挤密砂桩在地基处理中的应用研究

□谌永强（河南省水利第二工程局）

挤密砂桩在地基处理中的应用研究

□谌永强（河南省水利第二工程局）

挤密砂桩常适用于松散砂土、粉土等地基条件，为研究分析挤密砂桩在软土地基及砂层地基的适用性，在信阳某一工地设立软土及砂层土质实验区，布置不同形式的挤密砂桩试验方案，对加固前后的地基进行试验，通过对试验前后的数据进行对比，以分析挤密砂桩的适用性及桩体的合理布置。通过试验分析可知，对软土进行地基处理后，地基的承载力有所增加；对砂层地基进行处理后，地震液化问题得到一定的改善。结合处理效果与经济技术比选，选择出合适的试验方案，为今后挤密砂桩在此种地基条件的适用提供一定的参考。

软土地基；砂层地基；挤密砂桩；地基承载力；地震液化

0 引言

软土地基及砂层土质地基是建筑工程中较常见的地基形式。软土地基含水率高、强度低、压缩性较高，故地基承载力较差且易产生较大的沉降。砂层土质地基稳定性较差，在地震作用下易产生液化。由于软土地基及砂层土质地基具有上述特性，为了使工程质量安全达到设计标准，必须对地基进行加固处理。常用的软土地基处理方法有∶排水固结法、强夯法、置换法、深层搅拌法、高压喷射注浆法等，砂层地基处理方法有∶强夯法、深层搅拌法以及振冲法。本次试验为了研究分析挤密砂桩在软土地基及砂层地基的适用性问题，通过在试验区典型地基上布置不同的试验方案并对试验前后的数据进行对比，并考虑经济及强度要求，选出合适的试验方案。试验结果可为今后挤密砂桩更大范围的应用提供一定的参考。

1 试验概述

1.1 试验场地

本次试验场地选在河南省信阳市某一工地施工范围内，施工范围内有两部分典型性地基，分别定义为第一阶地和第二阶地。第二阶地上覆第四系上更新统（Q3）地层，厚度13～18.70 m，具有二元结构；下部由砾石层和砂层组成，厚度1.50～8 m；砂层为灰黄或灰白色，由下往上颗粒由粗变细（以粗砂为主，上部近中细砂，最厚可达5 m，下部为含砾粗砂），从北向南逐渐增厚。第一阶地上覆上更新统和全新统地层，具二元结构，总厚度11～16 m；下部透水层由砾石层（Q3）和砂层（Q1 4）组成，厚度6～12 m；砂层、砾石层遍布于整个阶地下部，为灰黄或灰白色，由上往下颗粒由细变粗，上部为中细砂，下部为粗砂、砾质粗砂。上部由低液限粘土组成，多呈黄色，厚2～9 m。该区地下水主要表现为潜水，水位高程73～76 m。

1.2 试验目的

根据工程地质报告可知，在坝基第二阶地存在Q4极软土层，排水固结条件差，在坝基第一阶地液化等级为中等～严重液化深度7～10 m。故需对此范围内的地基进行地基处理，用于固结排水作用以及地震液化处理。

20世纪50年代，挤密砂桩在国内外已得到较广泛的应用，且对地基加固处理效果较为显著。但是此方法主要用于挤密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、杂填土等地基，对于在软土地基及砂层地基上的应用，还有待进行深入的研究。

本次试验将挤密砂桩分别应用在软土地基及砂层地基上，分别设置不同的挤密砂桩直径、桩间距、施工方法，通过测试试验前后的参数，对比分析挤密砂桩对地基处理的效果，选用最合适的参数进行地基加固，为以后的地基处理提供一定的依据。

1.3 试验方案

在施工区典型性地基范围内分别选取一部分作为试验区，分别为1#试验区和2#试验区。

1#试验区为软土地基，分别布置方案一：桩径0.80 m、间距3.00 m；方案二：桩径0.50 m、间距1.50 m；方案三：桩径0.50 m、间距2.00 m；方案四：桩径0.50 m、间距2.50 m的砂桩，施工方法采用振冲法和振动沉管法两种。桩径0.80 m砂桩采用振冲法，桩径0.50 m砂桩采用振动沉管法。

