1、某電廠濕陷性黃土地基處理方法的對比摘 要 本文通過對山西朔州某電廠地基處理的兩種樁基設計方案（夯擴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）進行全面分析對比，揭示了黃土濕陷性對樁基承載力的影響，并得出了優化地基處理方案。為以后濕陷性黃土地區樁基設計提供一些經驗。關鍵詞：濕陷性黃土 夯擴大頭樁 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北西約11km的低山丘陵山坡上。占地面積430370m2，廠址內發育有五條侵蝕沖溝，溝深約1520m，溝底部寬約6m，頂部約20m。未按規范要求回填，經勘測單位檢測不能作為基礎持力層。其它原狀土層層由于為馬蘭黃土具

2、有自重濕陷性且力學性能較差，層厚3.516.5m，不能滿足建筑物對地基土強度和變形的要求，因此電廠主要建（構）筑物不能采用天然地基方案，需要進行地基處理。本工程因場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，而汽機房、除氧煤倉間則落在原狀土層上。2、工程地質條件本工程揭露的地層自上而下分為五層，分別為素填土（Q4）、馬蘭黃土（Q3）、離石黃土（Q2）、角礫(Q2）、粉土（Q2）。場地中部及中北部原地表分布沖溝切割場區。溝深為0.521.7m。場地地下水位埋深大于100m。地基土主要巖土設計參數值見表1。地基土主要巖土設計參數 表1層號土層名稱密實狀態物 理 指 標固 結抗剪強度極限側

3、阻力標準值極限端阻力標準值含水率重力密度孔隙比液限塑性指數液性指數壓縮系數壓縮模量內聚力內摩擦角WeWLIpIL1-2Es1-2cqsikqpk%kN/m3%MPa-1MPakPakPakPakPa素填土稍密9.8117.20.7325.98.5415.760.24-15馬蘭黃土稍密10.9817.50.7126.518.36-0.918.430.13-15離石黃土稍密14.5918.70.6626.819.0214.340.1862.9427.36401000角礫1103500粉土中密17.0318.90.6826.558.6412.230.2638.0729.66551400第一層：素填土

4、（Q4）為濕陷性土，濕陷系數大多在0.0300.183之間，濕陷程度中等強烈；該素填土是本次平整場地時用機械堆填。第二層：馬蘭黃土（Q3）亦為濕陷性土，濕陷系數大多在0.0150.070之間，濕陷程度中等強烈；濕陷等級II-III級。第三層：離石黃土（Q2）和第五層粉土（Q2）層均不具濕陷性。第四層：卵石（Q2）：灰白色，褐灰色，中密，稍濕，卵石主要由石灰巖、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。經勘察： 汽機房及除氧煤倉間原狀土為第二層馬蘭黃土，層厚78m，濕陷等級II級，鍋爐房沖溝回填土濕陷等級為III級、溝底為非濕陷區。3、試樁布置根據

5、場地實際情況，本工程試樁階段地基處理方案為：1、在沖溝區選用擠土夯擴鋼筋混凝土大頭樁（以下簡稱夯擴樁）混合素土擠密樁和后壓漿旋挖鉆孔灌注樁（以下簡稱旋挖樁）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阻長度，提高單樁承載力，減小地基土的壓縮性，增強地基的穩定性，同時可作為以后鍋爐房零米設備基礎的持力層。2、在原土區選用擠土夯擴鋼筋混凝土大頭樁（以下簡稱夯擴樁）和后壓漿旋挖鉆孔灌注樁（以下簡稱旋挖樁）兩種方案。3.1夯擴樁+素土擠密樁原土區和沖溝回填區夯擴樁均按正方形布置。見圖1原土區夯擴樁樁頂標高1179.5m，間距2m，樁長15m，樁徑500mm，

6、擴底直徑1100mm，樁端落在層黃土上。夯擴樁樁間和周邊不布素土樁。沖溝回填區夯擴樁樁頂標高1179.5m，間距為2m，樁長18m，樁徑500mm，擴底直徑1100mm，樁端落在層黃土上。夯擴樁樁間和周邊加布素土樁，素土樁樁間距0.9m，樁長定為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，通過觀測浸水狀態下的樁側負摩阻力，以確定濕陷性黃土的濕陷性對樁側摩阻力的影響。單樁承載力極限值預估為4000KN，樁位布置見圖1。3.2旋挖樁+素土擠密樁原土區和沖溝回填區后壓漿旋挖鉆孔樁均按梅花形布置。見圖2原土區旋挖樁樁頂標高1179.5m，間距1.8m，樁長27m，樁徑600

7、mm，樁端落在粉土層上。沖溝回填區旋挖樁樁頂標高1179.5m，間距1.8m，樁長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，樁長定為15m，樁徑500mm。單樁承載力極限值預估為5000kN，樁位布置見圖2。4、試驗結果分析本工程對12根試樁和32根錨樁全部進行了低應變檢測，各樁波形規整，波速正常，樁身完整。4.1豎向抗壓靜載荷試驗分析本次試樁共進行了12組豎向抗壓靜載荷試驗，試驗要求在試驗加載前向試坑內浸水，連續浸水10天后，采用慢速維持荷載法，逐級施加荷載，每級荷載達到相對穩定后加下一級荷載，直至滿足終止加載條件，然后分級卸載到零。其試驗部

