巖土工程師輔導(dǎo)：巖土軟弱地基的松木樁處理

　　一、軟弱地基的種類及常見(jiàn)的處理方法

　　軟弱地基的種類很多，按成因一般可分為人工填土類地基;海相、河流相和湖相沉積而成的含淤質(zhì)粘土類地基;各種山前沖積、洪積相所形成的夾卵石、漂石的粘土類地基。復(fù)雜的成因造成了它們?cè)谖锢砹W(xué)性能上的復(fù)雜性，它們的共同特點(diǎn)是承載力低、壓縮性高。目前對(duì)厚度較大的軟弱地基一般采用各類鋼筋混凝土樁進(jìn)行處理，對(duì)含水量和孔隙比較大的軟弱地基一般采用砂樁、石灰樁，化學(xué)灌漿或堆載預(yù)壓等方法處理。各種處理方法都有較強(qiáng)的針對(duì)性，處理方法選擇是否合理，直接影響到建筑物的設(shè)計(jì)是否安全和節(jié)約。在實(shí)際工程中，松木樁處理軟弱地基的問(wèn)題較少提及，筆者認(rèn)為在條件許可的情況下采用短木樁處理某些軟弱地基不僅施工較為便捷，而且費(fèi)用也較為經(jīng)濟(jì)合理。

　　二、用松木樁處理地基的實(shí)例

　　在實(shí)際工程中軟弱地基普遍存在，對(duì)于一些層數(shù)較低、荷載較輕的建筑物地基或遇局部暗塘的情況，大多是采用松木樁處理地基的。下面就110KV鹿山變電所主控樓的地基處理作一簡(jiǎn)要介紹。

　　(1)工程的地質(zhì)概況

　　該工程位于鹿山附近，建筑面積650m2，兩層全框架結(jié)構(gòu)。地質(zhì)剖面自上而下由雜填土、淤質(zhì)粘土、含淤質(zhì)礫砂卵石、粉質(zhì)粘土及粘土構(gòu)成。淤質(zhì)粘土呈軟塑狀，下部的含淤質(zhì)礫砂卵石呈中密狀，是較為理想的持力層。持力層的實(shí)際埋深約4米。當(dāng)時(shí)曾考慮用砼短樁或換土墊層法處理，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定了松木樁的處理方案。

　　(2)松木樁的設(shè)計(jì)計(jì)算

　　在設(shè)計(jì)中短木樁用作擠密樁時(shí)可按下式設(shè)計(jì)：

　　S=0.95d√(1+ e0)/( e0- e1)

　　n=A/AP

　　S??樁的間距(m)

　　d??樁徑(m)

　　e0??擠密前土的天然孔隙比

　　e1??擠密后作要求達(dá)到的孔隙比，可按地基所需的承載力設(shè)計(jì)值再根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄五附表5-3或5-4確定

　　n??每m2樁的根數(shù)

　　A??每m2地基所需擠密樁面積，A=( e0- e1)/(1+ e0)

　　AP??單樁橫截面積(m2)

　　在設(shè)計(jì)中，當(dāng)樁端有硬殼層存在時(shí)，可作為端承樁，按下式計(jì)算：

　　Pa=Ψα[σ]A ——(a)

　　Pa??單樁承載力

　　Ψ???縱向彎曲系數(shù)，與樁間土質(zhì)有關(guān)，一般可取1

　　α???樁材料的應(yīng)力折減系數(shù)，木樁取0.5

　　[σ]??樁材料的容許壓力，kPa

　　本實(shí)例中柱下獨(dú)立基礎(chǔ)附加應(yīng)力及自重總值為950KN.選

　　③層為樁端持力層，地基土的容許承載力經(jīng)綜合分析后取值130kPa，基礎(chǔ)埋深1.5米，經(jīng)計(jì)算基礎(chǔ)尺寸為2.6*2.9m2.持力層埋藏較淺，因而采用端承樁設(shè)計(jì)。根據(jù)(a)式，當(dāng)以松木為材料，樁直徑為15cm時(shí)，[σ]為2773.4kPa

　　Pa=1*0.5*2773.4*(0.15/2)2*π=24.5KN/根

　　每平方米所需樁數(shù)為

　　n=950/(2.6*2.9*24.5)=5.14根/m2

　　實(shí)取5根/m2

　　該工程的樁基底面積為210m2，所需樁數(shù)：

　　210*5=1050根

　　樁的布置按梅花形：

　　全部打樁完畢后，在樁頂面鋪設(shè)20cm厚片石灌石子，加以夯實(shí)，然后再做基礎(chǔ)。

　　(3)經(jīng)濟(jì)效果分析

　　根據(jù)建筑預(yù)算定額，φ15cm的松木樁2.5m長(zhǎng)每根樁工料費(fèi)為15元/根，總費(fèi)用1050*15=1.575萬(wàn)元。若用12cm*12cm混凝土預(yù)制短樁約需5.1萬(wàn)元;若用換土墊層則需2.4萬(wàn)元，并且因地下水位較高，換土施工難度很大。顯然用松木樁方案為首選。該工程1999年5月竣工兩年多來(lái)，通過(guò)使用和觀測(cè)證明，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定安全。

　　三、松木樁處理軟弱地基的適應(yīng)條件

　　根據(jù)筆者在軟土地基上工程建設(shè)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，軟土地基的設(shè)計(jì)之前必須認(rèn)真進(jìn)行工程地質(zhì)勘察和土工試驗(yàn)。只有查清土層和土質(zhì)的情況，才能正確地進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工;再者，必須從場(chǎng)地的土層和土質(zhì)的特點(diǎn)出發(fā)，對(duì)地基與基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)、施工及使用等方面進(jìn)行綜合考慮，通過(guò)方案比較、合理地選擇地基處理方案。一般軟土厚度小于5m時(shí)較為適宜用松木樁處理，為了便于打樁，樁長(zhǎng)不宜超過(guò)4m.作端承樁時(shí)，為了保證樁尖能進(jìn)入持力層，上部可先開(kāi)挖至基礎(chǔ)的埋深后再打樁。樁的材料必須用松木，因松木含有豐富的松脂，這些松脂能很好地防止地下水和細(xì)菌對(duì)其的腐蝕，價(jià)格也較為便宜。松木樁適宜在地下水以下工作，對(duì)于地下水位變化幅度較大或地下水具有較強(qiáng)腐蝕性的地區(qū)，不宜使用松木樁。

　　實(shí)踐證明，短木樁處理軟弱地基時(shí)，有施工方便、經(jīng)濟(jì)效益明顯的優(yōu)點(diǎn)，它可避免大量的土方開(kāi)挖，因而在松木資源較為豐富的地區(qū)，用松木樁處理軟弱地基在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上是可行的，它不失為一種處理軟弱地基的有效手段。

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