濕陷性黃土場(chǎng)地上的樁基礎(chǔ)

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1、濕陷性黃土場(chǎng)地上的樁基礎(chǔ)摘要：隨著高層建筑和大型工業(yè)建筑的發(fā)展，有些淺埋基礎(chǔ)與地基的承載力往往不能滿足設(shè)計(jì)要求，因而自20世紀(jì)90年代以來(lái)，在濕陷性黃土地區(qū)采用灌注樁和預(yù)制樁基礎(chǔ)的工程日益增多。：樁基礎(chǔ)眾所周知，樁基礎(chǔ)是將上部荷載傳遞給樁側(cè)和樁底端以下的土(或巖)層，采用挖、鉆孔等非擠土方法而成的樁，在成孔過(guò)程中將土排除孔外，樁孔周?chē)恋男再|(zhì)并無(wú)改善。試驗(yàn)研究資料表明，設(shè)置在濕陷性黃土場(chǎng)地上的樁基礎(chǔ)，樁周土受水浸濕后，樁側(cè)摩擦力大幅度減小，甚至消失，當(dāng)樁周土產(chǎn)生自重濕陷時(shí)，樁側(cè)的正摩擦力迅速轉(zhuǎn)化為負(fù)摩擦力。因此，在濕陷性黃土場(chǎng)地上，不允許采用摩擦型樁，設(shè)計(jì)樁基礎(chǔ)除樁身

2、強(qiáng)度必須滿足要求外，還應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地工程地質(zhì)條件，采用穿透濕陷性黃土層的端承型樁(包括端承樁和摩擦端承樁)，其樁底端以下的持力層：在非自重濕陷性黃土場(chǎng)地，必須是壓縮性較低的非濕陷性黃土(巖)層；在自重濕陷性黃土場(chǎng)地，必須是低壓縮性的非濕性土黃(巖)層。這樣，當(dāng)樁周的土受水浸濕，樁側(cè)的正摩擦力轉(zhuǎn)化為負(fù)摩擦力時(shí)，便可由樁底的下部非濕陷黃土(巖)層所承受，同時(shí)樁基地基也不致因浸水引起濕陷，以保證建筑物的安全與正常使用。1．灌注樁和預(yù)制樁的應(yīng)用灌注樁和預(yù)制樁作為端承型樁，在濕陷性黃土地區(qū)都獲得廣泛應(yīng)用，但二者的成型工藝各有特點(diǎn)，選用時(shí)應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地工程地質(zhì)條件確定。灌注樁有擴(kuò)底和不擴(kuò)

3、底的灌注樁兩種。樁孔直徑一般為60—80cm，底端擴(kuò)大頭直徑一般為90～120cm，最大直徑達(dá)180em，入土深度一般為10—25m，最大人土深度達(dá)30m以上。二者可采用人工挖孔，也可采用鉆機(jī)或其它設(shè)備成孔。為了提高樁基的承載力，充分發(fā)揮和利用樁底端下部土(巖)層的潛力，通常采用擴(kuò)底灌注樁。1966—1968年在陜西、甘肅等省的建筑物中，廣泛采用爆擴(kuò)灌注樁，此種樁型也屬于擴(kuò)底灌注樁。樁孔直徑為80一lOOcm的不擴(kuò)底灌注樁，在工程實(shí)踐中通常稱(chēng)為井樁。20世紀(jì)60—70年代，蘭州連城鋁廠、蘭州279廠等建成投產(chǎn)后，有些車(chē)間地基受水浸濕發(fā)生嚴(yán)重濕陷事故，影響安全使用，采用