8、分成果見表24和圖3。單樁豎向抗壓靜載荷試驗成果表 表2項目樁號最大加載量（kN）終止試驗條件可取值（kN）最大沉降量（mm）卸載回彈量(mm)/回彈率(%)極差%承載力特征值（kN）側/端阻力所占比例（%）原土區夯擴樁SZ1-15600試樁破壞520042.142.64/6.2625.4236756.5/43.5SZ1-25500鋼筋拉斷50009.806.47/66.0288.5/11.5SZ1-34500試樁破壞400019.194.39/22.8876.3/23.7沖溝區夯擴樁SZ2-14000試樁破壞350044.514.06/9.1213.5185086.8/13.2SZ2-236

9、00準備做水平試驗36008.504.58/53.8892.1/7.9SZ2-34500試樁破壞40009.481.38/14.5691.1/8.9原土區旋挖樁SZ3-15000錨樁鋼筋拉斷50008.775.95/67.849.4266792.8/7.2SZ3-26000錨樁鋼筋拉斷55009.105.71/62.7598.2/1.8SZ3-36000錨樁鋼筋拉斷550010.557.16/67.8796.2/4.8沖溝區旋挖樁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

10、/12.3SZ4-35500錨樁鋼筋拉斷55008.976.14/68.4585.7/14.3圖3：QS曲線圖3 QS曲線SZ1-2號樁實測樁身總側阻與端阻分布表 表3分級荷載(kN)100015002000250030003500400045005000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.

11、50SZ2-1號樁實測樁身總側阻與端阻分布表 表4分級荷載(kN)100015002000250030003500摩阻(kN)54110361528202725213039占總壓力%54.0969.0476.4081.0784.0486.82端阻(kN)459464472473479461占總壓力%45.9130.9623.6018.9315.9613.18根據表24和圖3進行統計分析，結果如下：除沖溝區夯擴樁的承載力沒有達到預估承載力外，其余樁型均達到了預估承載力。后壓漿旋挖灌注樁的承載力要明顯高于夯擴樁的承載力，在原土區比夯擴樁高12.7%；在沖溝區比夯擴樁高48.6%。后壓漿旋挖鉆孔灌注

12、樁的QS曲線基本一致，在相同荷載作用下，所產生的沉降量相差不大；而夯擴樁的QS曲線差異較明顯，在相同荷載作用下，沉降量相差較大，說明后壓漿旋挖鉆孔灌注樁的承載力比夯擴樁更穩定和均勻，也說明后壓漿旋挖鉆孔灌注樁要優于夯擴樁。這一點從樁身內力觀測結果也可得到證實，從樁身內力分布看，后壓漿旋挖鉆孔灌注樁承載力以側摩阻為主，側阻占總阻力的92%；夯擴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浸水過程樁身內力分析 圖4：浸水過程中樁身內力分布圖 未經處理場地 經素土樁擠密處理場地 圖5：浸水過程中樁身摩阻分布圖 未經處理場地 經素土樁擠密處理場地為了進一步了解場地地基土濕陷性

13、對樁基承載力的影響，分別觀測了夯擴樁在浸水過程中，經過擠密素土樁處理和未經擠密素土樁處理的兩種類型場地土，在無樁頂荷載作用下樁身內力變化情況見圖4和圖5 。由圖4和圖5可以看出：未經素土樁擠密的場地，浸水時樁身內力和摩阻力主要為正值， 在同一深度內，隨著浸水時間的延長，樁身內力和摩阻力則逐漸增大。這說明未經素土樁擠密處理的場地，浸水時由于地基濕陷對試驗樁產生了負摩阻，負摩阻總體上有自上而下逐漸遞減的規律，最大壓應力多出現在樁頂，浸水10d時樁頂最大壓應力為176kN，最大負摩阻為224kPa，影響范圍一般在10.0m以內，其影響為樁體荷載的5%。經素土擠密的場地，浸水時樁身內力和摩阻力主要為負

14、值，而在同一深度內，隨著浸水時間的延長，樁身內力和摩阻力則有逐漸減小的趨勢。這說明經過素土樁擠密的場地，由于地基經擠密后濕陷性基本消失，浸水后對樁產生上浮作用，造成樁身出現附加的拉應變，附加拉應變總體上有自上而下逐漸遞減的規律，影響范圍在4.0m左右，最大拉應力多出現在樁頂。浸水10d時樁頂累計最大拉應力為141kN，最大側摩阻為180kPa，該拉應力對載荷試驗結果的影響為正摩阻效應，相當于給樁施加了預應力，影響幅度為樁體荷載的3%。5、結論通過對比試驗可以得出如下結論：從承載能力分析，除未經素土擠密處理的夯擴樁不能滿足設計要求外，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樁。從承載力穩定性看，后壓漿旋挖鉆孔灌注樁要優于夯擴樁，夯擴樁的單樁承載力極差大。經素土樁擠密處理的場地，不但可以消除場