最新复合桩基在沿海软弱地基中的应用

复合桩基在沿海软弱地基中的应用

复合桩基在沿海软弱地基中的应用

摘要：曹妃甸地区的土地是在原沿海滩涂人工吹填而成，吹填厚度3-16m不等，在此基础上建设直径120m圆形储煤仓，为控制其地基不均匀沉降变形，从经济适用的原则出发，对其采用的地基形式进行方案比选，从而确定了复合桩基这种最优化的方案。关键词：复合地基; 砂石桩;混凝土桩

abstract: the caofeidian area of land in the coastal reclaimed form, fill thickness ranging from 3-16m, on the basis of construction of 120m diameter circular coal bunker, to control the uneven settlement of foundation deformation, from the application of economic principles, the foundation form in the scheme, so as to determine the optimization scheme of composite pile foundation.

key words: composite foundation of gravel pile; pile; 中图分类号：tu45 文献标识码： a文章编号：2095-2104（2012）01-0020-02

曹妃甸数字化煤炭储配基地项目，隶属于唐山曹妃甸动力煤储配有限公司，设计年流通煤量25.0mt/a，占地面积1209.45亩，东西宽560.0m，南北长1293.0-1633.0m。

具体方案如下：

（1）储煤场要求：角度360°环形储煤，直径120.0m，堆煤高度最高33.76m，外侧环形挡煤墙处堆煤高度柱高18.3m，要求复合地基承载力320kpa。

a 复合地基方案选择

根据场地工程地质条件、地层的工程特性、地下水的中等腐蚀性，地基强度要提高到320kpa，采用素混凝土桩复合地基较为适宜。素混凝土桩复合地基是在地基中植入高粘结强度桩刚性桩，桩顶铺设褥垫层，由桩、桩间土和褥垫层一起构成复合地基。可大幅度提高地基承载力，减小地基变形。

但上部软弱地层制约了素混凝土桩复合地基承载力的提高，桩土应力比过大，需对上部软弱的桩间土进行处理，提高其强度。形成以素混凝土桩为主控桩，其它桩型为辅桩的长短桩组合的多桩型复合地基，以满足设计要求。

与素混凝土桩组合的多桩型复合地基有：水泥土搅拌桩+素混凝土桩复合地基、高压旋喷桩+素混凝土桩复合地基、短素混凝土桩（振动沉管挤密成桩）+ 长素混凝土桩（长螺旋非挤密成桩）复合地基、砂石桩+素混凝土桩复合地基，以及其它种类的高压旋喷长短桩复合地基。

以上几种组合型复合地基各有优势。水泥土搅拌桩和高压旋喷桩利用水泥有效加固软土，形成具有粘结强度的桩体。砂石桩能挤密松散砂土消除液化，同时在饱和软弱粘性土中植入密实的砂

石桩体，形成排水通道，加速其固结。振动沉管素混凝土桩能挤密松散砂土消除液化。

按照复合地基要达到3个目的：提高地基强度、控制变形、消除液化。根据场地工程地质条件及其工程特性，论证各方案的适宜性。消除松散砂土液化，水泥土搅拌桩和高压旋喷桩不具有可行性。地下水中高含量的cl﹣、so42﹣对水泥的腐蚀性，以及有机质含量高的吹填土，流塑状态的层①-4淤泥质土，制约了水泥土搅拌桩处理的效果。水泥土搅拌桩和高压旋喷桩受施工人为因素的影响，桩体的均匀性不易定量控制，影响成桩质量的不确定因素较多。振动沉管素混凝土桩断桩率较高。

综合考虑上述几种方案的适宜性，砂石桩+素混凝土桩组合型复合地基较为适宜。

b 复合地基施工工艺

主控桩素混凝土桩可采用长螺旋成孔、管内泵压混合料成桩工艺，亦可采用长护筒旋挖成孔。采用砂石桩为辅桩的主要目的是消除松散砂土液化，并在饱和软弱粘性土中植入密实的砂石桩体，应采用振动沉管成桩工艺，控制留振时间和挤压次数。先施工辅桩砂石桩，后施工主控桩素混凝土桩，避免砂石桩振动沉管成桩时对主控桩素混凝土桩的质量产生影响。上部松散的粉砂和流塑状态的层①-4淤泥质土较厚，成桩时易缩颈、断桩、扩径及混凝土充盈系数过大，应采取有效措施。

c 复合地基设计方案

主控桩素混凝土桩和辅桩砂石桩均采用桩径600mm，采用正方形布置，桩间距取3.0～4.0倍桩径。根据场地液化土层平均厚度9.2m，砂石桩平均桩长采用10.0m，以层②-2粉细砂为桩端持力层。对主控桩素混凝土桩桩长，不应超过目前现有设备入土深度常用23.0m、最深28.0m（包括桩顶标高以上空桩长度）的能力。根据场地地层分布，层④粉土分布不均匀，以层③粉质粘土或层⑤粉质粘土为桩端持力层。素混凝土桩的设计参数可按下表采用。

桩顶和堆场地面之间应设置砂石褥垫层，并设置两层土工筋带。褥垫层厚度取700mm，材料宜选用中砂、粗砂、级配良好的砂石等，最大粒径不宜大于30mm，其铺设宜采用静力压实法，夯填度不得大于0.90。

d 复合地基变形验算

砂石桩+素混凝土桩组合型复合地基变形分别按主控桩不同的桩端持力层，当素混凝土桩长l=23.0m，以层③粉质粘土作为桩端持力层时，复合地基中部最大沉降量s=236.7mm>200mm（不满足设计要求）。当素混凝土桩长l=26.0m，以层⑤粉质粘土作为桩端持力层时，复合地基中部最大沉降量s=153.7mm<200mm（满足设计要求）。

根据主控桩采用不同桩长和桩端持力层的条件，比较复合地基承载力特征值和变形值，设计主控桩采用桩长26.0m，以层⑤粉质粘土为桩端持力层。

（2）、砂石桩作用

地基处理设计采用的是砂石桩与混凝土桩组成的刚-柔性复合地基。根据《建筑地基处理技术规范》（jgj 79-2002）第8章，采用砂石桩的目的主要是处理深部淤泥，在淤泥中形成排水通道，有利于孔隙水压力在淤泥中的消散，使淤泥逐步达到固结，挤密砂土，消除深部砂土液化，从而提高桩间土强度，与混凝土桩形成刚-柔性复合地基。采用混凝土桩主要是为了提高地基承载力，控制变形。这里需要说明的是砂石桩固化淤泥及消除砂土液化效果较好，即使场地不存在淤泥层，由于吹填的砂土深部存在液化现象，仍需采用砂石桩处理。假如地基处理方案中不采用砂石桩处理而采用大开挖的形式将淤泥全部挖除，再换填砂石，然后做混凝土桩，此方案可行。但由于淤泥深度达10.0-16.0m，全部换填砂石的费用会比砂石桩的费用多出约14倍，投资过大，不宜考虑。

（3）试桩报告结果分析

经分析试桩检测报告数据，试验性施工绝大部分均验证了设计方案参数选取的合理性，说明地基处理方案是可行的、安全的、合理。

参考文献：

《刚-柔性复合地基技术规程》（jgj/t210-2010）

《建筑地基处理技术规范》（jgj 79-2002）