论文部分内容阅读
【摘要】：该文首先介绍察尔汗盐湖地区盐渍土场地的地质条件状况，其次介绍碎石裹体桩复合地基法处理的施工工艺及检测效果，之后，对该种地基处理后进行后续施工中出现的问题进行理论分析，最后，对该种地基处理方式提供一些工程建议。
【作者单位】： 中咨工程公司
【关键词】： 碎石裹体桩复合地基 盐渍土 地基处理 地基土强度
中图分类号：TU472 文献标识码： A
0 工程概况
本工程地处柴达木盆地中南部，距格尔木市东北方向60km，该地区地形平坦开阔，高程2682.4～2683.5m，东距团结湖约5km，故地下水埋深浅，且地下水为饱和卤水。故此，地基处理在提高地基承载能力的同时，还考虑地基防氯盐腐蚀及其耐久性问题，所以内地类似场地广泛使用的混凝土灌注桩等施工工艺在这里的使用受到很大的限制。本工程经过论证和反复试验最终采用碎石裹体桩复合地基加碎石褥垫层这种复合地基处理方式来对本场地进行场地加固处理。
1 工程场地条件
1.1地基土的一般工程特征
经过前期的野外地质勘察、取样及试验室的土工试验，该地区的地质分层及其特性为：
场地上部土层较薄，工程性质差～较差，中部砂层综合厚度大，工程性质较好，下部粉土、粉质粘土工程性质较好～好。场地地层总体较平缓，各地基土层水平向厚度变化不大，总体而言，地基土层较均匀。
1.2 场地承载力特征
地基土承载力特征值采用物理指标经验法、标贯指标经验法、静探指标经验法、剪切指标理论计算法得出（详见下 表1：原场地承载力特征值综合表）。
表1： 原场地承载力特征值综合表
1.3 盐渍土的工程特性
在场地内做钻探取样，依据统计分析，本场地盐渍土按含盐性质分类，大量为氯盐渍土，少量为亚氯盐渍土；按含盐量分类，大部为超盐渍土，少部为强盐渍土。
盐渍土地基的盐胀性系指整平地面下2m深度范围内土的盐胀性。盐渍土盐胀的主要原因，是土中硫酸钠在温度或湿度变化时结晶而发生体积膨胀。
根据土易溶盐含量分析报告，本场地盐渍土主要为氯盐渍土，盐渍土中Na2SO4的含量一般不超过1%。且地下水位较浅，Na2SO4不会以结晶状态存在。因此，场地盐渍土不考虑盐胀性。
2 地基处理施工工艺
依照上部结构对地基承载及沉降的要求，设计对地基处理后的复合地基承载力特征值fa≥180kPa，压缩模量Es≥9.8MPa。
2.1碎石裹体桩复合地基桩位设计
设计桩径400mm，桩长4.0m，按矩形布置，桩间横向距为0.87m，纵向间距1.00m，碎石裹体桩复合地基每根投料量不得小于0.5m3 ，桩顶铺设0.5m厚卵石层（见图1 碎石裹体桩复合地基复合地基示意图）。
碎石裹体桩复合地基桩体材料为碎石或砂夹碎石。碎石粒径为20～100，含泥量不得大于5%。
2.2碎石裹体桩复合地基复合地基施工工艺
碎石桩施工采用带外套管的螺旋钻钻孔至设计深度，提出螺旋钻杆，在外套管内放入土工布袋，在布袋内装入碎石，装满后，提出外套管，装满碎石的土工布袋填充螺旋钻孔，完成裹体桩施工，待全部裹体桩全部完成后，在裹体桩桩顶铺设土工格栅，在格珊上部铺500mm后卵石，推土机平整后完成复合地基处理。施工工艺流程为（见图2：碎石裹体桩复合地基加褥垫层复合地基施工工艺流程）：
2.3碎石裹体桩复合地基复合地基施工效果
桩孔灌石料量：≥95%； 桩位误差：≤50mm；桩长偏差：≤100mm；④垂直度偏差：≤1.5％。
对进行该方案处理过地基进行第三方承载力检测，检测结果都能满足设计要求的承载力特征值fa≥180kPa，压缩模量Es≥9.8MPa的要求。
3 碎石裹体桩复合地基场地出现的问题
3.1碎石裹体桩复合地基场地上建筑物的荷载特点
