软弱地基的松木桩处理

软弱地基的松木桩处理

摘要：软弱地基是一种不良地基。由于软土具有强度较低、压缩性较高和透水性很小等特性，因此在软土地基上修建建筑物，必须重视地基的变形和稳定问题。在软弱土地基上的建筑物往往会出现地基强度和变形不能满足设计要求的问题，因而常常需要采取措施，进行地基处理。处理的目的是要提高软弱地基的强度，保证地基的稳定，降低软弱土的压缩性，减少基础的沉降和不均匀沉降。目前针对软弱地基的不同构成有很多不同的处理方法，本文结合工程实践，对用松木桩处理软弱地基的问题作一些探讨。

关键词：地基处理松木桩施工

一、软弱地基的种类及常见的处理方法

软弱地基的种类很多，按成因一般可分为人工填土类地基；海相、河流相和湖相沉积而成的含淤质粘土类地基；各种山前冲积、洪积相所形成的夹卵石、漂石的粘土类地基。复杂的成因造成了它们在物理力学性能上的复杂性，它们的共同特点是承载力低、压缩性高。目前对厚度较大的软弱地基一般采用各类钢筋混凝土桩进行处理，对含水量和孔隙比较大的软弱地基一般采用砂桩、水泥搅拌桩，化学灌浆或堆载预压等方法处理。各种处理方法都有较强的针对性，处理方法选择是否合理，直接影响到建筑物的设计是否安全和节约。在实际工程中，松木桩处理软弱地基的问题较少提及，笔者认为在条件许可的情况下采用短木桩处理某些软弱地基不仅施工较为便捷，而且费用也较为经济合理。

二、用松木桩处理地基的实例

在实际工程中软弱地基普遍存在，对于一些桥梁支架基础遇局部软弱地基的情况，大多是采用松木桩处理地基的。下面就北涝圩大桥现浇箱梁的地基处理作一简要介绍。

1、工程的地质概况

根据钻孔资料，堤基土（岩）按其时代、成因及岩性不同，自上而下分为人工填土和耕土（Q ml ，层号①-1、①-2），②-3淤泥质粉质粘土。

支架地基主要位于②-3淤泥质粉质粘土，该层层厚6.3~8.6m ，平均7.45m 。结合支架结构型式和荷载分布及支架工程对地基的要求，并参照专家论证会的地基处理意见，支架地基基础采用松木桩基础。

2、 松木桩的设计计算

根据钻孔资料，堤基土（岩）按其时代、成因及岩性不同，自上而下分为人工填土和耕土（Q ml ，层号①-1、①-2），②-3淤泥质粉质粘土。

支架地基主要位于②-3淤泥质粉质粘土，该层层厚6.3~10.3m ，平均7.45m 。结合支架结构型式和荷载分布及支架工程对地基的要求，支架地基基础采用松木桩基础。 （1）桩身及其布置设计计算

根据《建筑地基处理规范》（JGJ79－2002），单桩竖向承载力特征值应通过现场单桩荷载试验确定，对于初步设计报告阶段，可按以下列公式估算：

1n

a p si i p P i R u q l q A α==+∑；

式中： p u ——桩的周长，m ；

q——桩周第i层土的侧阻力特征值，取11kPa；

si

l——桩周第i层土的厚度，取4m；

i

α——桩端天然地基土的承载力折减系数，取0.5；

q——桩端天然地基土未经修正的承载力特征值，摩擦

p

桩时取0 kPa；

A——桩端截面积，m2；

P

每平方米所需桩数：n/a

=

R R

式中：R——支架的基底应力，取最大值131 kPa；

R——单桩竖向承载力特征值，kPa；

a

根据以上公式，松木桩单桩竖向承载力特征值计算成果见表1。

表1 单桩竖向承载力特征值计算成果表

松木桩桩身尾径φ=200mm ，单桩长4m ，按500×500mm 间距呈梅花型布置。 （2）复合地基设计计算

根据《建筑地基处理规范》（JGJ79－2002），复合地基承载力应通过现场复合地基载荷试验确定，对于初步设计报告阶段，可按以下列公式估算：

复合地基承载力： sk P

a

spk f m A R m

f )1(-+=β 式中： spk f ——复合地基承载力特征值，KPa ； m ——面积置换率；

a R ——单桩竖向承载力特征值，KPa ；

P A ——桩端截面积，m 2；

β——桩间土承载力折减系数，取0.8；

sk f ——处理后桩间土承载力特征值，无实验成果时可取天然地基土承载力特征值。

根据以上公式，松木桩复合地基承载力计算成果见表2。

表2 复合地基承载力估算成果表

复合地基承载力spk f =140kPa ＞地基基底应力最大值131 kPa ，满足设计要求。 （3）下卧层强度验算

根据根据地质勘察资料可知复合地基下卧层为粉砂层,属于软弱下卧层。根据《建筑地基基础处理技术规范》（JGJ79-2002），当地基受力层范围内有软弱下卧层时，应验算软弱下卧层的强度，可按下式验算:

z cz az P P f +≤

式中: P z ——软弱下卧层顶面处的附加压力值(kPa);

P cz ——软弱下卧层顶面处的复合地基自重压力值(kPa); f az ——软弱下卧层顶面处经深度修正后的地基承载力特

征值(kPa);

对条形基础，Pz 值可按下式简化计算：

()

2tan k c z b P P P b z θ

-=

+

式中：b ——基础底面宽度(m);

P k ——基础底面压力设计值(kPa); P c ——基础底面处土的自重压力(kPa); z ——基础底面至软弱下卧层顶面的距离(m);

θ——复合地基压力扩散角,由《建筑地基基础设计规范》

查得。

软弱下卧层顶面处经深度修正后的地基承载力特征值faz 按下式计算：

(3)(0.5)az ak b d m f f b d ηγηγ=+-+-

式中：f ak ——地基承载力标准值(kPa);

ηb 、ηd ——基础宽度和埋深的地基承载力修正系数; γ——基础底面以下土的重度,地下水位以下取浮重度

(kN/m 3);

γm ——基础底面以上土的加权平均重度,地下水位以下取

浮重度(kN/m 3);

d ——基础埋置深度(m)。

根据以上公式，下卧层强度验算成果见表3。 表3 下卧层强度验算成果表