1、概述
砂石樁用于擠密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、雜填土等地基。主要靠樁的擠密和施工中的振動使樁周圍土的密度增大，從而提高地基承載力，降低壓縮性，不僅如此，砂石樁用于處理液化地基效果也非常顯著，其工作原理就是在振動機(jī)的振動作用下，把套管打入規(guī)定的設(shè)計(jì)深度，套管入土后，擠密了套管周圍土體，然后投入砂石，將砂石振動密實(shí)成樁。砂石樁和樁間土形成復(fù)合地基，從而消除飽和粉土的地震液化并能提高地基承載力。該方法具有施工周期短、效果好、成本低、無污染等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)與民用建筑物的地基加固和液化地基的處理。本文筆者依據(jù)砂石樁具體工程實(shí)例展開討論分析，驗(yàn)證了砂石樁在處理砂土以及粉土地基的良好效果。
2、工程概況
2.1工程簡介
某330kV變電所工程場地，位于天水麥積區(qū)。擬建站址處于渭河南岸的Ⅰ級和Ⅱ級階地上，據(jù)《天水幅地質(zhì)圖》揭示所址及附近無斷裂通過，根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001）和《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2001），本地區(qū)抗震設(shè)防烈度（基本烈度）為8度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值（與“地震動峰值加速度”相當(dāng)）為0.30g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組。本次砂石樁主要布置在Ⅰ級階地上。
Ⅰ級階地：上層為粉土、細(xì)砂和礫砂，局部有圓礫，厚5.4m～7.9m，為中等至嚴(yán)重液化土層，需進(jìn)行處理方可做為建（構(gòu)）筑物地基；中層粉質(zhì)粘土，厚18.8m～20.3m，呈軟塑狀態(tài)，較易變形；下層為圓礫，揭露厚度大于11.0m，但埋藏較深（30.8m～36.8m），穩(wěn)定性好。Ⅰ級階地上層的粉土、細(xì)砂和礫砂判別為中等至嚴(yán)重液化土層。中層的粉質(zhì)粘土和下層的圓礫可以判別為不液化土。
2.2設(shè)計(jì)要求
1、試驗(yàn)區(qū)、試樁布置、樁徑及樁間距：試樁為砂石樁，按不同的樁間距在選定的場地內(nèi)設(shè)二個(gè)試驗(yàn)區(qū)，樁體布置采用等邊三角行布樁，最小布樁3排。成樁直徑Ф700mm，樁間距2.1m（A區(qū)）、3.1m（B區(qū)）。
2、樁長（處理深度）：根據(jù)本工程地質(zhì)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)單位提出的試驗(yàn)方案，樁長為8m，樁頂標(biāo)高為自然地坪。
3、試驗(yàn)設(shè)備：采用錘擊沉管法，采用間斷投料法，每次投料孔內(nèi)增高不大于2.0m，施工工序建議采用由外向內(nèi)隔排隔點(diǎn)跳打法。
4、樁孔填料進(jìn)行選定：石料粒徑大于30mm者約占11%，5～30mm者約占80%，5～2mm者占4%，2mm以下者占5%。其含泥量一般小于5%。
3、地基處理檢測
3.1測點(diǎn)布置
砂石樁地基處理試驗(yàn)施工質(zhì)量及處理效果檢驗(yàn)，是在試驗(yàn)區(qū)（A、B）分別進(jìn)行樁體、樁間土的載荷試驗(yàn)：對試驗(yàn)區(qū)分別進(jìn)行3個(gè)樁體、3個(gè)樁間土的靜載荷試驗(yàn)，每個(gè)試驗(yàn)區(qū)共計(jì)6個(gè)承載力試驗(yàn)點(diǎn)；樁間土、樁體原位測試：對三樁間土做原位標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，對樁體做原位動力觸探試驗(yàn)，在每一試驗(yàn)區(qū)的樁間、樁體分別抽檢3處。各測試點(diǎn)數(shù)量及編號具體如下表：
3.2樁體質(zhì)量檢測
砂石樁處理地基效果檢測：砂石樁處理地基效果檢測應(yīng)在成樁后間隔一定時(shí)間進(jìn)行，對粉土、砂土地基，間隔時(shí)間不宜少于7天。
在A、B兩試驗(yàn)區(qū)各抽樁3根沿樁體自上而下做重型圓錐動力觸探（N63.5）試驗(yàn)。每根樁自樁頂開始，先貫入1.0m后開始記錄試驗(yàn)錘擊數(shù)，連續(xù)記錄5次，貫入深度0.5m，然后鉆孔至2.0m。自3.0m以下每1.5m均先做試驗(yàn)，記錄試驗(yàn)錘擊數(shù)，連續(xù)記錄5次，貫入深度0.5m，再鉆孔1.5m。兩區(qū)樁身各試驗(yàn)段的重型圓錐動力觸探（N63.5）試驗(yàn)結(jié)果見下表：
試驗(yàn)結(jié)果表明：自樁頂1.0m以內(nèi)有松動，未記錄試驗(yàn)錘擊數(shù)，樁頂下1.0～8.0m，A區(qū)N63.5=6～106擊/10cm，大部分N63.5=30～50擊/10cm，局部樁身N63.5大于50擊/10cm；B區(qū)N63.5=6～109擊/10cm，大部分N63.5=30～40擊/10cm，局部樁身N63.5大于50擊/10cm。從樁身的某一試驗(yàn)段來看，試驗(yàn)擊數(shù)有較大離散性；從各試驗(yàn)段的總體來看，各樁各段的試驗(yàn)擊數(shù)又變化不大，這是符合級配不同的砂石料動力觸探試驗(yàn)的一般規(guī)律的，同時(shí)也說明在總體上，砂石樁樁體較均勻，樁身經(jīng)桿長、地下水位修正后的N63.5大于10擊/10cm，承載力基本值大于400kPa，樁體中密～密實(shí)。
