水利工程粉喷桩复合地基的加固与检测

朱甲龙

水利工程粉喷桩复合地基的加固与检测

朱甲龙

一、工程概况

1.工程要素

皖南某泵站基础设计采用粉喷桩复合地基，处理范围为排涝进水闸、前池挡墙、泵房及压力水箱基础。总桩数654根，桩径500mm，平面呈梅花型布置，桩距1.0m，设计单桩承载力特征值不小于110kPa，复合地基允许承载力不小于133kPa，设计要求复合地基试验荷载的终止值取复合地基允许承载力的1.5倍。

2.工程地质

（1）人工填土：分布于江堤堤身及堤内站房前，成分以褐黄色中粉质壤土为主，夹少量碎石及腐殖质，可塑，稍湿，中等压缩性，层厚7.05～8.01m。

（2）中～重粉质壤土：灰黄、褐黄色，下部夹青灰色，含少量腐殖质，可塑，稍湿～湿，中等压缩性，层厚1.00～3.30m。

（3）淤泥质重粉质壤土夹薄层细砂：青灰色，流塑～软塑，很湿，具水平层理。上部含较多螺壳碎片及腐殖物，高压缩性，层厚7.50～10.20m。

（4）粉质粘土：局部为重粉质壤土，青灰、灰绿色，见铁锰质侵染，硬可塑，局部硬塑，湿，中等压缩性。该层未钻穿，最大揭露层厚2.50m。

二、单桩及单桩复合地基检测

1.试验装置

试验采用工字钢梁及槽钢上堆放配重作为试验反力，油压千斤顶进行加（卸）荷载，采用百分表测读承压板或桩顶的沉降量。

2.试验方法

按规范要求进行3 根（1#、2#、3#）单桩静载荷试验及4 根（4#、5#、6#、7#）单桩复合地基静载荷试验。根据面积置换率，换算出承压板面积为1m2。

表1 3根单桩静载荷试验结果

表2 4根单桩复合地基静载荷试验结果

表3 试验成果表

3.试验结果

通过绘制Q-s及s-lgt曲线，得出：

（1）单桩：1#、2#、3#试桩在161.6kPa作用下，桩顶总沉降量都超过40mm，故终止试验，其极限荷载可取141.4kPa（见表1）。

（2）单桩复合地基：4#、5#、7#试验点在180kPa荷载作用下，试验点的沉降量已大于承压板宽的0.06（60mm），故终止试验，其极限承载力可取160kPa。6#试验点在200kPa荷载作用下，试验点的沉降量已大于承压板宽的0.06（60mm），故终止试验，其极限承载力可取180kPa，不满足设计要求（见表2）。

三、木桩加固处理

木桩采用松木，干燥后去皮，用防腐剂浸泡充分，端头削尖，以便沉桩，锤击端应以铁丝箍匝牢固，以防锤击时锤击端损坏。为保证桩尖能进入较坚硬的持力层，上部可先开挖至基础埋深后再打桩。采用自落锤法将木桩按1m间距交错打入粉喷桩间，木桩桩径200mm，桩长8m，平面呈梅花型布置。考虑到木桩与粉喷桩对地基处理的方式及机理不同，且处理面积不完全重合，另一方面为偏于安全，仅将木桩作为单桩处理计算，不考虑其处理地基面积，计算如下式：

式中：Rk——单桩竖向承载力标准值（kN）；

μp——桩截面周长（m）；

qsi——桩周第i层土的侧阻力标准值（kPa）；

li——按各土层划分的桩的长度（m）。

已知桩直径200mm，桩长8m，qsi=9kPa，得 Rk=45.2kN。

四、加固处理后（多桩）复合地基检测

1.试验结果

休止期过后，采用多桩复合地基静载荷试验进行检测。试验成果见表3，所绘制多桩复合地基p～s曲线图如图1。

2.多桩复合地基允许承载力的确定

1#、2#、3#各试验点多桩复合地基极限允许承载力均为200kPa，据检测资料分析，加固后工程桩的复合地基竖向极限承载力满足设计要求。

五、结语

工程实例证明，粉喷桩复合地基加固处理中木桩是一种有效且经济的方法。从施工角度来说，避免了土方的大量回填与机械进场的不便，缩短了工期、节约了成本；从技术方面来看，解决了再次加打搅拌桩会产生明显的挤土破坏原桩身强度问题，同时木桩与粉喷桩、木桩与桩间土共同作用，能更好地协调形变，减少地基的不均匀沉降

（专栏编辑：王 适）

安徽省水利科学研究院 233000）