短木桩处理软弱地基问题的探讨

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　　【摘要】目前对软弱地基一般采用各类钢筋混凝土桩、砂桩、石灰桩、化学灌浆或载荷堆压等方法进行处理，本文通过分析用短木桩处理软弱地基的实例，论述了用短木桩处理软弱地基的优点，并阐述了用短木桩处理软弱地基的适用条件，进一步论证了用短木桩处理软弱地基在经济和技术上的可行性。
　　【关键词】软弱地基；短木桩；处理
　　一、前言
　　软弱地基是一种不良地基，它的成因和物质构成较为复杂，这样的地基一般需进行处理，它复杂的构成给基础设计带来了很多复杂的技术难题，目前针对软弱地基的不同构成有很多不同的处理方法，本文结合工程实例，对用短木桩处理软弱地基的问题作一些探讨。
　　二、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、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质上的复杂性，它们共同的特点是承载力低，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，对含水量和孔隙度较大的软弱地基一般采用砂桩、石灰桩、化学灌浆或载荷堆压处理，对填土类地基一般采用强夯法和换垫层的方法处理。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，上述的处理方法都有各自的优缺点，然而关于用短木桩处理软弱地基的问题，一直未引起设计部门的重视，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。
　　三、用短木桩处理软弱地基的实例
　　湖州地处杭嘉湖平原的西部，本区域内河网密布，水系发达，一般地势低平，属太湖堆积平原，地面平均高程在1.5~4.0m，第四纪以来沉积的一套浅海相、滨海相，海陆交汇相的沉积地层，软弱地基普遍存在，下面就湖州西南分区的6层办公楼的地基处理作一简要介绍。
　　（一）、工程的地质概况
　　该工程位于湖州西南分区，建筑面积2428.8m2，地基由一水塘经人工回填而成，上层自上而下由杂填土、淤质粉土、含淤质砾砂卵石、粉质粘土及粘土构成（详见图1）。其中杂填土含较多的20×40的块石，淤质粉土呈软塑至流塑状，下部的含淤质砾砂卵石呈中密状，是较为理想的持力层，持力层的实际埋深约4.0m左右，当时曾考虑用砂桩和换垫层处理，但用砂桩处理受填土层中的块石影响，换垫层则因地下水位过高而很难施工，最后采用了短木桩的处理方案。

　　图1
　　（二）、短木桩的设计计算
　　在设计中，作为挤密桩时，可按下式设计：
　　
　　s—桩的间距（m）；
　　d—桩径（m）；
　　e0—挤密前土的天然孔隙比；
　　e0—挤密后所要求达到的孔隙比，可按地基所需的承载力设计值再根据《建筑地基基础设计规范》附录五附表5-3或5-4确定；
　　n—每m3桩的条数
　　A—每m3地基所需挤密桩面积，A=
　　AP—单桩横截面积（m2）
　　在设计中，作为端承桩时，可按下式设计：
　　Pa=φа[σ]A
　　Pa—单桩承载力，KN；
　　φ—纵向弯曲系数，一般可取1；
　　а—桩材料的应力折减系数，木桩取0.5；
　　[σ]—桩材料的容许压力，Kpa
　　本实例的建筑物采用框架结构，上部结构传至基础顶面的竖向力及基础自重力1332.8KN，持力层土的容许承载力经综合分析取150Kpa，因而基础底面尺寸为3.2m×3.8m，埋深1.8m，该实例持力层埋藏较浅，因而采用端承桩设计。
　　根据打桩公式：，当以松木为材料，桩的直径15cm时，[σ]为2773.4Kpa。
　　Pa =1×0.5×2773.4××=24.5(KN)/根
　　每平方米所需桩数==4.47根/m25根/m2
　　该工程的打桩实际面积为370m2,所需桩的根数为：370m25根/m2=1850根，桩的布设形式见图2。
　　
　　图2
　　全部打桩完毕后，在桩顶面铺设10cm砂砾层并加以夯实，然后施工基础。
　　（三）、经济效果分析
　　目前，当地15～20cm直径的松木2.5m长时11元/条，打桩的人工费为3元/条，加上其它的杂费每根桩的工料费为15元，总费用1850根15元/根=2.775万元，采用12cm12cm的预制混凝土桩约需5.4万元，如采用化学灌浆的方法处理则需8～10万元。该工程竣工将近十年以来，通过使用和观测证明，效果良好。
　　四、短木桩处理软弱地基的适应条件
　　①一般软土厚度小于5m时较为适宜用短木桩处理，为了便于人工打桩，桩长2～2.5m为宜，可作端承桩或挤密填土的挤密桩，作端承桩时，为了保证桩尖能贯入持力层，上部可先开挖至基础的埋深后再打桩。桩的材料以松木为宜，因松木含有丰富的松脂，这些松脂能很好地防止地下水和细菌对其腐蚀作用，价格也较为便宜。同时木桩适于地下水位以下地层中工作，在这种条件下，桩能抵抗真菌的腐蚀而保持耐久性。当地下水位离地面深度较大而桩必须支承于地下水位以下时，可在地下水位以上部分代之以钢筋混凝土桩身将其与下段木桩相联接。对于地下水位变化幅度大或地下水具有较强的腐蚀性的地区，不宜使用木桩。
　　②用短木桩处理软土地基时，软弱土层下必须要有持力层，且持力层的厚度在4m以上，像含淤质砾砂卵石、砾石等，这些土层一般都具有较高的承载力，一般承载力都在100KPa以上，且土壤的含水量较低，是理想的持力层。
　　五、结束语
　　实践证明，短木桩处理软弱地基时，有施工方便、经济效益明显的优点，它可避免大量的土方开挖，因而在松木资源较为丰富的地区，用短木桩处理软弱地基在经济和技术上是可行的，它不失为一种处理软弱地基的有效手段。[!--empirenews.page--]
　　参考文献
　　[1]建筑地基基础设计规范（GB50007-2001）中国建筑工业出版社，2001
　　[2]工程地质手册（第二版）.中国建筑工业出版社，1992
　　[3]龚晓南地基处理手册（第三版），中国建筑工业出版社，2008