4、井樁(直徑為80cm，樁底端支承在卵石層，人土深度為28～32m)對(duì)原有基礎(chǔ)進(jìn)行托換后，使瀕臨報(bào)廢的若干車(chē)間得以恢復(fù)生產(chǎn)，給國(guó)家挽回了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。采用樁基礎(chǔ)成功的實(shí)例盡管很多，但也有由于設(shè)計(jì)、施工不周而出事故的工程。例如：蘭州劉家峽化肥廠的造粒塔，建在Ⅲ級(jí)自重濕陷性黃土場(chǎng)地上，采用爆擴(kuò)樁基礎(chǔ)，該場(chǎng)地的濕陷性黃土層厚度為16m，爆擴(kuò)樁底端設(shè)置在地面下8m，試產(chǎn)結(jié)束后，由于未將水引入排水系統(tǒng)，而是直接流人地面及該塔地基，導(dǎo)致該塔沉降不均，產(chǎn)生嚴(yán)重傾斜，后來(lái)采取措施重新加深爆擴(kuò)樁基礎(chǔ)，將其穿透濕陷性黃土層，支承在可靠的卵石層上，沉降的發(fā)展才得以制止，推后正式投產(chǎn)近3年。

5、又如，蘭州連城鋁廠的電解車(chē)間，也是建在Ⅲ級(jí)自重濕陷性黃土場(chǎng)地上，濕陷性黃土層厚度近30m，爆擴(kuò)樁基礎(chǔ)的埋深為12m，在使用期間，地基次受水浸濕引起嚴(yán)重濕陷，并多次加固地基和上部結(jié)構(gòu)，效果不佳，最后采用井樁對(duì)原有基礎(chǔ)進(jìn)行托換，使井樁底端支承在卵石層上，吊車(chē)梁的柱基沉降才得以穩(wěn)定。從上述工程事故實(shí)例不難看出，采用樁基礎(chǔ)不穿透濕陷性黃土層，只要樁底端下部土層受水浸濕，濕陷事故是不可避免的。預(yù)制樁是施工前在砼預(yù)制廠(或工地)按設(shè)計(jì)圖將樁提前預(yù)制好，養(yǎng)護(hù)期滿后將其運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，一般使用方樁，其邊長(zhǎng)多為35cm×35cm。45cm×45em，人土深度為15—30m，并可將其分為打

6、人式預(yù)制樁和靜力壓入式預(yù)制樁兩種。前者一般采用錘重為1.8～2.5t的打樁設(shè)備將樁送入土中設(shè)計(jì)深度，后者是采用160t一400t的全液壓壓樁設(shè)備將樁送入土中設(shè)計(jì)深度，在打樁或壓樁過(guò)程中將土擠向周?chē)蛊渲車(chē)欢ǚ秶鷥?nèi)土的性質(zhì)獲得擠密及改善。但由于灌注樁和預(yù)制樁的成型及施工工藝不同，它們的摩擦力和端承力等都有差異。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地土的性質(zhì)和工程要求對(duì)樁型進(jìn)行合理的選擇。2．樁的摩擦力和端承力自20世紀(jì)70年代以來(lái)，我國(guó)在濕陷性黃土地區(qū)先后采用懸吊法和在樁體內(nèi)埋設(shè)滑動(dòng)測(cè)微計(jì)等方法，對(duì)端承型樁的摩擦力和端承力進(jìn)行了較系統(tǒng)的試驗(yàn)研究，試測(cè)結(jié)果表明，樁周的濕陷性黃土受水浸濕以前

7、，樁頂上的荷載由樁側(cè)的正摩擦力和樁底端土的反力共同所承受，樁周土受水浸濕以后，在自重濕陷性黃土場(chǎng)地，樁側(cè)的正摩擦力顯著降低，甚至消失，樁頂上的大部或全部荷載由樁身傳給樁底端的持力層所承受。故單樁的側(cè)摩擦力和端承力均應(yīng)按飽和狀態(tài)下的土性指標(biāo)確定，飽和狀態(tài)下的液性指數(shù)可按下式計(jì)算：I=-WW-W(1)式中I——土的液性指數(shù)；S——土的飽和度，可取O．85：e——土的天然孔隙比；d——土粒的相對(duì)密度；W——土的液限含水量(％)；Wp——土的塑限含水量(％)。在自重濕陷性黃土場(chǎng)地，當(dāng)樁周土層受水浸濕產(chǎn)生自重濕陷時(shí)，其相對(duì)位移遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于樁的下沉量，因而沿樁身側(cè)面