)。溝深為0.521.7m。場(chǎng)地地下水位埋深大于100m。地基土主要巖土設(shè)計(jì)參數(shù)值見表1。地基土主要巖土設(shè)計(jì)參數(shù)表1層 號(hào)土層名稱密實(shí)狀態(tài)物理 指 標(biāo)固結(jié)抗剪強(qiáng)度極

3、限 側(cè)阻 力標(biāo) 準(zhǔn)值極限 端阻 力標(biāo) 準(zhǔn)值含水率重力 密度孔隙比液限塑性 指數(shù)液性 指數(shù)壓縮 系數(shù)壓縮模量?jī)?nèi)聚力內(nèi)摩 擦角WYeWLI pI La 1-2Egcqsikqpk%3kN/m一%一一MpaMPakPakPakPakPa素填土稍密9.8117.20.7325.98.54一15.760.24一一-15馬蘭黃土稍密10.9817.50.7126.518.36-0.918.430.13一一-15離石黃土稍密14.5918.70.6626.819.02一14.340.1862.9427.36401000角礫1103500粉土中密17.0318.90.6826.558.64一12.230.26

4、38.0729.66551400第一層：素填土（ Q）為濕陷性土，濕陷系數(shù)大多在 0.0300.183之間，濕陷程度中 等強(qiáng)烈；該素填土是本次平整場(chǎng)地時(shí)用機(jī)械堆填。第二層：馬蘭黃土（ Q）亦為濕陷性土，濕陷系數(shù)大多在 0.0150.070之間，濕陷程 度中等強(qiáng)烈；濕陷等級(jí) II-III 級(jí)。第三層：離石黃土（ Q）和第五層粉土（ Q）層均不具濕陷性。第四層：卵石（Q2：灰白色，褐灰色，中密，稍濕，卵石主要由石灰?guī)r、 砂巖組成，大于2.0cm顆粒含量50-60 %。層厚0.31m,該層在主廠房鉆孔 處大部分缺失。經(jīng)勘察：汽機(jī)房及除氧煤倉(cāng)間原狀土為第二層馬蘭黃土，層厚78m濕陷等級(jí) II 級(jí)，鍋爐

5、房沖溝回填土濕陷等級(jí)為 III 級(jí)、溝底為非濕陷區(qū)。3、試樁布置根據(jù)場(chǎng)地實(shí)際情況，本工程試樁階段地基處理方案為：1 、在沖溝區(qū)選用擠土夯擴(kuò)鋼筋混凝土大頭樁 （以下簡(jiǎn)稱夯擴(kuò)樁） 混合素土擠密樁和后 壓漿旋挖鉆孔灌注樁（以下簡(jiǎn)稱旋挖樁）混合素土擠密樁兩種方案。加素土擠密樁的目的 主要是消除回填土的濕陷性，增加混凝土樁有效的側(cè)阻長(zhǎng)度，提高單樁承載力，減小地基 土的壓縮性，增強(qiáng)地基的穩(wěn)定性，同時(shí)可作為以后鍋爐房零米設(shè)備基礎(chǔ)的持力層。2、在原土區(qū)選用擠土夯擴(kuò)鋼筋混凝土大頭樁（以下簡(jiǎn)稱夯擴(kuò)樁）和后壓漿旋挖鉆孔 灌注樁（以下簡(jiǎn)稱旋挖樁）兩種方案。3.1 夯擴(kuò)樁+素土擠密樁原土區(qū)和沖溝回填區(qū)夯擴(kuò)樁均按正方形布

6、置。見圖 1原土區(qū)夯擴(kuò)樁樁頂標(biāo)高1179.5m,間距2m，樁長(zhǎng)15m樁徑500mm擴(kuò)底直徑1100mm 樁端落在層黃土上。夯擴(kuò)樁樁間和周邊不布素土樁。沖溝回填區(qū)夯擴(kuò)樁樁頂標(biāo)高 1179.5m,間距為2m,樁長(zhǎng)18m樁徑500mm擴(kuò)底直徑 1100mm樁端落在層黃土上。夯擴(kuò)樁樁間和周邊加布素土樁，素土樁樁間距 0.9m，樁長(zhǎng) 定為15m，樁徑500mm二組試樁一組在試樁周圍布素土樁，另一組不布置，通過(guò)觀測(cè)浸水狀態(tài)下的樁側(cè)負(fù)摩 阻力，以確定濕陷性黃土的濕陷性對(duì)樁側(cè)摩阻力的影響。單樁承載力極限值預(yù)估為4000KN樁位布置見圖1。3O敝樹iz(Q葩jtagOo參為和離jMQl)i瞇犧41Q為怵噸/ F

