松木桩在市政软土地基中的应用

第一篇：松木桩在市政软土地基中的应用

浅谈市政工程中软土地基的松木桩处理

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等，它们的共同特点是承载力低、压缩性高。复杂的成因造成了它们在物理力学性能上的复杂性，使地基犬牙交错，地质情况千差万别，即使有了钻探，也毕竟只是“一孔”之见，设计时对地基亦不可能十全十美。因此，施工过程中，地质情况五花八门，有时甚至与钻孔情况相差甚远，不得不现场进行处理。目前对不同的软弱地基有不同方法处理，各种处理方法都有较强的针对性，处理方法选择是否合理，直接影响到构造物的设计是否安全和节约。在实际工程中，松木桩处理软弱地基的问题较少提及，笔者认为在条件许可的情况下采用松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。

（一）松木桩处理软土地基的适应条件：

1、软土厚度小于5.0米。

2、软土地基必须在满足设计埋深以下，且在年最低水位以下，以保证松木桩常年浸在水中，防止松木桩时干时湿，腐朽变质。对于地下水位变化幅度较大或地下水具有较强腐蚀性的地区，不宜使用松木桩。

（二）对松木桩的要求

1、木材必须是松木，因为松木含有丰富的松脂，这些松脂能很好地防

止地下水和细菌对松木桩的腐蚀，价格也较便宜。（有水浸万年松之 说）

2、松木桩的长度一般不宜长于4.0米，因为太长，就难就地取材，材料贵且不经济，还不易打桩；但也不宜短于2.5米。

3、松木桩的尾径一般取12～15厘米，桩头用斧头削尖。

（三）操作过程

1、探明软土地基的厚度以确定松木桩的长度，方法是两个人用钢钎在基底周边及中心处，每隔2～3米试探。

2、打桩：因为现在机械化程度较高，工地现场一般都有挖掘机，方法是用挖掘机的挖斗倒过来扣压桩，功效较高，仅需两人扶桩到位，由挖斗轻按至桩入土自稳，然后人走开，由挖掘机压桩。

3、打桩时，为使挤密效果好，必须由基底四周往内圈施打。桩的布置以梅花形为好，桩间距离不宜小于3倍桩径。

4、打桩完毕应锯平桩头，使每根桩的桩顶基本水平。清挖打桩时挤出 的烂泥，然后采用块石灌砂回填，一般厚度为20～30cm，保证基础不包桩头，使受力均匀。

5、最后取土样做土工试验，或用长杆贯入仪验证处理后地基的实际承载能力是否满足设计要求。

根据笔者在软土地基上工程建设的实践经验，软土地基的设计之前必须认真进行工程地质勘察和土工试验。只有查清土层和土质的情况，才能正确地进行设计和施工；再者，必须从场地的土层和土质的特点出发，对地基与基础的结构、施工及使用等方面进行综合考虑，通过方案比较、合理地选择地基处理 方案。按以上方法，我们在市政工程的设计和施工过程中处理了许多构造物的地基，如在惠州大道四期改造工程中，有汤泉一、二桥及两边的挡土墙、石浪桥及两边的挡土墙、青塘桥两边的挡土墙；在桥东滨江东路挡土墙工程；桥东新民后街挡土墙工程等等，现均已通车，未发现由于基础变形所产生的破坏。实践证明是可行的。但是必须注意，虽然松木桩与软土之间有摩擦力存在，但不宜将松木桩按摩擦桩来考虑，同时即使松木桩有时会可能到达持力层，也不能完全作为支承桩考虑，松木桩只起挤密土壤，提高地基承载力的作用。松木桩与加固后的土壤应作为一个整体来考虑，即作为“复合地基”。

实践证明，松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，用松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。