为了分析挤密砂桩密实度，试验后在1#试验区随机抽取不同桩径、不同桩间距的9根挤密砂桩桩体进行重型动力触探试验，桩体编号及位置如表1所示。

2#试验区为砂层地基，分别布置方案一：桩径0.80 m、间距3.00 m；方案二：桩径0.50 m、间距1.50 m；方案三：桩径0.50 m、间距2.00 m的砂桩，施工方法采用振冲法和振动沉管法两种。桩径0.80 m砂桩采用振冲法，桩径0.50 m砂桩采用振动沉管法。

表1 1#试验区重型动力探测探点位置表

在2#试验区3种方案区域加固前与加固后各布置4个标准贯入原位试验孔，以进行标准贯入试验，用于测试砂层液化状态。

2 1#试验区结果分析

1#试验区选取的9个桩点进行桩体重型动力触探检测，检测结果如表2所示。

振冲法是采用边振边冲联合方式将振捣器沉入地基中，然后填入粗砂，振捣加固，达到密实度要求后再提升振捣器，反复进行上述步骤，直至形成一个挤密桩体。从表2可以看出，采用振冲法施工的8号9号实验孔整体呈现为松散状，这是因为桩体材料粒径较细，当受到高压水的反冲作用时砂颗粒呈悬浮状态，因此不能形成挤密的桩体。

从表2可以看出，采用振动沉管法施工的1#到7#试验桩桩体密实度均优于8#～9#试验桩；桩径0.50 m，间距1.50 m的挤密砂桩2.00 m以下都达到了稍密的状态，桩径0.50 m，间距2.00 m的挤密砂桩2.50 m以下基本达到稍密的状态，桩径0.50 m，间距2.50 m的挤密砂桩3.00 m以下出现稍密的状态，但整体密实度较差。由上述分析可知，桩间距越小，出现稍密状态的深度越小，整体密实度越好。采用振动沉管法施工的挤密砂桩，间距越小，其密实度越好，但是从经济角度考虑，此次试验最佳方案为采用振动沉管法施工，桩径0.50 m，桩间距2.00 m。

表2 桩体重型动力触探检测结果表

3 2#试验区结果分析

2#试验区3种方案各选取4个点进行加固前和加固后的贯入试验，三个方案结果如表3所示。

地震液化是指少粘性土受地震力作用后，土体强度迅速降低，使土体像液体一样流动或喷出地面，成为液化地基。对于此类土，可通过置换土质，或者对土质进行加密的方法进行处理，而通常是采用土质加密的方法进行处理。由于2#试验区存在地下承压水，极易出现地震液化问题，因此必须对砂层地基进行加固。从表3可以看出，采用振冲法施工的方案一，加固前后贯击数变化不大且有些部位还有所减小，这是因为砂土的流动性较大，采用振冲法施工没有达到防止地震液化的要求。采用振动沉管法施工的地基，加固后贯击数与原状土的标贯击数相比较有了大幅度的提高，且通过对比分析可以看出，间距1.50 m和间距2.00 m加固后贯击数基本一致，考虑到经济因素的情况下，方案三优于方案二。虽然加固后的地基条件有所改善，但是经过分析计算以及修正处理，有一部分挤密砂桩桩间土尚未全部达到设计要求消除砂层地震液化的效果。

表3 2#试验区结果数据表

表3 2#试验区结果数据表（续）

4 试验结论

通过在典型的软土地基及砂层地基上进行试验，并对试验数据对比分析，对挤密砂桩在软土地基及砂层地基适用性有了一些初步的了解。挤密砂桩对于软土地基加固及砂层土质防地震液化都有一定的作用，通过经济技术比选，1#试验区相对最佳试验方案三：桩径0.50 m，桩间距2.00 m；2#试验区相对最佳试验方案三：桩径0.50 m，桩间距2.00 m。此次试验为以后挤密砂桩更大范围的应用提供了一定的参考。但在试验的同时也出现了一定的问题：软土地基加固后挤密砂桩上下密实度差别较大，部分出现不密实；砂层地基加固后部分未达到防止地震液化的要求；这为今后更深一步的研究提供了方向。

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［3］楼晓明，于志强，徐士龙.振冲法的现状综述［J］，土木工程与管理学报，2012，29（3）：61-66.

［4］牛瑞利.砂土地震液化及其防治［J］，山西建筑，2005，31（24）∶114-115.

编辑：左英勇

TU471.8

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1673-8853（2017）06-0064-03

2017-04-03