振冲碎石桩剖析

振冲碎石桩处理液化地基土应 用实例
• • • • • • 工程概况 工程地质条件 地基处理方案 振冲碎石桩设计 施工要点 质量检验
1.工程概况
河南某化纤股份有限公司拟建第二生产基 地征地约3000亩，主要建设连续纺车间、 酸站车间、自备电厂及配套车间项目。其 酸站车间基础埋深7.2m，设计该酸站车间 的地基处理方案。
3.地基处理方案
根据勘察资料可知，该建筑场地严重液化，第1、2 土层为液化土层，根据相关规范，拟建建筑物应对 地基液化进行地基处理 工程上常用的针对地基液化的处理方法主要有换 填法、强夯法、碎石桩法、砂石桩法等，其中碎 石桩法和强夯法相对较为普遍。
3.地基处理方案
场地面积大，第2层液化土层埋深为6.5~14.5m， 显然无法运用换填法。
根据勘察报告：第1、2单元层为液化地层；液化指数7．62— 25．58，综合判定为严重液化场地，液化深度在14．5m以浅。
4.碎石桩设计
•设计参数
1.全部消除地基液化，处理后地基承载力不小于 170kPa（设计要求）；
2.考虑土层条件和施工成本，采用振冲碎石桩法 （见方案选择）； 3.基础埋深：酸站车间基础埋深7.2m（设计要求）；
•地下稳定水位埋深2．4—2．9m。
2.工程地质条件
•拟建场地地形较平坦，浅部土层地基承载力较 低，地基土持力层和主要受力层不稳定，均匀 性较差：
土层号 承载力特 征值kPa 1 100 2 120 3 170 4 140 5 260
•第1、2单元层为液化地层；液化指 数7．62—25．58，综合判定为严重 液化场地，液化深度在14．5m以浅。
4.碎石桩设计
•桩径设计
《地基处理技术规范》JGJ79—2002规定：
振冲桩的平均直径可按每根桩所用填料量计算。
根据现场试桩结果，按投料情况分析，桩径在 1.2m~1.4m之间。 桩径初步设计为1.4m （实例中设计为1.2m，但是 计算可知不满足承载力要求）
•桩距设计
4.碎石桩设计
在进行地基处理初步设计时，可按照中华人民共和国行 业标准《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79—2002） 中给出的简化公式考虑施工振密效果
l：桩距 d：桩直径
：天然孔隙比
：砂土的最大最小孔隙比
：修正系数，考虑振动下 沉密实作用，取值1.1~1.2 ：地基挤密后要求达到的 孔隙比 ：地基挤密后要求砂土的 相对密度，可取0.70~0.85
•桩距设计
4.碎石桩设计
实例中土工试验没有给出具体数据，查 阅相关资料及类似案例得到如下取值： 取 =0.80 =0.45 =0.80 取 =1.1
4.碎石桩设计
•设计参数
7.采用75W功率ZCQ75型号振冲器，起重机械采 用15t履带吊（实例中采用25t汽车吊，查阅资料 15t完全可以满足要求）；
8.振冲碎石桩碎石粒径40~150mm，含泥量不 得大于5%； 9.成孔水压应保持在300~500kPa，成桩水压保 持在300~400kPa，密实电流80~90A，留振时 间10s左右，每次提升振冲器高度为1.0m左右， 每次填料厚度应不大于0.5m。
2.工程地质条件
③细中砂，灰、浅灰色，饱和，中密一密实。夹薄 层粉砂，局部夹薄层粉土。层厚5．0—12．1m， 层底埋深18．3～19．6m。 ④粉土，浅灰、灰色，很湿，中密，粘粒含量高。 层厚O．8—1．7m，层底埋深19．8—20．7m。 ⑤细中砂，灰黄、浅黄色，饱和，密实，夹薄层 粉砂。该层未见底，揭露最大厚度5．2m。
•桩距设计
4.碎石桩设计
此处工程实例 直接根据工程 经验取为3.0m
《基础工程》教材结合工程实际情况指出，75kW振冲器布 桩间距采用1.5~3.0m
桩距设计值取3.0m，相比理论计算偏于安全
•垫层
4.碎石桩设计
振冲碎石桩施工完成后，基础底面铺设40cm厚 的碎石垫层，分4层铺设，用平板振动器振实。 （规范规定在桩顶和基础之间宜铺设一层 300～ 500mm 厚的碎石垫层。 ）。
2.工程地质条件
场地地处黄河中下游冲积平原，原黄河故道。
• 地层以粉砂、细中砂为主，夹薄层粉土，从上至 下分述如下：
①粉砂，上部灰黄、浅黄色，下部灰、浅灰色， 湿～饱和，松散，局部稍密。夹薄层粉土及细砂。 层厚及层底埋深2．8～8．0m。 ②细中砂，灰、浅灰色，饱和，松散一稍密，局 部中密。夹薄层粉砂，局部夹薄层粉土。层厚 3．2 ～ 8．7m，层底埋深6．5 ～ 14．5m。
5.地基承载力
碎石桩单桩承载力可根据侧向极限应力方法计算得到理 论值，此处无计算参数，但是单桩载荷实验得出桩体承 载力特征值为375kPa。
《建筑地基处理技术规范》（JGJ79—2002）阐明，振 冲桩复合地基承载力特征值应通过现场地基荷载试验确 定，初步设计也可用单桩和处理后桩间土承载力特征值 按下式估算：
强夯法一般适用于处理碎石土、砂土、低饱和度 的粉土与黏性土、湿陷性黄土、素填土、杂填土 等地基，该场地地下水稳定水位埋深为2.4~2.9m， 需要处理的液化土层均为接近饱和的粉土、砂土， 强夯法处理该地基的效果不好。
3.地基处理方案
•砂石桩处理难度大，根据工程经验不宜采用。
•振冲碎石桩法可使液化砂土层振实挤密，回填碎 石等粗粒料形成桩柱，桩间土受到振密和挤密作 用，桩和桩间土构成复合地基。该方法成本低、 速度快，形成良好的排水通道，处理效果好，可 提高地基承载力，消除土层液化。
4.碎石桩设计
•设计参数
4.加固深度：持力层选在第3层土，埋深15.2m， 根据基础埋深7.2m，确定有效桩长8m，另外设 置0.5m保护桩长，确定桩长为8.5m； 5.根据规范，对可液化地基，在基础外缘扩大宽 度不应小于可液化土层厚度的1/2，并不应小于 5m，最大液化土层厚度为11.7m(14.5m-2.8m)， 振冲碎石桩处理范围每边超出基础外缘6m； 6.桩位布置：按正三角形布置；
4.碎石桩设计
•液化判断
此处应用实例没有给出具体计算，只在勘察资料里给Байду номын сангаас 定性分析。计算时注意按照抗震设计要求选取N0
N cr N 0 [0.9 0.1(d s d w )] 3 c
(ds<=15m) (15>=ds<=20m)
N0 ——标贯锤击数基准值 ds——标贯深度 dw ——地下水位深度 pc——粘粒含量百分率(>=3)