第二篇：软土地基松木桩处理技术

一.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；各种山前冲积、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能上的复杂性，它们的共同特点是承载力低、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，对含水量和孔隙比较大的软弱地基一般采用砂桩、石灰桩，化学灌浆或堆载预压等方法处理。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。在实际工程中，松木桩处理软弱地基的问题较少提及，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。二.用松木桩处理地基的实例

在实际工程中软弱地基普遍存在，对于一些层数较低、荷载较轻的建筑物地基或遇局部暗塘的情况，大多是采用松木桩处理地基的。下面就１１０ＫＶ鹿山变电所主控楼的地基处理作一简要介绍。（１）工程的地质概况

该工程位于鹿山附近，建筑面积６５０m２，两层全框架结构。地质剖面自上而下由杂填土、淤质粘土、含淤质砾砂卵石、粉质粘土及粘土构成。

淤质粘土呈软塑状，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米。当时曾考虑用砼短桩或换土垫层法处理，经技术经济比较确定了松木桩的处理方案。（２）松木桩的设计计算

在设计中短木桩用作挤密桩时可按下式设计： Ｓ=0.95d√(1+ e０)／(e０-e１)

n=Ａ/ＡＰ Ｓ――桩的间距（m）d――桩径（m）

e０――挤密前土的天然孔隙比

e１――挤密后作要求达到的孔隙比，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m２桩的根数

Ａ――每m２地基所需挤密桩面积，Ａ=(e０-e１)/(1+ e０)ＡＰ――单桩横截面积（m２）

在设计中，当桩端有硬壳层存在时，可作为端承桩，按下式计算： Ｐa=Ψα[σ]A-----------------(a)Ｐa――单桩承载力

Ψ―――纵向弯曲系数，与桩间土质有关，一般可取１ α―――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

本实例中柱下独立基础附加应力及自重总值为950KN。选③层为桩端持力层，地基土的容许承载力经综合分析后取值130kPa，基础埋深１.5米，经计算基础尺寸为2.6*2.9m2。持力层埋藏较浅，因而采用端承桩设计。根据（a）式，当以松木为材料，桩直径为15cm时，[σ]为2773.4kPa

Ｐa=1*0.5*2773.4*(0.15/2)2*π=24.5KN/根 每平方米所需桩数为

n=950/(2.6*2.9*24.5)=5.14根／m2 实取５根／m2 该工程的桩基底面积为210m2，所需桩数: 210*5=1050根

桩的布置按梅花形： 全部打桩完毕后，在桩顶面铺设20cm厚片石灌石子，加以夯实，然后再做基础。（３）经济效果分析

软弱地基的松木桩处理技术

根据建筑预算定额，φ15cm的松木桩2.5m长每根桩工料费为15元／根，总费用1050*15=1.575万元。若用12cm*12cm混凝土预制短桩约需5.1万元；若用换土垫层则需2.4万元，并且因地下水位较高，换土施工难度很大。显然用松木桩方案为首选。该工程1999年5月竣工两年多来，通过使用和观测证明，结构稳定安全。

三.松木桩处理软弱地基的适应条件

根据笔者在软土地基上工程建设的实践经验，软土地基的设计之前必须认真进行工程地质勘察和土工试验。只有查清土层和土质的情况，才能正确地进行设计和施工；再者，必须从场地的土层和土质的特点出发，对地基与基础的结构、施工及使用等方面进行综合考虑，通过方案比较、合理地选择地基处理方案。一般软土厚度小于5m时较为适宜用松木桩处理，为了便于打桩，桩长不宜超过4m。作端承桩时，为了保证桩尖能进入持力层，上部可先开挖至基础的埋深后再打桩。桩的材料必须用松木，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的腐蚀，价格也较为便宜。松木桩适宜在地下水以下工作，对于地下水位变化幅度较大或地下水具有较强腐蚀性的地区，不宜使用松木桩。

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，用松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。

第三篇：松木桩处理软土地基的设计与施工[范文]

