軟土地基上的松木樁處理技術(shù)
2009-09-28
一. 軟弱地基的種類及常見的處理方法
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在物理力學(xué)性能上的復(fù)雜性，它們的共同特點是承載力低、壓縮性高。目前對厚度較大的軟弱地基一般采用各類鋼筋混凝土樁進行處理，對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的針對性，處理方法選擇是否合理，直接影響到建筑物的設(shè)計是否安全和節(jié)約。在實際工程中，松木樁處理軟弱地基的問題較少提及，筆者認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，而且費用也較為經(jīng)濟合理。
二. 用松木樁處理地基的實例
在實際工程中軟弱地基普遍存在，對于一些層數(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。持力層的實際埋深約４米。當時曾考慮用砼短樁或換土墊層法處理，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較確定了松木樁的處理方案。
（２） 松木樁的設(shè)計計算 在設(shè)計中短木樁用作擠密樁時可按下式設(shè)計： 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――擠密后作要求達到的孔隙比，可按地基所需的承載力設(shè)計值再根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(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)計中，當樁端有硬殼層存在時，可作為端承樁，按下式計算： 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
本實例中柱下獨立基礎(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。根據(jù)（a）式，當以松木為材料，樁直徑為15cm時，[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?。蹈痬2 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，然后再做基礎(chǔ)。 （３） 經(jīng)濟效果分析
軟弱地基的松木樁處理技術(shù) 根據(jù)建筑預(yù)算定額，φ15cm的松木樁2.5m長每根樁工料費為15元／根，總費用1050*15=1.575萬元。若用12cm*12cm混凝土預(yù)制短樁約需5.1萬元；若用換土墊層則需2.4萬元，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，通過使用和觀測證明，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)的實踐經(jīng)驗，軟土地基的設(shè)計之前必須認真進行工程地質(zhì)勘察和土工試驗。只有查清土層和土質(zhì)的情況，才能正確地進行設(shè)計和施工；再者，必須從場地的土層和土質(zhì)的特點出發(fā)，對地基與基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)、施工及使用等方面進行綜合考慮，通過方案比較、合理地選擇地基處理方案。一般軟土厚度小于5m時較為適宜用松木樁處理，為了便于打樁，樁長不宜超過4m。
作端承樁時，為了保證樁尖能進入持力層，上部可先開挖至基礎(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菌對其的腐蝕，價格也較為便宜。松木樁適宜在地下水以下工作，對于地下水位變化幅度較大或地下水具有較強腐蝕性的地區(qū)，不宜使用松木樁。
實踐證明，短木樁處理軟弱地基時，有施工方便、經(jīng)濟效益明顯的優(yōu)點，它可避免大量的土方開挖，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。