樁體抗剪強(qiáng)度：根據(jù)現(xiàn)場重型圓錐動力觸探（N63.5）試驗(yàn)結(jié)果，砂石樁復(fù)合地基樁體內(nèi)A區(qū)摩擦角為38°～40°，抗剪強(qiáng)度為32～43kPa。B區(qū)摩擦角為35°～40°，抗剪強(qiáng)度為28～39kPa
3.3樁間土液化檢測
為檢測試驗(yàn)區(qū)樁間處理效果，對樁間土土性及三樁間土的液化進(jìn)行判定，在試驗(yàn)區(qū)設(shè)取土探孔1個(gè)，擬在樁間取原狀土樣進(jìn)行室內(nèi)常規(guī)土工試驗(yàn)，確定樁間土常規(guī)物理力學(xué)指標(biāo)。現(xiàn)場實(shí)際開挖探井1個(gè)，深度3.0m，實(shí)測相鄰樁體凈間距A區(qū)為1.35～1.62m左右，樁間距為1.95～2.26m；B區(qū)為2.40～2.67m，樁間距為3.08～3.32m。三樁間土一般為細(xì)砂、礫砂，不能取原狀土試樣。為此，僅對三樁間土做原位標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)檢測。均布隨機(jī)設(shè)3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，標(biāo)貫試驗(yàn)點(diǎn)編號分別為GA1、GA2、GA3以及GB1、GB2、GB3。自地面2.0m以下每米做試驗(yàn)一次，記錄試驗(yàn)錘擊數(shù)。三樁間各試驗(yàn)段的標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)（N）結(jié)果見下表：
三樁間土在3m以下為礫砂、圓礫層，固未進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，三樁間土（細(xì)砂層）標(biāo)貫試驗(yàn)實(shí)測擊數(shù)：A區(qū)為10～11擊/30cm，松散～稍密；B區(qū)為8～10擊/30cm，松散。經(jīng)砂石樁處理后的試驗(yàn)場地，在處理深度范圍內(nèi)的A區(qū)地基土層液化消除，B區(qū)部分區(qū)域液化未予消除。
3.4試驗(yàn)區(qū)砂石樁復(fù)合地基承載力
根據(jù)試驗(yàn)區(qū)樁體、樁間土豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)結(jié)果見下表，
按下式對試驗(yàn)區(qū)砂石樁復(fù)合地基承載力進(jìn)行計(jì)算，該計(jì)算值可作為單樁復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)的參考：
fspk=mfpk+(1-m)fsk
式中：fspk.、fpk、fsk，m分別為復(fù)合地基、單樁、樁間土承載力特征值，置換率。
按上式，計(jì)算時(shí)A區(qū)取單樁、樁間土承載力特征值433kPa、213kPa，則復(fù)合地基承載力特征值為235kPa；A區(qū)取單樁、樁間土承載力特征值400kPa、220kPa，則復(fù)合地基承載力特征值為209.2kPa。
3.5檢測結(jié)果
根據(jù)已完成的試驗(yàn)區(qū)和施工區(qū)檢測多個(gè)點(diǎn)位標(biāo)貫擊數(shù)實(shí)測值和液化判別成果可知，地基處理后易液化的中密狀砂質(zhì)粉土層標(biāo)貫擊數(shù)值較原狀土有較大幅度的提高，平均提高2～4倍，表明擠密砂石樁對中密狀砂質(zhì)粉土加固效果較好，能夠明顯消除其液化潛勢；且2.1m樁間距的處理效果明顯優(yōu)于3.1m樁間距的地基處理效果，處理后基本消除了地震液化的問題。
4、結(jié)論
1）檢測以提高承載力為主要目的的工程時(shí)，要依靠載荷試驗(yàn)的可靠性，結(jié)合動探試驗(yàn)的快捷性，制定出以載荷為主、動探為輔的檢測方案；在檢測以消除地基液化為主要目的工程時(shí)，主要依靠標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)判定樁間土消除液化的效果，并結(jié)合樁體的重型動力觸探和載荷試驗(yàn)，制定出以標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)為主、動探和載荷試驗(yàn)為輔的檢測方案。與此同時(shí)，還要考慮檢測的經(jīng)濟(jì)合理性。
2）根據(jù)A區(qū)與B區(qū)的檢測結(jié)果對比可以得出地基處理后的液化消除程度，動探，樁體的抗剪強(qiáng)度，樁間土的變形模量，壓縮模量以及承載力具有很好的一致性，不難發(fā)現(xiàn)，密樁對于軟土地基的處理效果優(yōu)于疏樁。
3）通過試樁試驗(yàn)確定合理的加固方案。根據(jù)砂石樁的不同的加固設(shè)計(jì)參數(shù)，比如樁徑、樁間距、充盈系數(shù)等產(chǎn)生不同的液化處理效果，地基承載力提高幅度來作為參考標(biāo)度，結(jié)合實(shí)際工程要求，來確定砂石樁設(shè)計(jì)參數(shù)。
4）正確地給出檢測結(jié)論。在測試以加固、提高地基承載力為主要目的工程時(shí)，結(jié)論不僅要給出復(fù)合地基承載力特征值fspk和地基的變形模量E0，同時(shí)還要給出樁體承載力特征值fpk、樁體的密實(shí)度和樁間土承載力特征值fsk；在測試以消除地基液化為主要目的工程時(shí)，不僅要給出樁間土的液化指數(shù)和復(fù)合地基承載力特征值，還要給出對應(yīng)液化土層的液化等級判定。
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