松木桩处理软土地基的设计与施工

作者：卢国源（中铁二十五局集团柳州铁路工程有限公司，广西 柳州 545007）

发布时间： 2009-5-26

摘要：用松木桩处理软基是一种取材容易、造价较低、施工简便的地基处理方法。松木桩适宜在地下水位以下的环境工作，适用于软土地基厚度较浅的工程。

关键词：松木桩；软土地基；设计施工

中图分类号：U445 文献标识码：A

文章编号：1674-1145（2009）14-0139-02

软弱土是指淤泥、淤泥质土和部分冲填土、杂填土及其他高压缩性土，广泛分布于我国东南沿海地区和内陆江河湖泊的周围，通称软土。由软弱土组成的地基为软土地基。近年来越来越多的工程在软土地基上兴建，但以软土作为建筑物的地基有很多不利的因素。由于软土的强度很低，压缩性较高，不能承受较大的建筑物荷载，建筑物基础的沉降和不均匀沉降往往比较大，因此在软土地基上建造建筑物，要求必须对软土地基进行处理。

松木富含松脂，防腐能力良好。古谚语有“水上千年杉，水下万年松”之说，采用木桩对软土地基进行处理时，一般都选用松木桩。作为一种古老的地基处理方法，松木桩以其取材容易、施工技术简单易行、造价较低的优点在广西尤其是山工程区获得了广泛的应用。令人遗憾的是，松木桩作为一种有效的地基处理方法，在《建筑地基处理技术规范》、《建筑地基基础设计规范》、《公路桥涵地基与基础设计规范》等技术规范中均未提及。笔者结合工程实践经验，就用松木桩处理软土地基的设计和施工进行一些总结，以供参考。

一、工程概况

广西梧州某山区公路工程1-4.0×2.5盖板涵，分离式基础，单幅基础面积为32m2（B=2.85m，L=11m）。地下水位平均埋深0.5m，涵洞基础埋深H=1m，设计基底应力为200KPa。工程地址处地质为淤质粘土，呈软塑状，地下水丰富，水位高，经实地采用松木桩试探，持力层的实际埋深约4m。经分析比较，确定采用松木桩处理地基。

图1

二、松木桩的施工

（一）松木桩设计（按挤密桩）

本工程持力层埋深4m，在设计中，桩端有硬壳存在，可作为端承桩，按下式计算：

Pa=Ψa[σ]A

Pa—单桩承载力

Ψ—纵向弯曲系数，与桩间土质有关，一般可取1

a—桩材料的应力折减系数，木桩取0.5

[σ]—桩材料的容许压力

因持力层埋藏较浅，因而采用端承桩设计。根据上式，当以松木为材料，桩直径为15cm时，[σ]为2773.4kPa

Pa=1×0.5×2773.4×（0.15÷2）2×π=24.5KN/根 桩间距

n=A/AP

S-桩的间距

d-桩径（m）

e0-挤密前土的天然空隙比

e1-挤密后要求达到的空隙比，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m2桩的根数

A-每m2地基所需挤密桩面积，A=（e0-e1）/（1+e0）

Ap-单桩横截面积（m2）

经计算，当基础土质为塑-可塑时，压入直径15cm的松木桩作挤密桩处理，长4m，桩距50cm，梅花形布置。

（二）松木桩的施工方法

压松木桩前，先清除基地以下30cm淤泥，使基础顶面大致平整。松木桩间距50cm，梅花形布置，预留桩头15～20cm，松木桩打入完成后，在桩间夯填30cm厚片石灌碎石，加以夯实，使桩与桩之间挤紧。为了在打桩时能顺利贯入地基，减少阻力，保护桩头，将松木桩尾部削成尖锥状。

