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一、液化地基的国内外研究概况
地基液化分析与处理一直是土动力学的主要研究课题之一。液化一词最早见于1920年Hazen.A的《动力冲填坝》,用来说明卡拉弗拉斯冲填坝的毁坏。1936年casagrande首先给出了砂土液化的判别方法―一临界孔隙比法。上世纪50年代,各国学者对砂土液化进行了广泛研究,主要包括:砂土液化的机理,砂土液化的预估方法,砂土液化的地基处理等。
所谓液化是指由于孔隙水压增加及有效应力降低而引起粒状材料(砂土、粉土甚至包括砾石)由固态转变成液态的过程。影响液化的因素有:①颗粒级配,包括粘粒、粉粒含量,平均粒径d50;②透水性能;③相对密度;④结构,⑤饱和度,@动荷载,包括振幅、持时等。
我国《工业与民用建筑抗震设计规范》(T J11-78)根据1971年以前8次大地震的数据,参考美国、日本的有关研究成果给出了以临界标准贯入击数为指标的砂土液化判别公式。现行规范《建筑抗震设计规范》(GBJ11-89)通过对海城、唐山地震的系统研究,结合国外大量资料,对原规范进行了修改,采用了两步评判原则,并对临界标贯击数公式进行了修改,使之更符合实际。在国标《岩土工程勘察规范》(GB50021-94)中,对此又进行了补充,给出了液化比贯入阻力临界值和液化剪切波速临界值公式,用来进行液化判别。在公路工程中,基本上沿用上述两步评判原则,采用了临界标贯击数判别方法,并根据公路工程中的研究成果,给出了临界标贯击数的计算公式。这些规范在我国工程界得到了广泛应用。
二、高等级公路可液化地基处理方案的确定
强夯法处理地基是20世纪60年代末Menard技术公司首先创立的,该方法将80~400kN重锤从落距6~40m处自由落下,给地基以冲击和振动,从而提高地基土的强度并降低其压缩性。强夯法常用来加固碎石、砂土、粘性土、杂填土、湿陷性黄土等各类地基土。由于其具有设备简单、施工速度快、适用范围广,节约三材、经济可行、效果显著等优点,经过20多年来的应用与发展,强夯法处理地基受到各国工程界的重视,并得以迅速推广,取得了较大的经济效益和社会效益。
由于强夯处理的对象(即地基土)非常复杂,一般认为不可能建立对各类地基土均适合的具有普遍意义的理论,但对地基处理中经常遇到的几种类型土,还是有规律可循的。实践证明,用强夯法加固地基,一定要根据现场的地质条件和工程使用要求,正确选用强夯参数,一般通过试验来确定以下强夯参数:
(1)有效加固深度:有效加固深度既是选择地基处理方法的重要依据,又反映了处理效果。
(2)单击夯击能:单击夯击能等于锤重×落距。
(3)最佳夯击能:从理论上讲,在最佳夯击能作用下,地基土中出现的孔隙水压力达到土的自重压力,这样的夯击能称最佳夯击能。因此可根据孔隙水压力的叠加值来确定最佳夯击能。
(4)夯击遍数:夯击遍数应根据地基土的性质确定,地基土渗透系数低,含水量高,需分3~4遍夯击,反之可分两遍夯击,最后再以低能量“搭夯”一遍,其目的是将松动的表层土夯实。
(5)间歇时间:所谓间歇时间,是指相邻夯击两遍之间的时间间隔。
(6)夯点布置和夯点间距:为了使夯后地基比较均匀,对于较大面积的强夯处理,夯击点一般可按等边三角形或正方形布置夯击点,这样布置比较规整,也便于强夯施工。由于基础的应力扩散作用,强夯处理范围应大干基础范围,其具体放大范围,可根据构筑物类型和重要性等因素考虑确定。
三、强夯法设计要点
(1)强夯技术参数的确定。强夯法虽然已在工程中得到广泛的应用,但至今尚无一套非常成熟的设计计算方法,一般应参照国内强夯法加固地基的成功经验,初步确定各类地基的强夯参数,在强夯施工前,选择代表性路段(夯区)进行试夯,以确定合理的强夯参数与施工工艺。强夯法的主要设计参数包括:锤重、落距、垫层材料与厚度,有效加固深度、夯击能、夯击次数,夯击遍数、间隔时间、夯击点布置和处理范围等。