7、 bi和：g18i平而市置圖3.2旋挖樁+素土擠密樁原土區(qū)和沖溝回填區(qū)后壓漿旋挖鉆孔樁均按梅花形布置。見圖2原土區(qū)旋挖樁樁頂標(biāo)高1179.5m,間距1.8m,樁長(zhǎng)27m樁徑600mm樁端落在粉 土層上。沖溝回填區(qū)旋挖樁樁頂標(biāo)高 1179.5m,間距1.8m，樁長(zhǎng)26m樁徑600mm樁端落在 粉土層上。旋挖樁樁間和周邊加布素土樁，素土樁樁間距0.9m，樁長(zhǎng)定為15m樁徑500mm 單樁承載力極限值預(yù)估為5000kN樁位布置見圖2。I IJ LA* _Ij ；.!一憑丄V雖3匣總陽(yáng)n血左引ij/y置IT4、試驗(yàn)結(jié)果分析本工程對(duì)12根試樁和32根錨樁全部進(jìn)行了低應(yīng)變檢測(cè)，各樁波形規(guī)整，波速正常， 樁

8、身完整。4.1豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)分析本次試樁共進(jìn)行了 12組豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)，試驗(yàn)要求在試驗(yàn)加載前向試坑內(nèi)浸水， 連續(xù)浸水10天后，采用慢速維持荷載法，逐級(jí)施加荷載，每級(jí)荷載達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定后加下 一級(jí)荷載，直至滿足終止加載條件，然后分級(jí)卸載到零。其試驗(yàn)部分成果見表24和圖3單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)成果表表2項(xiàng)目樁號(hào)最大加 載量(kN)終止試驗(yàn)條件可取值(kN)最大沉 降量(mr)卸載回彈量(mm)/回彈 率(%)極差%承載力 特征值(kN)側(cè)/端阻力所 占比例(%原土 區(qū)夯 擴(kuò)樁SZ1-15600試樁破壞520042.142.64/6.2625.4236756.5/43.5SZ1-25500鋼筋

9、拉斷50009.806.47/66.0288.5/11.5SZ1-34500試樁破壞400019.194.39/22.8876.3/23.7沖溝 區(qū)夯 擴(kuò)樁SZ2-14000試樁破壞350044.514.06/9.1213.5185086.8/13.2SZ2-23600準(zhǔn)備做水平試 驗(yàn)36008.504.58/53.8892.1/7.9SZ2-34500試樁破壞40009.481.38/14.5691.1/8.9原土 區(qū)旋 挖樁SZ3-15000錨樁鋼筋拉斷50008.775.95/67.849.4266792.8/7.2SZ3-26000錨樁鋼筋拉斷55009.105.71/62.7598.

10、2/1.8SZ3-36000錨樁鋼筋拉斷550010.557.16/67.8796.2/4.8沖溝 區(qū)旋 挖樁SZ4-15500錨樁鋼筋拉斷55007.975.38/67.500275094.3/5.7SZ4-25500錨樁鋼筋拉斷55007.705.52/71.6987.7/12.3SZ4-35500錨樁鋼筋拉斷55008.976.14/68.4585.7/14.356原土區(qū)夯擴(kuò)大頭樁曲線沖溝區(qū)夯擴(kuò)大頭樁 曲線原土區(qū)旋挖樁-曲線沖溝區(qū)旋挖樁.曲線圖3: QS曲線SZ1-2號(hào)樁實(shí)測(cè)樁身總側(cè)阻與端阻分布表表3分級(jí)荷載(kN)100015002000250030003500400045005000

11、摩阻(kN)89713491748208524882941338638754425占總壓力%89.7389.9687.3883.4082.9484.0484.6486.1188.50端阻(kN)103151252415512559614625575占總壓力%10.2710.0412.6216.6017.0615.9615.3613.8911.50SZ2-1號(hào)樁實(shí)測(cè)樁身總側(cè)阻與端阻分布表表4分級(jí)荷載(kN)100015002000250030003500摩阻(kN)54110361528202725213039占總壓力%54.0969.0476.4081.0784.0486.82端阻(kN)45

12、9464472473479461占總壓力%45.9130.9623.6018.9315.9613.18根據(jù)表24和圖3進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果如下:除沖溝區(qū)夯擴(kuò)樁的承載力沒(méi)有達(dá)到預(yù)估承載力外，其余樁型均達(dá)到了預(yù)估承載力后壓漿旋挖灌注樁的承載力要明顯高于夯擴(kuò)樁的承載力，在原土區(qū)比夯擴(kuò)樁高12.7%;在沖溝區(qū)比夯擴(kuò)樁高48.6%后壓漿旋挖鉆孔灌注樁的 CHS曲線基本一致，在相同荷載作用下，所產(chǎn)生的沉降 量相差不大；而夯擴(kuò)樁的 CHS曲線差異較明顯，在相同荷載作用下，沉降量相差較大， 說(shuō)明后壓漿旋挖鉆孔灌注樁的承載力比夯擴(kuò)樁更穩(wěn)定和均勻，也說(shuō)明后壓漿旋挖鉆孔灌注 樁要優(yōu)于夯擴(kuò)樁。這一點(diǎn)從樁身內(nèi)力觀測(cè)結(jié)果也