根据打桩的方法不同，可分为人工打木桩和机械打木桩。常用的打桩机械有手摇卷扬机和柴油打桩机，液压挖掘机亦经常用于打木桩。用液压挖掘机打桩时需两人扶桩就位，将挖斗倒过来扣压木桩，将木桩压入地基一定深度自稳，然后让扶桩人走开，由挖掘机将松木桩压下去，一般每3～5min即可打一条桩，工效较高。为了使挤密效果好，提高地基承载力，打桩时必须由基底四周往内圈施打。桩的布置以梅花形为好，桩间距离不宜小于3倍桩径。打桩完毕后应按设计高程锯平桩头，使每根桩的桩顶基本保持在同一水平面，清挖打桩时挤出的淤泥，在桩顶铺设20～30cm厚级配砂石褥垫层并加以压实，然后再浇筑底板混凝土，以保证基础通过褥垫层把一部分荷载传到桩间土上，调整桩和土的分担作用。在基础下设置褥垫层可减小桩土应力比，充分发挥桩间土的作用，即可增大β值，减少基础底面的应力集中。通过改变褥垫层厚度，调整桩垂直荷载的分担褥垫层越薄，桩承担的荷载占总荷载的百分比越高，反之亦然。如果不设褥垫层，则不能发挥桩间土的作用。

（三）质量检测

施工完成后，进行沉降观测，通车一年后观测无明显沉降，结构稳定安全，表明处理效果很好。

三、结论与建议

根据笔者在软土地基上进行工程建设的实践经验，实践证明，松木桩在处理软弱地基时，不仅技术简单易行施工方便快捷，而且可以避免大量的土方开挖。在松木资源比较丰富的地区，用松木桩处理软弱地基在技术上是可行的，经济上是合理的，与其他较昂贵的处理措施相比，可降低工程造价，经济效益显著，是一种因地制宜处理软弱地基的有效方法。参考文献

[1]杨位．地基与基础（第三版）[Ｍ]．北京：中国建筑工业出版社，1998．

[2]中国建筑科学研究院．建筑地基处理技术规范ＪＧＪ79-2002[Ｍ]．北京：中国建筑工业出版社，2002．

[3]中华人民共和国建筑部．建筑地基基础设计规范ＧＢ50007-2002[Ｍ]．北京：中国建筑工业出版社，2002．

[4]中华人民共和国原城乡建设环境保护部．建筑地基基础设计规范ＧＢＪ7-89[Ｍ]．北京：中国建筑工业出版社，1994．

[5]中国建筑科学研究院．建筑桩基技术规范ＪＧＪ94-94[Ｍ]．北京：中国建筑工业出版社，1995．

摘要:目前针对软土地基的不同构成有很多不同的处理方法。文章结合自己多年的工作实践,对用短木桩处理涵洞软土地基的相关技术进行探讨。

关键词:短木桩;涵洞;软土地基1软土地基的种类及常见的正理方法

软土地基按其沉积环境一般可分为人工填土类、滨海沉积类、湖泊沉积类、河滩沉积类、沼泽沉积类形成的含淤质粘土类地基及各种山前冲洪积相形成的夹卵石、漂石的淤质粘土类地基。目前对厚度较大的软土地基一般采用各类桩基础进行处理,对含水量和孔隙率较大的软土地基一般采用砂桩、石灰桩、化学注浆或载荷堆压处理,对填土类地基一般采用强夯法和换土垫层的方法处理。各种处理方法都有较强的针对性,处理方法选择是否合理,直接影响到结构物的使用安全和经济成本,在实际工程施工中,用短木桩处理软土地基问题较少提及,文章认为在条件许可的情况下采用短木桩处理软土地基,不仅施工较为便捷,而且费用也较为合理。

2用短木桩处理涵洞软土地基实例

2.1工程的地质概况

该工程位于省道S206商桐路上蔡大李庄至顺河段改建工程K230 106处,设计为一孔正交4 m的涵洞,结构类型上部结构为钢筋砼矩型板,下部结构为轻型桥台,基础结构为厚度60 cm的C20#钢筋砼基础。地质剖面自上而下由杂填土、淤质粘土及黄粘土构成。淤质粘土呈软塑状,下部的黄粘土呈硬密状,是较为理想的持力层。持力层的实际埋深约4.5 m,当时曾考虑用喷粉桩或换土垫层法处理,经业主方、设计方、监理方同意作技术经济比较最后采用了短木桩的处理方案。

