木桩复合地基在软土地基处理中的应用

2016-07-06尹毅颖吕连兵

山西建筑 2016年14期

关键词：清水池褥垫木桩

彭　辉　尹毅颖　吕连兵

(泛华建设集团有限公司湖南设计分公司，湖南长沙　410018)

木桩复合地基在软土地基处理中的应用

彭辉尹毅颖吕连兵

(泛华建设集团有限公司湖南设计分公司，湖南长沙410018)

摘要：介绍了木桩复合地基的工作机理，以木桩复合地基在某清水池中的应用为例，就复合地基竖向承载力、沉降及有关质量控制问题进行了分析，指出木桩复合地基能有效解决软土地基承载力不够、沉降量过大等问题，应用前景广阔。

关键词：木桩，复合地基，地基处理，承载力，沉降

0引言

木桩是历史最悠久的一种桩型，然而随着各类新型软土地基处理方法的涌现，木桩似乎已经过时。但事实并非如此，在某些特定的情况下，木桩仍具有优越性。由于现行结构设计规范及各结构计算手册中均未提及木桩的计算方法，本文就笔者在某清水池地基处理中采用木桩复合地基的设计实例进行阐述，以抛砖引玉。

1工程概况

1.1清水池概况

该清水池为地上式钢筋混凝土水池，中间设变形缝一道，池顶覆土厚度500 mm。清水池长35.6 m，宽10.1 m，高4.5 m，地面标高2.80 m(黄海高程)，底板底标高在地面以下0.8 m。

1.2地质条件

拟建场地地处苏北里下河平原。根据地勘报告的结果，各土层深度、地基承载力标准值及压缩模量如下：①杂填土：层厚0.6 m；②粉质粘土：层厚0.9 m，承载力85 kPa,压缩模量4.2 MPa；③淤泥质粘土:层厚12 m，承载力65 kPa,压缩模量2.5 MPa;④粘质粉土:层厚5.5 m，承载力115 kPa,压缩模量6.0 MPa；⑤砂质粉土:层厚6.2 m，承载力180 kPa,压缩模量14.5 MPa;⑥砂质粉土:层厚4.8 m，承载力145 kPa,压缩模量9.5 MPa。

1.3地基处理方案的选择

目前，软土地基处理方法有多种，且在实际工程中得到广泛的应用。笔者对多种方案作了认真比选，方案有：1)换填法；2)水泥土搅拌桩复合地基；3)预制桩基；4)灌注桩；5)木桩复合地基。最终择优选择了方案5：木桩复合地基。实践证明，木桩复合地基处理软弱地基时，有以下优点：1)安全可靠；2)对施工场地要求较低，施工方便；3)施工时振动小、噪声低、无尘土飞扬，对周围建筑物的影响小；4)工期短；5)造价较低。

2木桩复合地基计算分析

本例中木桩采用松木桩，稍径不小于120 mm。呈矩形布置，桩间距为500 mm×500 mm，处理范围为37 m×11 m。木桩长6 m，基底下淤泥质粘土层厚度达12 m，桩端落在高压缩土层上。为了进一步保证木桩与土体的变形协调，在桩顶和基础间设置250 mm厚的碎石褥垫层，桩顶进入褥垫层50 mm。

2.1木桩复合地基承载力的确定

由于目前木桩复合地基承载力计算尚无设计规范可循，故参照有粘结强度增强体复合地基的承载力计算公式进行设计。

fspk=λmRa/Ap+β(1-m)fsk

(1)

其中，fspk为复合地基承载力特征值；λ为单桩承载力发挥系数，取1.0；m为面积置换率；Ra为单桩竖向承载力特征值，kN；Ap为桩的截面面积，m2；β为桩间土承载力发挥系数，可按地区经验取值，本工程取0.9；fsk为处理后桩间土承载力特征值，kPa。

本例中木桩未穿过软弱土层，故木桩竖向承载力标准值不计桩端阻力，则有：

(2)

其中，up为桩的周长；qsi为桩周第i层土的侧阻力特征值，kPa；lpi为桩长范围内第i层土的厚度。

计算桩径为d=120 mm，qs1=30 kPa，lp1=0.4 m，qs2=9 kPa，lp2=5.6 m。则按式(2)得Ra=23.5 kN。

面积置换率m=0.045，fsk=65 kPa，则复合地基承载力特征值为fspk=149.4 kPa。

基底平均压力值为62.8 kPa，地基承载力满足设计要求。

2.2木桩复合地基沉降计算

1)未采取木桩处理时的地基沉降，采用分层总和法计算。

清水池底板尺寸为35.60 m×10.10 m，在荷载准永久组合作用下，基底附加压力为p0=48.40 kPa，底板中心处最终沉降量s′=∑Δsi′=186.66 mm。

0.025×∑Δsi′=4.67mm>Δsn′=2.87 mm；取沉降经验系数Ψs=1.1，地基最终变形量为s=Ψss′=205 mm，不满足规范要求，必须进行地基处理。

2)木桩复合地基的沉降计算。

木桩复合地基的沉降量由褥垫层、复合土层和复合土层下卧层的变形量组成。其中，褥垫层压缩量较小，且多发生在施工期，一般不予考虑。关于木桩复合地基的沉降计算，目前规范中尚无明确的计算公式。本文参照CFG桩复合地基，采用复合模量法结合分层总和法计算，木桩复合地基的最终沉降量由复合层的沉降变形s1和下卧层的沉降变形s2组成，沉降计算公式为：

s=s1+s2

(3)

(4)

(5)

(6)