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摘 要：某工程浅层地基承载力较低，存在液化现象，采用素混凝土短桩处理后，有效地消除了饱和沙土的液化性，提高了复合地基的容许承载力和压缩模量。本文较全面地介绍了素混凝土短桩复合地基的试验、施工和设计。
关键词：素混凝土短桩；地基处理；复合地基
中图分类号：TU753.3 文献标识码：A 文章编号：1671-3362（2013）12-0124-01
1 工程概况及工程地质条件
某工程项目位于新疆维吾尔自治区和田市，设计地震为第二组，厂址区域地震动峰值加速度为0.12g，建筑场地类别均为Ⅱ类。
根据勘测成果，厂址内岩土层特征按剖面图中编号顺序由上而下有：素填土层、松散粉砂层、稍密粉砂层、中密粉砂层、密实粉砂层、密实卵石层等。
经液化判别，厂址第（2）层松散粉砂局部为液化土，液化指数为0.10～5.68，液化等级为轻微液化。据《建筑工程抗震设防分类标准》[1]（GB50223-2008）及《建筑抗震设计规范》[2]（GB50011-2010）（以下简称抗震规范），对重要建（构筑）物应部分消除液化沉陷处理。
2 地基处理
2.1 地基处理方案选择
根据场地地质条件，场地内液化土层即第（2）层松散粉砂层分布比较广泛，厚度较深，松散粉砂层底标高普遍在-4.5～-6.5m之间。由于场地地下水位较高，粉砂层的渗透系数很大，采用大开挖可以消除粉砂层液化的影响，但土方量大且基坑支护费用很高。
对重要建（构）筑物，针对地下水位较高并且浅层土地基承载力较低的特点，为消除液化土层的不利影响，拟采用振冲碎石桩或水泥粉煤灰碎石桩等地基处理方式。受当地施工条件的限制，无法采用这些地基处理方法。和田地区一般采用两种地基处理方式，一种是钻孔灌注桩，另外一种是改良的水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）——素混凝土短桩，也就是采用素混凝土代替水泥粉煤灰碎石桩中的混合料，其施工工艺与水泥粉煤灰碎石桩相同。
结合和田地区施工经验，经过经济技术比较，采用素混凝土短桩的对地基处理方案，桩径为400mm，桩长约9m，桩间距为1.2m，以（4-1）卵石层作桩端持力层，处理后的复合地基承载力特征值不小于350kPa，压缩模量为12MPa。
2.2 素混凝土短桩复合地基
素混凝土短桩复合地基的计算和水泥粉煤灰碎石桩的设计类似，按照《建筑地基处理技术规范》[3]（JGJ 79-2012）对素混凝土短桩的单桩竖向承载力特征值进行估算，9m長素混凝土短桩竖向承载力特征值为400kN，复合地基的面积置换率为0.087，复合地基承载力为350kPa，压缩模量为12MPa。
素混凝土短桩采用长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩，桩体材料为C25素混凝土，清土截桩后铺设300mm厚砂石褥垫层。
3 处理效果的检测与分析
在施工图开展前，在厂区内选取了3处进行现场试验，分别进行了单桩静载荷试验和复合地基静载荷试验，以确定施工图设计参数和处理效果。
根据三处单桩静载试验的Q-S曲线分析，结合场地工程地质条件，根据《建筑基桩检测技术规范》[4]（JGJ106-2003）及相关规范进行试验，根据试验结果，素混凝土短桩单桩承载力Ra为280.0～400.0kN，其中ZH01、ZH03单桩承载力Ra均小于设计要求值；ZH02单桩承载力Ra满足设计要求。
根据3处复合地基静载荷试验的p-S曲线及S-t曲线图分析，结合场地工程地质条件，根据《建筑地基处理技术规范》及《建筑基桩检测技术规范》相关规定，该场地复合地基承载力特征值为400～450kPa，压缩模量为12～24MPa。
4 复合地基抗震承载力调整系数取值
对于复合地基抗震承载力调整系数，抗震规范中对于天然地基和桩基均有明确规定，对于复合地基抗震承载力调整系数则没有规定。根据抗震规范4.2.2条规定，天然地基基础抗震验算时，地基抗震承载力应取地基承载力特征值乘以地基抗震承载力调整系数计算，调整系数为1.0～1.5。根据抗震规范规定，单桩的竖向和水平抗震承载力特征值，可均比非抗震设计时提高25%。