13、可得到證實(shí)，從樁身內(nèi)力分布看，后壓漿 旋挖鉆孔灌注樁承載力以側(cè)摩阻為主，側(cè)阻占總阻力的92%夯擴(kuò)樁承載力分布有不確定性，端阻變化幅度較大（7.9%43.5%）。4.2浸水過(guò)程樁身內(nèi)力分析為了進(jìn)一步了解場(chǎng)地地基土濕陷性對(duì)樁基承載力的影響，分別觀測(cè)了夯擴(kuò)樁在浸水過(guò)程中，經(jīng)過(guò)擠密素土樁處理和未經(jīng)擠密素土樁處理的兩種類型場(chǎng)地土，在無(wú)樁頂荷載作用 下樁身內(nèi)力變化情況見圖4和圖5。由圖4和圖5可以看出：2502005C1o. o深度（nJ未經(jīng)處理場(chǎng)地Ii?c50o20rj-io51深度（m）經(jīng)素土樁擠密處理場(chǎng)地7裔 1 d q2d 吐3d - 4d * 5d 勺一6d 1 7id.2 2 115曲魁深度(

14、m)圖4:浸水過(guò)程中樁身內(nèi)力分布圖o OO 5o O551015沖經(jīng)素土樁擠密處理場(chǎng)地-200未經(jīng)處理場(chǎng)地#令_- Id Q_- 2d A 3d h_ 4d *_- 5d 6d 7d圖5:浸水過(guò)程中樁身摩阻分布圖未經(jīng)素土樁擠密的場(chǎng)地，浸水時(shí)樁身內(nèi)力和摩阻力主要為正值，在同一深度內(nèi)，隨著浸水時(shí)間的延長(zhǎng)， 樁身內(nèi)力和摩阻力則逐漸增大。 這說(shuō)明未經(jīng)素土樁擠密處理的場(chǎng)地， 浸水時(shí)由于地基濕陷對(duì)試驗(yàn)樁產(chǎn)生了負(fù)摩阻，負(fù)摩阻總體上有自上而下逐漸遞減的規(guī)律， 最大壓應(yīng)力多出現(xiàn)在樁頂，浸水 10d時(shí)樁頂最大壓應(yīng)力為176kN,最大負(fù)摩阻為224kPa, 影響范圍一般在10.0m以內(nèi)，其影響為樁體荷載的5%經(jīng)素土

15、擠密的場(chǎng)地，浸水時(shí)樁身內(nèi)力和摩阻力主要為負(fù)值，而在同一深度內(nèi)，隨著 浸水時(shí)間的延長(zhǎng)， 樁身內(nèi)力和摩阻力則有逐漸減小的趨勢(shì)。 這說(shuō)明經(jīng)過(guò)素土樁擠密的場(chǎng)地， 由于地基經(jīng)擠密后濕陷性基本消失，浸水后對(duì)樁產(chǎn)生上浮作用，造成樁身出現(xiàn)附加的拉應(yīng) 變，附加拉應(yīng)變總體上有自上而下逐漸遞減的規(guī)律，影響范圍在 4.0m 左右，最大拉應(yīng)力 多出現(xiàn)在樁頂。浸水10d時(shí)樁頂累計(jì)最大拉應(yīng)力為141kN,最大側(cè)摩阻為180kPa,該拉應(yīng) 力對(duì)載荷試驗(yàn)結(jié)果的影響為正摩阻效應(yīng)，相當(dāng)于給樁施加了預(yù)應(yīng)力，影響幅度為樁體荷載 的 3%。5、結(jié)論通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)可以得出如下結(jié)論：從承載能力分析， 除未經(jīng)素土擠密處理的夯擴(kuò)樁不能滿足設(shè)計(jì)要求外， 其余樁型均 能滿足承載力要求。后壓漿旋挖鉆孔灌注樁承載力要高于夯擴(kuò)樁。從承載力穩(wěn)定性看， 后壓漿旋挖鉆孔灌注樁要優(yōu)于夯擴(kuò)樁， 夯擴(kuò)樁的單樁承載力極 差大。經(jīng)素土樁擠密處理的場(chǎng)