在该类地基处理场地上，多为办公楼等单体建筑物物，该类建筑物设计多采用独立柱基础形式。该基础下，柱基础柱承受上部所有荷载并作用于复合地基之上，其结果是，独立基础位置周边的地基承受较大的荷载，而独立基础之间的地基不承受荷载或只承受地梁传递的一层荷载。如此一来，地梁位置形成向上的负弯矩。
3.2 碎石裹体桩复合地基出现的问题
由于如上所说的受力特点，建筑物完工后墙面沿着柱子两侧出现自上而下的裂缝，当该盐渍地区地下水中混入淡水，则该裂缝发展的更加明显和普遍。这种裂缝几乎成该种地基处理方式下的一种通病。
3.3 该地基出现问题的原因分析及建议
1）褥垫层：由于土工格珊和卵石组成的褥垫层厚度只有500mm，对上部独立基础传递的荷载扩散效果有限。故建议是增加褥垫层中铺设卵石的厚度或者减小独立柱之间间距，使应力扩散到桩顶时均匀分布在所有桩顶上。
2）土工格栅：土工格栅为柔性材质，铺设后起到均衡相邻桩顶的荷载，但土工格栅成卷铺设，在搭接处形成薄弱环节，搭接宽度、链接牢固程度都影响到的分散应力效果。
3）裹体桩：碎石和土工布袋组成裹体桩，在施工过程中，碎石只是靠自重装满布袋，所以其密实程度差异很大，在受到相同压力时的变形也会有较大差异，这种差异变现为相邻独立基础的沉降量，如果沉降量差异过大，造成独立柱直接砌体受拉，表面出现自上而下的裂缝。针对这种差异，可以改进的措施有：裹体桩填充材料改素混凝土或适当配筋的钢筋混凝土，如此一来，由于混凝土凝固后成一整体，不担抗压性能大为改善，并且还增加了摩擦桩的功能，能提供更大的承载力和压缩模量。
4）桩间土：由于桩基以间距0.87m和1m施工，且桩径400mm，所以相邻桩之间有可观的桩间土，由于桩基成孔是采用螺旋钻，对桩间的土原有结构扰动很少，只有在铺设褥垫层碎石时，有上部机械活动传递下来的振动、碾压扰动，这些扰动主要对桩顶一定深度内地影响为最甚，随着深度的增加，这种影响迅速减小。该桩间土由于部分扰动，所以承载力远小于地勘中所列的承载力，加之这些桩间土如地勘所示都是盐渍粉土，遇到水（不论地下卤水水位升高还是由于外来淡水浸泡）迅速变为没有承载力的稀泥，丧失对上部荷载的承受能力和碎石裹体桩的支护作用，如果这种浸泡致使桩间土严重流失，则随时裹体桩也随即倒塌，造成地基的塌陷，严重的威胁到建筑物的安全。
5）成孔过程：由于该地基处理方式选择不扰动桩间土的螺旋钻成孔，这固然是种高效的成孔方式，但是对加固地基本身没有起到任何意义。所以可以选择锤击引孔的方式成孔，这样，在成孔过程中，对桩间土可以起到挤压密实的作用， 提高桩间土本身的抗压、抗渗能力。
4 结论和建议
碎石裹体桩加褥垫层复合地基处理作为一种新的地基处理方式，现在应用的很有限，存在的问题也不止限于本工程所遇到的这些，随着时间的推移和应用的广泛，会暴露更多。这种桩基的改进空间还有很多，处之前所说的改进措施之外，还可以结合传统的一些处理方式一并应用，或许会去的意想不到的效果，如在敷设褥垫层时取消土工格栅，而是在敷设卵石后进行强夯处理，提前压缩裹体桩与桩间土之間的可能变形，使处理后的地基重新固结改善整体密实度，从而减小增加建筑荷载后的可能不均匀沉降。
在地基处理方案的选择中需要更加谨慎的考虑，不能一味的求新造成工程不可挽回的缺陷。
参考文献：
[1] 尤苏南.察尔汗盐渍土工程特性与地基处理方法研究[J]. 工业建筑. 2013(S1)
[2] 刘军勇,赵爱莉,寇博.饱和强盐渍土地区地基处理技术的应用研究[J]. 公路工程. 2011(05)
[3] 朱瑞成，周华，李传镔;焉耆盆地盐渍土的工程地质特征[J];工程勘察;1996年02期
[4] 傅世法.振动水(卤水)冲碎石桩加固软弱超盐渍土地基的技术效果[J]. 勘察科学技术. 2003(03)
[5]周华,李全胜,朱瑞成;新疆库尔勒地区盐渍土的工程地质特征[J];西部探矿工程;2000年03期