2.2短木桩的设计计算

在短木桩的设计计算中,作为挤密桩时,可按式(1)设计:

S=0.95d=A/AP(1)

式中,S为桩的间距(m);d为桩径(m);e0为挤密前土的天然空隙比;e1为挤密后所要求达到的空隙比;n为每m2桩的条数;A为每m2地基所需挤密桩面积,=(e0-e1)/(1 e0);Ap为单桩横载面积(m2)。

在短木桩的设计计算中,作为端承桩时,可按式(2)设计:

Pa=Φα[δ]A(2)

式中,Pa为单桩承载力(kN);Φ为纵向弯曲系数,与桩间土质有关,一般可取1;α为桩材料的应力折减系数,木桩取0.5;[δ] 为桩材料的压力(kPa)。

本实例的结构物上部结构为钢筋砼矩型板,下部结构为轻型桥台,基础结构为厚度60 cm的C20#钢筋砼基础。上部结构传至基础顶面的竖向力及基础自重力2440 kN,持力层的容许承载力经综合分析取200 kPa,基础埋深1.6 m,基础底面尺寸为1.6 m×12 m,该实例持力层埋深较浅,因而采用端承桩设计。

根据打桩公式:Pa=Φα[δ]A,当以松木为材料,松木的承压允许[δ]为2900 kPa,本方案以木桩的直径为15cm计算。

Pa=Φα[δ]A=1×0.5×2900×(0.15/2)×π=25.6 kN/根

每平方米所需桩数为n=2440/(1.6×12×25.6)=4.96根,实取5根/m2。该工程的桩基底面积为1.6×12×2=38.4m2,所需木桩数:38.4×5=192根,桩的布设形式按梅花形。全部打桩完毕后,在桩顶铺设10 cm厚C10#砼垫层,然后施工基础。

2.3使用经济效果分析

根据施工预算,当时当地15～20 cm直径的木桩3m长的每根木桩工料费为35元/根,总费用192×35=6720元。若用喷粉桩处理约需3.0万元。若用换砂砾垫层处理约需2.2万元。该工程2003年10月竣工通车已使用多年,通过观测证明,结构稳定安全,效果良好。

3短木桩处理软土地基的适应条件

一般软土厚度小于5 m时较为适用短木桩处理,为了便于人工打桩,桩长2～4 m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。木桩的材料以松木为宜,因松木含有丰富的松脂,能很好地防止地上水和细菌对其腐蚀作用,价格也比较便宜。木桩适于地下水位以下地层中工作,对于地下水位变化幅度较大或具有较强腐蚀性地下水的地方,软基处理费用较大的(大约超过10万元),不宜采用木桩处理方法。

实践证明,短木桩处理软土地基时,有施工方便、经济效益明显等优点,也可避免大量的土方开挖。用短木桩处理软土地基在经济和技术上是可行的,可为一种处理软土地基的有效手段。

参考文献:

