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1、振冲碎石桩复合地基在杭州城东地区的应用与发展陈传水 甘正常 李 月 (杭州市建筑设计院)1 工程实例 11.1 工程概况杭州经济技术开发区医院位于杭州城东下沙开发区内，整个建筑群由门诊楼、病房楼及连廊组成，其中病房楼为地下 1层，地上 11层现浇框架剪力墙结构，屋顶标高 49.30m。本场地属钱塘江冲海积平原，其中水塘遍布。地质报告揭示，地表下 1.502.0m 为素填土，主要由砂质粉土组成，未经压实，其下为 30m左右的砂质粉土，稍密至中密，饱和，再下为淤泥质粘土。场地为中等液化级别，浅部有关土层的力学参数如表 1。表 1 各土层分布及有关力学参数固结快剪土层及其名称 层厚(m) w(%)
2、e Es-2 (MPa) () c（kPa)标贯(击数) fk(kPa)1素填土 1.602.60 31.9 0.904 9.64 29.6 17 3 1002a砂质粉土2.303.40 30.3 0.829 10.3 30.5 17 7.3 1602b砂质粉土1.803.90 29.4 0.837 11.58 29.6 16 4.6 1203a砂质粉土4.007.30 24.6 0.714 10.73 29.3 17 17 1803b砂质粉土3.005.60 24.4 0.696 10.0 29.2 19 31 2101.2 复合地基设计与静载试验本工程扩初时考虑采用锤击预制桩及钻孔灌注桩两
3、种方案(预制桩 400mm400mm，桩长 25m；钻孔桩直径 800，桩长 5m)，在施工图设计中经调研分析比较，决定采用振冲碎石桩复合地基对 2b土层进行处理，提高承载力。该方案在经济性及施工可行性方面都比前两种方案好，且同样安全可靠。振冲碎石桩设计桩径 d0.8m，间距 1.5m，等边三角形布置，置换率 m0.26，共布桩 804根，要求单桩容许承载力 RkPa，复合地基容许承载力 fsp250kPa。经过多次试桩，确定以下施工要求：采用 30kW振冲器，成孔时用高压水，制桩时减小水压，以不堵塞振冲器为原则。下部桩身密实电流 35A，上部桩身密实电流 45A，留振时间均应大于 10s。本
4、工程共做了两组承压板静载试验以检测复合地基效果，参照碎石桩置换率取承压板直径D1575mm，试验成果汇总如表 2，试压曲线见图 1。根据 -s 曲线来看，承压板的曲线属缓变型，表明地基土的土质均匀，承载能力良好；承压板采用场外预制后吊装到复合地基上，在安放时可能桩土接触较差，开始时沉降较大，主要为压密过程，当荷载较大时，其沉降反而较板小。由于试验未破坏，根据规范，沉降比 s/D0.015 时的承载力均满足设计要求。表 2 静载荷试验结果汇总表复合 1 板 单桩 1 复合 板 单桩 序号荷载(kPa)本级沉降s（mm)累计沉降(mm)荷载 P(kN)本级沉降s(mm)累计沉降(mm)荷载(kPa
5、)本级沉降s(mm)累计沉降(mm)荷载 P(kN)本级沉降s（mm)累计沉降(mm)1 205 2.94 88.6 2.10 205 7.13 88.6 2.13 2 288 2.05 4.99 117.5 1.96 4.07 288 2.80 9.93 117.5 0.72 2.853 375 1.38 6.37 147.3 2.31 6.38 375 3.01 12.94 147.3 0.76 3.614 460 4.76 13.00 178.0 2.94 9.32 460 2.30 15.24 178.0 0.91 4.525 547 3.25 14.38 206.8 3.15 12.