本工程中，复合地基处理后桩间土为稍密粉砂，若按照天然地基取值，抗震承载力调整系数为1.1，若按照桩基取值，抗震承载力调整系数取值为1.25。
对于复合地基是否需要抗震承载力调整系数，笔者认为需要。天然地基土和桩基承载力特征值调整系数是考虑地基土在有限次循环动力作用下强度一般较静强度提高和在地震作用下结构可靠度容许有一定程度降低这两个因素；而在复合地基下，这两个因素都存在，因此复合地基也需要考虑抗震承载力调整系数。
复合地基抗震承载力调整系数的取值，笔者认为可以参考复合地基承载力的计算方法，按照桩间土和桩对复合地基的贡献来确定复合地基抗震承载力调整系数的取值。比如本工程中，桩间土与桩对复合地基承载力的贡献为1：2.5，相应的复合地基抗震承载力调整系数可取（1.1*1+1.25*2.5）/3.5=1.2。
5 结论与建议
通过素混凝土短桩在本工程的应用，说明利用素混凝土短桩复合地基是成功的。利用素混凝土短桩可以有效消除饱和砂土的液化性，提高复合地基容许承载力和压缩模量，并具有操作简单、施工进度快、工期短及造价低的优点。在素混凝土短桩采用钻孔灌注桩时，应注意清理桩底沉渣，确保复合地基的施工质量。在复合地基计算中，应合理计算复合地基抗震承载力调整系数，以保证确保基础的安全性及经济性。
参考文献
[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50223-2008 建筑工程抗震设防分类标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.
[2] 中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50011-2010 建筑抗震设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.
[3] 中国建筑科学研究院.JGJ79-2012 建筑地基处理技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.
[4] 中国建筑科学研究院.JGJ 106-2003建筑基桩检测技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2003.
关键词：素混凝土短桩；地基处理；复合地基
中图分类号：TU753.3 文献标识码：A 文章编号：1671-3362（2013）12-0124-01
1 工程概况及工程地质条件
某工程项目位于新疆维吾尔自治区和田市，设计地震为第二组，厂址区域地震动峰值加速度为0.12g，建筑场地类别均为Ⅱ类。
根据勘测成果，厂址内岩土层特征按剖面图中编号顺序由上而下有：素填土层、松散粉砂层、稍密粉砂层、中密粉砂层、密实粉砂层、密实卵石层等。
经液化判别，厂址第（2）层松散粉砂局部为液化土，液化指数为0.10～5.68，液化等级为轻微液化。据《建筑工程抗震设防分类标准》[1]（GB50223-2008）及《建筑抗震设计规范》[2]（GB50011-2010）（以下简称抗震规范），对重要建（构筑）物应部分消除液化沉陷处理。
2 地基处理
2.1 地基处理方案选择
根据场地地质条件，场地内液化土层即第（2）层松散粉砂层分布比较广泛，厚度较深，松散粉砂层底标高普遍在-4.5～-6.5m之间。由于场地地下水位较高，粉砂层的渗透系数很大，采用大开挖可以消除粉砂层液化的影响，但土方量大且基坑支护费用很高。
对重要建（构）筑物，针对地下水位较高并且浅层土地基承载力较低的特点，为消除液化土层的不利影响，拟采用振冲碎石桩或水泥粉煤灰碎石桩等地基处理方式。受当地施工条件的限制，无法采用这些地基处理方法。和田地区一般采用两种地基处理方式，一种是钻孔灌注桩，另外一种是改良的水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）——素混凝土短桩，也就是采用素混凝土代替水泥粉煤灰碎石桩中的混合料，其施工工艺与水泥粉煤灰碎石桩相同。
结合和田地区施工经验，经过经济技术比较，采用素混凝土短桩的对地基处理方案，桩径为400mm，桩长约9m，桩间距为1.2m，以（4-1）卵石层作桩端持力层，处理后的复合地基承载力特征值不小于350kPa，压缩模量为12MPa。