[1] GB 50007-2002,建筑地基基础设计规范[S].本文来源于

第四篇：松木桩处理软土地基的设计与施工

罗源县起步溪护国段防洪工程挡墙基础松木桩的设计计算

罗源县起步溪护国段防洪工程H右2+780--H右3+733.4软基堤段采用松朩桩软土地基处理。

本堤段H右3+160典型断面挡墙高6.98m, 浆砌石衡重式挡墙, 迎水坡1:0.1, 背水坡台上部1:0.3, 台以下1:-0.2, 台宽1.15m.C20砼埋石底板宽4.13m, 厚0.8m.片石充砂填层1.0m.基础底板埋深1.0m, 设计基底应力为P=83KPa.工程地址处为软土地基.根据地质勘察资料, 各土层的物理力学指标见” 罗源县护国溪路堤工程地质勘察技告” 表5。建基3.16m至一2.86m之间土层为淤泥质土,其地基承载力基本容许值为50KPa。-2.86m下土层为卵石层,其地基承载力基本容许值为350KPa。天然地基承载力不能满足要求,必须进行处理。经分析比较,拟采用松木桩处理地基。设计松木桩桩长6m,桩头径200mm,尾径120mm。,土的内摩擦角为7.4度，桩周摩擦力标准值为13 kN/m2。桩距应根据单桩承载力确定。1.1 按照桩材强度确定的单桩承载力

Ra=ψα[σ]AP(1)式中:Ra———单桩承载力标准值(kN);ψ———纵向弯曲系数,与桩间土质有关,一般取1;α———桩材料的应力折减系数,木材取0.5;[σ]———桩材料的容许应力,φ200mm的松木桩[σ] =2700kPa;Ap———桩端截面积(m2)。

故Ra=1×0.5×2700×π×0.1×0.1=42.41 kN/根 1.2 按照土抗力确定单桩承载力

松木桩在土中形成摩擦桩,其单桩承载力标准值按下式 计算: Ra=μ∑qsili+αqpAp(2)式中:μ———桩身平均周长(m);qsi———桩周第i层土的侧阻力标准值(kPa);li———桩穿越第i层土的厚度(m);α———桩端天然地基土的承载力折减系数,取0.5;qp———桩端地基土的承载力标准值(kPa);Ap———桩端截面积(m2)。将已知条件代入上式,得

Ra=π×0.16×13×6+0.5×350×π×0.06×0.06=41.19kN/ 取上述两种计算方法中单桩承载力较小值者,即Ra=41.19kN/根,然后根据单桩承载力确定桩距s。

s=R/Ra=126/41.19=3.1,即每平方米至少3.1根桩。实际设计中松木桩采用600×600正方形布置,面积置换率为（π×0.1×0.1/0.6×0.6）8.72%。

1.3复合地基承载力计算软弱地基经松木桩处理后实际形成复合地基,其承载力标准值按下式计算: fspk=mRa+β(1-m)fsk(3)Ap式中:fspk———复合地基的承载力标准值(kPa);

m———面积置换率;Ap———木桩的截面积(m2);fsk———桩间天然地基土承载力标准值(kPa);β———桩间土承截力折减系数,取β=0.8;Ra———单桩竖向承截力标准值(kN)。将上述已知条件代入(3)式,得

fspk=0.0872×41.19/（0.1×0.1π）+0.8×(1-0.0872)×50=150.84 kPa>126.43 kPa,满足要求。1.3下卧层强度验算

根据地质勘察资料可知，复合地基下卧层为卵石层，其地基承载力基本容许值为350KPa, 为坚硬下卧层, 不进行下卧层强度验算.

