振冲碎石桩在饱和软土地基处理中的应用研究

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1、振冲碎石桩在饱和软土地基处理中的应用研究　　碎石桩复合地基是处理软土地基的一种迅速而有效的方法。但是，《建筑地基处理技术规范》第六章第一节第条“……振冲置换法适用于不排水抗剪强度不小于20KPa的粘性土、粉土、饱和黄土和人工填土等地基。……”，其他教科书等也认为振冲碎石桩不适应于不排水抗剪强度低于20KPa的软粘土中。　　本文详细介绍了汕头市某厂房内地坪成功采用振冲碎石桩的设计及施工方法，并结合广州地区近年来振冲碎石桩工程设计与施工实例进行技术评价，说明在不排水抗剪强度低于20KPa的软土地基完全可采用振冲碎石桩进行处理，关键是施工中应认真执行有关设计施工操作规范，并进行必要的经济分析，

2、以确定最优处理方案。　　2、某厂房内地坪振冲碎石桩设计实例　　工程概况　　汕头市某厂房内地坪用来承放高精密度机械设备，承载力要求仅为50KPa，但该机械设备对不均匀沉降非常敏感，初步设计采用架空地坪，即地坪与桩承台连为一体。可是架空地坪造价太高且对机械设备的后期改良不利。应业主邀请，笔者建议采用振冲碎石桩复合地基进行处理，并就振冲碎石桩复合地基有关计算和施工参数进行了设计。共完成了振冲碎石桩3470根，39558米，填料量37185m3，碎石垫层约5000m3。　　场地土层情况　　场地土层自上而下为①素填土、耕作土；②淤泥：底面埋深为-~-,γ=/m3,十字板抗剪强度多为10~13KPa

3、，fk=40KPa；③粗砂：平均厚，γ＝KN/m3,fk=220KPa；④淤泥：平均厚，γ=/m3,　　　　fk=50KPa；⑤粉质粘土：平均厚，γ＝KN/m3,fk=110KPa。　　场地地下水位高，处理对象为上部②淤泥。③粗砂具一定厚度，且承载能力高，可作一般桩基持力层，但下卧④淤泥厚度大且强度低应对其作承载力和变形验算。　　设计计算　　确定加固范围及复合地基承载力　　加固范围取桩承台内8×8m范围，设计布桩14根，桩径，三角形布桩，桩距,，行距，素填土及耕作土视作淤泥看待，加固深度至③粗砂层顶面，桩顶铺设30cm碎石垫层。由fspk=［1+m(n-1)］fsk，m=d2/de2=，

4、fsk＝40KPa，n取4，计算得：fspk=。　　计算假设　　a)加固深度内全部为淤泥，地基土为各向同性；b)承台内8×8m地坪范围等效为矩形面积上均布荷载作用下的刚性基础；c)桩长达硬层；d)无相邻荷载影响。　　地基受压层计算深度　　按《建筑地基基础设计规范》计算，Zn=b(－)=8×(－)=。　　地基土自重应力计算　　бcz1=(－10)×=　　бcz2=(－10)×(－)+бcz1=KPa　　附加应力计算　　бz0=50KPa　　l/b=1,z/b=，查规范附表10－1得ac＝　　бz1=4acб0=4××50=　　下卧层承载力及变形验算　　бz1+бcz2=+=　　粗砂平均厚为

5、，fk=220KPa＞，且бz1=＜бcz2=。对于软土，基础底面中心O点下深度Z处的附加应力бz等于同一深度Z处的自重应力бcz的倍时，此深度即为地基受压深度Zn，说明粗砂具足够强度，Zn=也符合变形计算深度要求。　　基础中点下天然地基沉降量S　　粗砂变形可忽略不计，假定计算深度范围内全部为淤泥。规范公式简化为：　　S=ΨsPo(Z1a1)/Es1　　Ψs－沉降计算经验系数，由Es查表得；　　Po－基底面处的附加应力，取50Kpa；　　Z1－为；　　a1－查范附录十:附表10-2“矩形面积上均布荷载作用下角点的平均附加应力系数a”,按应力叠加原理l/b=4/4＝，z1/b=/4=，查表

6、得a=，a1=4a=。　　Es1＝；　　Es＝∑Ai/(∑Ai/Esi),A1=z1(a0+a1)/2,A2=(z2－z1)(a1+a2)/2，因为加固范围内全部为淤泥，故Es＝Es1＝。查表内插得Ψs＝,计算：s=　　复合地基总沉降量　　Ssp＝βS　　β为沉降折减系数，0＜β＜1，β＝1/［1+m(n-1)］,　　m为置换率，n为桩土应力比；　　S为天然地基沉降总量；　　Ssp为复合地基总沉降量。　　计算得：β＝。　　Ssp＝βS=×=　　复合地基沉降稳定时间　　振冲碎石桩复合地基变形的组成包括桩体自身沉降和桩间土的变形两部分。桩体自身沉降是以桩柱体在荷载作用下的压胀变形为主，对于桩

7、间土的变形则是以压缩变形为主。本工程设计复合地基置换率为，即压胀变形忽略不计，因此，变形可近似由桩顶变形和桩间土表面变形构成。　　施工期间车辆碾压、桩顶碎石垫层施工的碾压作用和后继填土施工时的碾压作用、以及依靠垫层的流动补偿性，桩顶变形和桩间土表面变形能在施工期间迅速均匀地进行。经测试结果表明，软土在施工30天后排水固结完成，强度得到恢复，故振冲碎石桩复合地基一般在地基处理完后的30天即可完成80％沉降，剩下20％的沉降在加载后桩间