挤密碎石桩在海积平原某电厂地基处理中的应用研究

刘 灿，赵哲胜，宋 振

（山东电力工程咨询院有限公司，山东济南250100）

挤密碎石桩在海积平原某电厂地基处理中的应用研究

刘 灿*，赵哲胜，宋 振

（山东电力工程咨询院有限公司，山东济南250100）

挤密碎石桩由于施工简单、工艺成熟、经济性好、应用性强等特点在地基处理时被广泛应用。以渤海湾海积平原某电厂工程实例为背景，通过挤密碎石桩地基处理施工及施工后的检测，分析了其在本工程中的适用性。

挤密碎石桩；地基处理；海积平原

1 概述

某电厂位于渤海湾海积平原地区，该地区基岩一般埋藏较深，地下水埋藏浅，第四系覆盖层较厚。由于电厂上部土层地基土承载力较低且存在砂土液化问题，必须进行地基处理来满足上部结构对地基土的强度及变形要求。

挤密碎石桩对软土地基具有良好的加固作用[1]，通过对软土地基的挤密、置换、竖向排水，加快地基土固结，形成稳定的复合地基，不仅能增强地基的承载力，减少地基施工后的沉降，而且还可以有效的消除液化[2]。

2 挤密碎石桩的加固机理

在桩成孔时沉管下沉会对周围土层产生横向挤压力，周围土层侧向挤压，使周边土体孔隙比减小，密度增大，在成孔和灌注碎石时由于夯击使周围土体发生液化，土颗粒重新排列趋向密实，加强了土的密实度[3]。桩孔充填料为级配良好的碎石，在地基中形成渗透性良好的人工竖向排水减压通道，地震时产生的孔隙水压力可通过桩体这一通道有效地消散，防治超孔隙水压力的增高，并可加快地基的排水固结，达到消除液化的目的[4]。

3 场地工程地质条件及地基处理方式

电厂地貌成因类型为海积平原，地貌类型为滨海低地。揭露地层为第四系人工填土（Q4s）、全新统海积层（Q4m）、冲洪积层（Q4al+pl）及上更新统冲洪积层（Q3al+pl）构成，岩性为粉土、砂土、粉质粘土。拟建场地的地下水类型为第四系孔隙潜水。

根据拟建场地工程地质条件，结合当地建筑经验，厂前区荷重较大的拟建建筑物地基可采用挤密碎石桩复合地基进行处理。挤密碎石桩可采用桩径500mm，桩间距1.30m，桩长11.00～14.00m，以提高上部土层的承载力并消除地震液化可能性。场地中②-3层标准贯入试验击数N=11～44击，平均17.9击，该层较厚地段，中小功率振动锤沉管较为困难，而该层地基承载力特征值fak=160kPa，且无液化可能性，因此如遇该层较厚贯入困难时，处理至该层层顶即可。

4 复合地基载荷试验目的及方法

4.1 试验目的

本工程进行了挤密碎石桩复合地基载荷试验，确定桩间距1.3m碎石桩复合地基承载力特征值。

4.2 试验方法

加载等级分为10级。每加一级荷载前后均应各读记承压板沉降量1次，以后每隔30min读记1次。当1h内沉降量小于0.1mm时，即可加下一级荷载当出现下列现象之一时可终止试验：

（1）沉降急剧增大，土被挤出或承压板周围出现明显的隆起；

（2）承压板的累计沉降量已大于其宽度或直径的6%；

（3）当达不到极限荷载，而最大加载压力已大于设计要求压力值的2倍。

卸载级数可为加载级数的一半，等量进行，每卸一级，间隔30min，读记回弹量，待卸完全部荷载后间隔3h读记总回弹量。

确定承载力时，当压力—沉降曲线上极限荷载能确定，而其值不小于对应比例界限的2倍时，可取比例界限；当其值小于对应比例界限的2倍时，可取极限荷载的一半。当压力—沉降曲线是平缓的光滑曲线时，可按相对变形值确定：①对砂石桩复合地基当以粉土或砂土为主的地基，可取s/b或s/d等于0.01所对应的压力。②对有经验的地区，也可按当地经验确定相对变形值。按相对变形值确定的承载力特征值不应大于最大加载压力的一半[5]。