第五篇：松木桩复合地基的应用

松木桩复合地基的应用

作者:王瑞杰

摘要:本文通过对软土地基以及松木桩复合地基工程特性的分析,建立了松木桩复合地基的力学模型,提出了松木桩复合地基的设计方法。

关键词:软土地基 松木桩 复合地基 承载力

前 言

软土地基是一种不良地基,它的成因和物质都较为复杂,按成因可分为第四纪后期在滨海、湖泊、河滩、三角洲等地质沉积而成;人工填土;吹填土等,普遍存在于我国沿海地区。软土地基是一种呈软塑到流塑状态饱和(或接近饱和)的粘性土,常含有机质,其天然孔隙比常大于1。当天然孔隙比常大于1.5时,称为淤泥质土(淤泥质粘土,淤泥质亚粘土)。软土地基由于含水量较高,孔隙比较大,因而导致软土地基的承载力低,抗剪强度低,压缩性强,渗透性小。软土地基浅基础的承载力特征值一般只有40-70Kpa,不能承受较大的荷载。在软土地基上的建筑往往会出现地基强度和变形不能满足设计要求的问题。对于一般四层至七层的砌体承重结构房屋,最终沉降量约为0.2—0.5m,对于荷载较大的构筑物(水池、储罐)基础的沉降一般达到0.5m以上,有些达到2m以上。过大的沉降和不均匀沉降将引起建筑物基础标高的降低,影响建筑物的使用功能,或造成倾斜、开裂破坏。因而常常要采取措施进行地基处理。

对软土地基常见的处理方法有换填法、砂石挤密法、水泥搅拌桩、预制桩等。目前,在江浙一带使用较多的是予应力混凝土管桩。以上几种地基处理方法造价偏高,对场地和施工要求高,常用于较大的建筑物。而松木桩复合地基对于处理一些低层建筑、水池、机器设备基础,则具有施工方便、建筑材料易取、经济效益明显的优点。

一、加固软土地基的原理

采用松木桩加固的软土地基属于复合地基。复合地基是由天然地基土和桩体两部分组成。松木桩复合地基同其它复合地基相比,除桩的材质不同外,其余均有相似之处,其加固机理:一是桩体的支撑作用:松木桩复合地基以松木桩取代了与桩体体积相同的低模量、低强度土体,在承受外荷时,地基中应力按桩土应力比重新分配。应力向桩体逐渐集中,桩周土体所承受的应力相应减少,大部分荷载由松木桩承受。由于桩的强度和抗变形能力均优于土体,故而形成后的复合地基承载力、模量也优于原土体,从而达到减小变形,提高承载力的效果。二是挤密作用:松木桩施工时,采用锤击打入,桩孔位置原有土体被强制侧向挤压,使桩周一定范围内的土层密实度提高,起到挤密作用。松木桩复合地基在施工中对桩间土体的挤密作用,使桩间土密实,从而使桩间土的承载力得到提高,压缩性降低。

二、松木桩复合地基的设计计算原理

1、松木桩复合地基承载力确定;

松木桩复合地基同其它复合地基相比,除桩的材质不同外,其余均有相似之处。根据桩、土相互组合共同承受上部荷载的特点,这种地基可参照《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)中复合地基计算公式进行设计,即:

Fsp,k=m*Ra/Ap+ß(1-m)fsk 1

式中:Fsp,k为复合地基承载力特征值,kpa;

m为面积置换率,m= Ap/ Ac;

Ac 为一根桩承担的处理面积;

Ra 为单桩竖向承载力特征值,Kn;

Ap为桩身截面积,m2;

ß为桩间土承载力折减系数,宜按地区经验取值,如无经验时取0.75-0.95;

fsk为处理后桩间土承载力, kpa, 宜按地区经验取值,如无经验时,可取天然地基承载力特征值;

2、松木桩单桩承载力特征值Ra确定;

松木桩单桩承载力特征值Ra由摩擦力和桩端承载力组成,即;

Ra=Up Σqsi li+qpAp 2

式中:Up为松木桩有效周长, m;

qsi 为第i层土的侧阻力特征值, kpa;

qp 为桩端土层的端阻力特征值, kpa;

li为第i层土的厚度, m;

Ap为桩身截面积,m2;

为防止桩的破坏,须对桩身容许承载力进行核算,并取较小值,即;

Ra=ΨσаAp 3

式中:Ψ为纵向弯曲系数,与桩间土有关,一般取1.0;

σ为桩身材料的容许应力,kpa,松木桩可参见《木结构设计规范》(GB50005-2003),取为3600 kpa;

а为桩身材料的应力折减系数,木桩取0.5;

Ap为桩身截面积,m2;

3、松木桩桩长与桩径的确定;