作者简介：郭守宇，男，1981年出生，2005年自中国海洋大学环境工程专业毕业，从事工程项目
【作者单位】： 中咨工程公司
【关键词】： 碎石裹体桩复合地基 盐渍土 地基处理 地基土强度
中图分类号：TU472 文献标识码： A
0 工程概况
本工程地处柴达木盆地中南部，距格尔木市东北方向60km，该地区地形平坦开阔，高程2682.4～2683.5m，东距团结湖约5km，故地下水埋深浅，且地下水为饱和卤水。故此，地基处理在提高地基承载能力的同时，还考虑地基防氯盐腐蚀及其耐久性问题，所以内地类似场地广泛使用的混凝土灌注桩等施工工艺在这里的使用受到很大的限制。本工程经过论证和反复试验最终采用碎石裹体桩复合地基加碎石褥垫层这种复合地基处理方式来对本场地进行场地加固处理。
1 工程场地条件
1.1地基土的一般工程特征
经过前期的野外地质勘察、取样及试验室的土工试验，该地区的地质分层及其特性为：
场地上部土层较薄，工程性质差～较差，中部砂层综合厚度大，工程性质较好，下部粉土、粉质粘土工程性质较好～好。场地地层总体较平缓，各地基土层水平向厚度变化不大，总体而言，地基土层较均匀。
1.2 场地承载力特征
地基土承载力特征值采用物理指标经验法、标贯指标经验法、静探指标经验法、剪切指标理论计算法得出（详见下 表1：原场地承载力特征值综合表）。
表1： 原场地承载力特征值综合表
1.3 盐渍土的工程特性
在场地内做钻探取样，依据统计分析，本场地盐渍土按含盐性质分类，大量为氯盐渍土，少量为亚氯盐渍土；按含盐量分类，大部为超盐渍土，少部为强盐渍土。
盐渍土地基的盐胀性系指整平地面下2m深度范围内土的盐胀性。盐渍土盐胀的主要原因，是土中硫酸钠在温度或湿度变化时结晶而发生体积膨胀。
根据土易溶盐含量分析报告，本场地盐渍土主要为氯盐渍土，盐渍土中Na2SO4的含量一般不超过1%。且地下水位较浅，Na2SO4不会以结晶状态存在。因此，场地盐渍土不考虑盐胀性。
2 地基处理施工工艺
依照上部结构对地基承载及沉降的要求，设计对地基处理后的复合地基承载力特征值fa≥180kPa，压缩模量Es≥9.8MPa。
2.1碎石裹体桩复合地基桩位设计
设计桩径400mm，桩长4.0m，按矩形布置，桩间横向距为0.87m，纵向间距1.00m，碎石裹体桩复合地基每根投料量不得小于0.5m3 ，桩顶铺设0.5m厚卵石层（见图1 碎石裹体桩复合地基复合地基示意图）。
碎石裹体桩复合地基桩体材料为碎石或砂夹碎石。碎石粒径为20～100，含泥量不得大于5%。
2.2碎石裹体桩复合地基复合地基施工工艺
碎石桩施工采用带外套管的螺旋钻钻孔至设计深度，提出螺旋钻杆，在外套管内放入土工布袋，在布袋内装入碎石，装满后，提出外套管，装满碎石的土工布袋填充螺旋钻孔，完成裹体桩施工，待全部裹体桩全部完成后，在裹体桩桩顶铺设土工格栅，在格珊上部铺500mm后卵石，推土机平整后完成复合地基处理。施工工艺流程为（见图2：碎石裹体桩复合地基加褥垫层复合地基施工工艺流程）：
2.3碎石裹体桩复合地基复合地基施工效果
桩孔灌石料量：≥95%； 桩位误差：≤50mm；桩长偏差：≤100mm；④垂直度偏差：≤1.5％。
对进行该方案处理过地基进行第三方承载力检测，检测结果都能满足设计要求的承载力特征值fa≥180kPa，压缩模量Es≥9.8MPa的要求。
3 碎石裹体桩复合地基场地出现的问题
3.1碎石裹体桩复合地基场地上建筑物的荷载特点
在该类地基处理场地上，多为办公楼等单体建筑物物，该类建筑物设计多采用独立柱基础形式。该基础下，柱基础柱承受上部所有荷载并作用于复合地基之上，其结果是，独立基础位置周边的地基承受较大的荷载，而独立基础之间的地基不承受荷载或只承受地梁传递的一层荷载。如此一来，地梁位置形成向上的负弯矩。