5 复合地基载荷试验分析

5.1 试验P-s曲线及s-lgt曲线

根据野外原始记录绘制P-s及s-lgt曲线，见图1。

图1 复合地基载荷试验1.3m桩间距P-s曲线、s-lgt曲线

5.2 试验结论

P-s曲线：随着荷载的增加，曲线斜率逐渐增大。荷载加至180kPa时，承压板累计沉降量为14.24mm；荷载加至360kPa时，承压板累计沉降量为49.78mm，无明显陡降段出现。回弹率32.4%。

s-lgt曲线：所有曲线近于水平，曲线间距由密变疏，曲线尾部未出现向下弯曲现象。

复合地基载荷试验承载力计算成果详见表1。

表1 桩间距1.3m碎石桩复合地基载荷试验承载力特征值确定表

6 桩间土检测

6.1 地基处理前后物理力学指标分析

主要物理力学指标对比结果见表2。

从表2可以看出，采用干振碎石桩处理后，压缩系数：②粉土降低36%、②-1粉质粘土降低3.2%；压缩模量：②粉土提高55.4%、②-1粉质粘土提高18.3%；标准贯入试验：②粉土提高104.9%、②-1粉质粘土提高21.9%。地基土的主要力学和变形指标均比处理前有明显的提高，加固效果明显。

6.2 地基处理后地基土的液化消除效果

试验区域分布的可液化地层为②粉土，布置了3个钻孔，利用标贯试验，进行液化判定。根据液化判定分析结果，碎石桩处理后地基土②粉土的液化现象消除。

6.3 地基土处理前后工程性质对比分析

根据加固前后地基土的标准贯入试验锤击数N试验指标值对比分析可知，地基土经加固后其工程性质明显改善，加固后各土层标准贯入锤击数均有较大提高，这充分证明挤密碎石桩对地基土有明显的挤密加固效果，加固后的各层土的工程性质和地基强度已经得到了较大的改善和提高。

表2 碎石桩处理前后地基土主要物理力学指标比较

7 结束语

（1）挤密碎石桩在滨海平原地区的地基处理中能明显改善地基土的工程性质，提高地基强度；

（2）根据处理前后地基土标准贯入试验对比及计算判别，地基土的液化地层经加固处理后其地震液化的可能性已经消除；

（3）本工程采用的挤密碎石桩法施工简单、工艺成熟、经济性好、应用性强，能解决软弱土地基问题和地基土液化问题，是本工程合理的地基处理方式。

[1]孙好彬.振动碎石挤密桩在处理软弱地基中的应用[J].人民长江,2008(18):50-51,81.

[2]丰培杰,管明坤.挤密碎石桩在液化地基处理中的应用[J].科技传播,2010(7):139-140.

[3]杨庆义,张玉宝.挤密碎石桩在地基处理中的应用研究[J].西部探坑工程,2001(21):108-109.

[4]魏路,李铁军,向灵芝.某碎石挤密桩工程的承载力特性研究[J].山西建筑,2008(31):110-111.

[5]宋玉珠.挤密碎石桩处置软土地基的施工工艺与质量控制[J].内蒙古公路与运输,2011(6):22-23.

TheApplication and Research of the Gravel Compaction Pile in Foundation Treatment of a Certain Power Plant in Marine Plain

LIU Can,ZHAO Zhe-sheng,SONG Zhen
(Shandong Electric Power Engineering Consulting Institute Ltd.,Jinan Shandong 250100,China)

Gravel compaction pile has been widely used in the foundation treatment for its features such as simple construction, mature technology,good economy and strong applicability,etc. Taking a certain power plant project in the marine plain of Bohai bay as a case,through gravel compaction pile foundation treatment and the detection,the paper analyzed its applicability in the engineering.

gravel compaction pile；foundation treatment；marine plain

TU472.3

B

1004-5716(2015)05-0005-03

2014-11-13

刘灿（1982-），男（汉族），山东邹城人，工程师，现从事岩土工程技术工作。