桩长主要取决于需要加固土层的厚度,一般视建筑物的设计要求和地质条件而定。应满足地基的强度和变形控制要求,通常桩长不宜长于5米,过长则施工困难,且不经济。桩径应根据工程地质等因素选用,一般为100-150mm,软基较深的地基宜选用较大的桩径。

4、单位面积松木桩的确定:

在桩长和桩径一定情况下,松木桩复合地基承载力主要取决于单位面积的桩数。设计中,我们可以根据设计要求的地基承载力值来确定单位面积松木桩的数量,即:

K=(Fsp,k-ß*fsk)/(Ra-ß*fsk* Ap)4

式中:K为单位面积松木桩数(K= m/ Ap),根/ m2;

其它符号同前。

5、桩距的确定:

松木桩布桩通常采用三角形和正方形两种形式,其桩距可按以下公式计算,即:

三角形布置 L=1.08√1/K

正方形布置 L=√1/K

式中:K为单位面积松木桩数(K= m/ Ap),根/ m2;

L为松木桩间距。

6、沉降计算:

复合地基的沉降包括两部分:一部分为计算复合地基加固区内的压缩量,另一部分为计算加固区下卧层的压缩量。所以,近似将加固区复合地基沉降与下卧土层沉降之和作为复合地基的总沉降量。

三、松木桩复合地基的适用条件

软土地基设计之前必须进行地质勘察和土工试验,只有查清土层和土质的情况,才能正确进行设计和施工。再者,必须从场地土层和土质的特点出发,对地基与基础的结构、施工及使用等方面进行综合考虑,通过方案比较,合理地选择地基处理方案。一般软土厚度小于8米较为适宜用松木桩处理。为了便于打桩,桩长5-7米为宜,可作端承桩。为保证桩尖能贯穿入持力层上部,可先开挖至基础埋深后再打桩。因松木含有丰富松脂,松脂能很好地防止地下水和细菌对其腐蚀作用,且价格也较为便宜。松木桩适用于地下水位较高的地层中,在这种条件下桩能抵抗真菌的腐蚀而保持耐久性。对于地下水位变化幅度大且有较强腐蚀性的地区,则不宜采用松木桩基础。松木桩复合地基对地基承载力的提高是有限的,所以只适用于三层及三层以下建筑,对沉降有要求的构筑物,设备基础等较小荷载的地基处理。

四、松木桩的构造要求、施工及检测

(一)、松木桩加固地基的设计构造要求:

1、它可应用于砂土、素填土、杂填土、粘性土及淤泥质土等地基土的浅层加固,加固深度一般为基底下1.5—8米,桩端应进入持力层0.5米。

2、松木桩应选用梢径100—150厘米的活性或尚有活性的松木或松木树梢。这类松木在地下水位以下,可经数百年而不烂,保持完好。

3、松木桩完成后,桩顶应设柔性褥垫层,褥垫层使桩间土的有效接触应力增加,提高了桩周土的抗剪强度,使得桩体承载力得到提高,对于地基的不均匀沉降也有一定的补偿作用。褥垫层一般采用15—25厘米厚碎石垫层。

(二)、松木桩施工及检测

在施工中,为使地基的挤密效果好,必须由基础四周由外至内施打松木桩,且桩宜梅花形布置,桩间距应大于3倍桩径。木桩采用松木,干燥后去皮,用防腐剂浸泡充分,端头削尖,以便沉桩,锤击端应以铁丝箍匝牢固,以防锤击时锤击端损坏。为保证桩尖能进入较坚硬的持力层,上部可先开挖至基础的埋深后再打桩。打桩完毕后,清除浮土,锯平桩头,然后铺设垫层。

对于处理后地基是否达到设计要求,可用长杆贯入仪来验证处理后地基的承载力。

五、结束语

实践证明,松木桩处理软弱地基时,具有施工方便,处理效果明显,材料来源广泛,施工速度快,工程造价省等优点,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,用松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。