3.2 碎石裹体桩复合地基出现的问题
由于如上所说的受力特点，建筑物完工后墙面沿着柱子两侧出现自上而下的裂缝，当该盐渍地区地下水中混入淡水，则该裂缝发展的更加明显和普遍。这种裂缝几乎成该种地基处理方式下的一种通病。
3.3 该地基出现问题的原因分析及建议
1）褥垫层：由于土工格珊和卵石组成的褥垫层厚度只有500mm，对上部独立基础传递的荷载扩散效果有限。故建议是增加褥垫层中铺设卵石的厚度或者减小独立柱之间间距，使应力扩散到桩顶时均匀分布在所有桩顶上。
2）土工格栅：土工格栅为柔性材质，铺设后起到均衡相邻桩顶的荷载，但土工格栅成卷铺设，在搭接处形成薄弱环节，搭接宽度、链接牢固程度都影响到的分散应力效果。
3）裹体桩：碎石和土工布袋组成裹体桩，在施工过程中，碎石只是靠自重装满布袋，所以其密实程度差异很大，在受到相同压力时的变形也会有较大差异，这种差异变现为相邻独立基础的沉降量，如果沉降量差异过大，造成独立柱直接砌体受拉，表面出现自上而下的裂缝。针对这种差异，可以改进的措施有：裹体桩填充材料改素混凝土或适当配筋的钢筋混凝土，如此一来，由于混凝土凝固后成一整体，不担抗压性能大为改善，并且还增加了摩擦桩的功能，能提供更大的承载力和压缩模量。
4）桩间土：由于桩基以间距0.87m和1m施工，且桩径400mm，所以相邻桩之间有可观的桩间土，由于桩基成孔是采用螺旋钻，对桩间的土原有结构扰动很少，只有在铺设褥垫层碎石时，有上部机械活动传递下来的振动、碾压扰动，这些扰动主要对桩顶一定深度内地影响为最甚，随着深度的增加，这种影响迅速减小。该桩间土由于部分扰动，所以承载力远小于地勘中所列的承载力，加之这些桩间土如地勘所示都是盐渍粉土，遇到水（不论地下卤水水位升高还是由于外来淡水浸泡）迅速变为没有承载力的稀泥，丧失对上部荷载的承受能力和碎石裹体桩的支护作用，如果这种浸泡致使桩间土严重流失，则随时裹体桩也随即倒塌，造成地基的塌陷，严重的威胁到建筑物的安全。
5）成孔过程：由于该地基处理方式选择不扰动桩间土的螺旋钻成孔，这固然是种高效的成孔方式，但是对加固地基本身没有起到任何意义。所以可以选择锤击引孔的方式成孔，这样，在成孔过程中，对桩间土可以起到挤压密实的作用， 提高桩间土本身的抗压、抗渗能力。
4 结论和建议
碎石裹体桩加褥垫层复合地基处理作为一种新的地基处理方式，现在应用的很有限，存在的问题也不止限于本工程所遇到的这些，随着时间的推移和应用的广泛，会暴露更多。这种桩基的改进空间还有很多，处之前所说的改进措施之外，还可以结合传统的一些处理方式一并应用，或许会去的意想不到的效果，如在敷设褥垫层时取消土工格栅，而是在敷设卵石后进行强夯处理，提前压缩裹体桩与桩间土之間的可能变形，使处理后的地基重新固结改善整体密实度，从而减小增加建筑荷载后的可能不均匀沉降。
在地基处理方案的选择中需要更加谨慎的考虑，不能一味的求新造成工程不可挽回的缺陷。
参考文献：
[1] 尤苏南.察尔汗盐渍土工程特性与地基处理方法研究[J]. 工业建筑. 2013(S1)
[2] 刘军勇,赵爱莉,寇博.饱和强盐渍土地区地基处理技术的应用研究[J]. 公路工程. 2011(05)
[3] 朱瑞成，周华，李传镔;焉耆盆地盐渍土的工程地质特征[J];工程勘察;1996年02期
[4] 傅世法.振动水(卤水)冲碎石桩加固软弱超盐渍土地基的技术效果[J]. 勘察科学技术. 2003(03)
[5]周华,李全胜,朱瑞成;新疆库尔勒地区盐渍土的工程地质特征[J];西部探矿工程;2000年03期
作者简介：郭守宇，男，1981年出生，2005年自中国海洋大学环境工程专业毕业，从事工程项目