6、53 547 2.49 17.73 206.8 0.96 5.486 634 3.54 17.93 237.0 3.09 15.63 634 2.53 20.25 237.0 1.20 6.697 720 5.47 23.40 266.5 3.12 18.75 720 2.10 22.35 266.5 1.74 8.438 810 5.49 28.90 297.0 3.86 22.61 810 3.18 25.53 297.0 2.15 10.589 907 13.08 41.98 327.0 4.23 26.84 907 1.95 27.48 327.0 2.29 12.8710 357.0
7、 3.81 30.65 357.0 2.67 15.5411 386.4 4.33 34.99 386.4 3.08 18.6312 415.0 9.06 44.05 415.0 3.38 22.01该大楼自 1998年 6月 8日开始试打桩，于 1999年 8月 15日基本完成墙体砌筑，测得累计最大沉降量 29mm，最小沉降量 11mm，表明振冲碎石桩加固地基的设计是成功的。2 工程实例 22.1 工程概况 杭州市四堡污水处理厂位于杭州市杭海路 338号，钱江二桥西 100m左右，东靠钱塘江，西邻京杭运河，其扩建工程包括 8只二沉池和两只集配井，共布置振冲碎石桩 7640根。地质情况 ：层填
8、土层，厚 2.26.2m，本层上部为鱼塘，下部砂质粉土夹灰黄色淤泥质土及粉细砂透镜体，土层不均匀，w292% ，e0.791，Sr95.8%， S-2 9.26MPa。层砂质粉土，灰色、饱和、松散-稍密，w31.9%，e0.861，Sr97.8%， 1-2 10.56MPa，桩底标高处于该层。粉砂，灰绿色、饱和、稍密-中密，层顶埋深有较大起伏，广泛分布，w24.0%，e0.657，Sr97.8%， S1-211.26MPa。为此，选用振冲碎石桩，以消除地基土的地震液化和不均性，提高复合地基承载力，改善地基变形条件，碎石桩直径 800，桩距 2.0m，等边三角形布置，有效桩长 6.308.06m
9、。2.2 复合地基效果检测(1)桩间土采用轻便触探，振冲前后结果分析可得如下规律：振冲前后的 N10随深度的增加而增加；在 2m深度范围内，振冲前 N10基本在 20击之内，而振冲后 N10基本在 40击以上；对于原土质较为软弱的土层，振冲后强度明显提高，而对于原土质较硬的土层，振冲后强度略降低，二者强度和变形均趋于协调。(2)桩体选用重型动力触探跟踪检测，共抽查桩体 35根(187.5 延米)，检测结果表明各池基碎石桩体的平均击数均大于 7击，桩体已达到密实，且大部分可达很密实。(3)复合地基选用 1.75m2m的钢板承受荷载，共做 4组载荷试验，采用最大荷载 1120kN进行试压，取 s/
10、b0.015，即 s28mm 时所对应的荷载为复合地基承载力基本值，详见表 3。由表可见，最大试验荷载对应的沉降量 72.9087.56mm，变形模量 21.1926.60MPa，说明复合地基较均匀，可压缩性小。表 3 载荷试验成果试桩编号 桩长(m) max(kN) Smax(mm) fz(kN)s28mm 时 o（MPa) s（MPa)1 6.39 120 75.70 500 21.19 25.432 6.39 1120 72.90 550 26.60 31.933 6.39 1120 87.56 500 24.39 29.274 6.39 1120 82.48 480 24.35 29.
11、223 振冲碎石桩的施工要求施工机具一般选用 ZCQ-30或 ZCQ-55型振冲机，按以下工序顺次施工：测量放样振冲器对准就位造孔清孔充填材料挤密加固连续制桩结束。在成桩操作时分次填料步骤为 ：振冲成孔将振冲器提至孔口附近加入第一次填料(一般填入量不高于孔内 0.8m为宜)下降振冲器将填入材料振实达到密实电流要求随后依次填料重复进行至整根桩成桩完毕。打桩可由一边向另一边的顺序逐排成桩，或可用围幕法，即先打外围，再打内圈，减少能量扩散，有时为了减少地基土的扰动，也可间隔跳打。4 结论与建议在杭州城东地区包括下沙经济开发区，一般土质条件较好，有较厚的砂性土，承载力较高，但存在中等液化现象，充分利用
12、现有的地质条件是设计的关键，所以笔者建议：(1)在杭城东部地区采用振冲碎石桩复合地基是可行的，通过振冲加固，土层地震液化现象得以消除，地基强度得到提高，并且均匀化，变形较小，能满足上部建筑物的要求，节约投资。(2)复合地基适用面广，从原先用于多层建筑可以推广到用于高层建筑，杭州东园文化中心 也是碎石桩用于高层建筑的一个成功实例。(3)碎石桩施工质量是复合地基成败的关键，应从以下几个方面控制：造孔直径不能太大。如成孔太大，桩间土难以挤密且浪费材料。制桩时控制水压。水压太大，砂土易流失，造成密实电流达不到设计要求。控制成桩时或制桩时密实电流与成孔时密实电流之相对差值。按规范在砂土地基中，密实电流应为 4050A，但实际操作中，经过多次试桩，发现桩尖密实电流难以达到，建议采取分段控制。每次投入的填料量要适当，不能太大也不能太小，以达到制桩长 0.8m 左右为限，一次投料太多易造成成桩不均匀。除桩顶以上部位外，密实电流达到设计要求的规定值时，必须留振一段时间。上海规范要求留振时间达到 30s，一般难以满足。根据杭州的经验，留振时间应不小于 10s，确保桩体的密实性。