2.2 素混凝土短桩复合地基
素混凝土短桩复合地基的计算和水泥粉煤灰碎石桩的设计类似，按照《建筑地基处理技术规范》[3]（JGJ 79-2012）对素混凝土短桩的单桩竖向承载力特征值进行估算，9m長素混凝土短桩竖向承载力特征值为400kN，复合地基的面积置换率为0.087，复合地基承载力为350kPa，压缩模量为12MPa。
素混凝土短桩采用长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩，桩体材料为C25素混凝土，清土截桩后铺设300mm厚砂石褥垫层。
3 处理效果的检测与分析
在施工图开展前，在厂区内选取了3处进行现场试验，分别进行了单桩静载荷试验和复合地基静载荷试验，以确定施工图设计参数和处理效果。
根据三处单桩静载试验的Q-S曲线分析，结合场地工程地质条件，根据《建筑基桩检测技术规范》[4]（JGJ106-2003）及相关规范进行试验，根据试验结果，素混凝土短桩单桩承载力Ra为280.0～400.0kN，其中ZH01、ZH03单桩承载力Ra均小于设计要求值；ZH02单桩承载力Ra满足设计要求。
根据3处复合地基静载荷试验的p-S曲线及S-t曲线图分析，结合场地工程地质条件，根据《建筑地基处理技术规范》及《建筑基桩检测技术规范》相关规定，该场地复合地基承载力特征值为400～450kPa，压缩模量为12～24MPa。
4 复合地基抗震承载力调整系数取值
对于复合地基抗震承载力调整系数，抗震规范中对于天然地基和桩基均有明确规定，对于复合地基抗震承载力调整系数则没有规定。根据抗震规范4.2.2条规定，天然地基基础抗震验算时，地基抗震承载力应取地基承载力特征值乘以地基抗震承载力调整系数计算，调整系数为1.0～1.5。根据抗震规范规定，单桩的竖向和水平抗震承载力特征值，可均比非抗震设计时提高25%。
本工程中，复合地基处理后桩间土为稍密粉砂，若按照天然地基取值，抗震承载力调整系数为1.1，若按照桩基取值，抗震承载力调整系数取值为1.25。
对于复合地基是否需要抗震承载力调整系数，笔者认为需要。天然地基土和桩基承载力特征值调整系数是考虑地基土在有限次循环动力作用下强度一般较静强度提高和在地震作用下结构可靠度容许有一定程度降低这两个因素；而在复合地基下，这两个因素都存在，因此复合地基也需要考虑抗震承载力调整系数。
复合地基抗震承载力调整系数的取值，笔者认为可以参考复合地基承载力的计算方法，按照桩间土和桩对复合地基的贡献来确定复合地基抗震承载力调整系数的取值。比如本工程中，桩间土与桩对复合地基承载力的贡献为1：2.5，相应的复合地基抗震承载力调整系数可取（1.1*1+1.25*2.5）/3.5=1.2。
5 结论与建议
通过素混凝土短桩在本工程的应用，说明利用素混凝土短桩复合地基是成功的。利用素混凝土短桩可以有效消除饱和砂土的液化性，提高复合地基容许承载力和压缩模量，并具有操作简单、施工进度快、工期短及造价低的优点。在素混凝土短桩采用钻孔灌注桩时，应注意清理桩底沉渣，确保复合地基的施工质量。在复合地基计算中，应合理计算复合地基抗震承载力调整系数，以保证确保基础的安全性及经济性。
参考文献
[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50223-2008 建筑工程抗震设防分类标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.
[2] 中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50011-2010 建筑抗震设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.
[3] 中国建筑科学研究院.JGJ79-2012 建筑地基处理技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.
[4] 中国建筑科学研究院.JGJ 106-2003建筑基桩检测技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2003.