(2)施工质量控制。强夯地基的质量检验,包括施工过程中的质量监测和夯后地基的质量检验,其施工过程检验指标分别为施工控制夯沉量和有效处理深度。强夯施工结束后,间隔2周对地基加固质量进行检验,检验频率为每100m一个断面,每断面检验3点,其中路中一点、左右边坡坡脚各一点,检验方法可选用标准贯人试验、静力触探试验、动力触探试验及现场荷载试验等方法并结合室内土工试验。检测深度不小于设计处理深度。
四、强夯法处理液化地基的质量控制与管理
1、施工单位选择
对参与施工的强夯施工单位,各施工标段中标单位要先审查其施工资质,信誉和业绩,并附有前业主对该单位的书面评价报告。任何单位不得将强夯分包给个人施工。
2、施工准备
编写施工组织设计,经驻地监理组审查,监理组提出书面审查意见,报总监代表审批同意方可施工。
3、施工管理
(1)施工单位要按设计图要求编制夯点编号图,编号图要清晰、规范、科学。
(2)施工单位必须制定严格的安全管理措施,现场操作人员必须戴安全帽,并对施工机械定期作安全检查。在强夯区四周要设置醒目的危险警告标志和安全管理措施,不允许行人和非施工车辆进入强夯区,以确保操作员、过往行人和车辆的安全。
(3)施工单位要对强夯机械进行编号,每台强夯机械必须持有监理组发放的《施工许可证》方可进行强夯施工。
(4)施工单位除在强夯机械上挂《施工许可证》外,还必须挂有《机械操作主要人员》和《施工技术参数》两块醒目的牌子,进行机械操作的主要人员必须挂牌上岗。
(5)施工单位要制定施工要点供现场人员执行。
(6)铺设垫层前要对原地面进行清表井整平,且要按每20米一个断面,每个断面5个规定测点,测量清表后标高。
(7)用水准仪测量垫层铺设前、后的对应测点标高,初步确定垫层厚度,每20米一个断面,每个断面5个规定测点,再按每断面挖1处探坑,进一步确定垫层厚度(控坑必须在测点位置上)。
(8)垫层宽度按每20米一处用钢尺丈量。
关键词:公路工程;软土地基;施工技术;港区公路
中图分类号:U416.1 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2013)06-0110-02
公路工程的软土地基施工的好坏直接影响整个公路工程的质量。笔者结合岳阳港城陵矶港区松阳湖道路工程的软土地基处理实例,具体分析了整个工程遇到的问题以及解决问题的措施,具有一定的通用性和实际借鉴意义,并且取得了良好的经济和社会效益。
1 工程概述
岳阳港城陵矶港区松阳湖道路工程作为港口建设的依附配套工程,是典型的河流湖泊泥质软土地基工程。本工程以后简称港区工程。港区工程车行速度64 km/h,行车道宽为24 m/2幅。工程位于长江流域,水系丰富,其中荷塘水田纵横其中,地质为典型的软土地基工程。
本工程所处地区冬暖夏热,四季分明,属于亚热带季风气候区,7月份温度最高(24.6~29.2 ℃),1月份温度最低(1.5~7.8 ℃),雨季较为集中,一般集中在春夏(4~6月)两季,所以施工时间一般选择在秋冬两季(9~1月)。经过实地调查和地形勘测以后,可以知道本工程土层从下到上依次为:风化板岩(弱风化板岩和强风化板岩)、含中砂卵石、淤泥质粘土、素填土。
如图1所示,我们可以看出地质软土厚度约为17.5 m,属于典型的软土过厚情况,沿线附近多是水田、鱼塘,路段土层承受能力有限而且地质极不稳定,有机地质丰富,土质疏松,力学性能极差,承重在40~55 kPa之间,地基失稳和地基下沉的情况极易发生,曾经发生过多次位于淤泥质粘土层的多级滑坡。
2 施工方法
归根到底,软土地基施工就是要解决两大问题:一是地基沉降问题,二是承载力问题,整个工程主要有以下三个步骤。
{1}排水固结处理。本工程所处地域的土质较好,而且水质优良,所以首先采用排水固结的方式增强软土地基。措施是利用地表坡度开挖沟槽有效排除地表水,沟槽一般为0.5 m宽,深度为0.6~1.2 m,并且采用透水性能良好的砂砾进行回填,形成盲沟。然后加填砂垫层、袋装沙井等,加筋预压处理,形成横向和竖向的排水固结。
{2}真空堆载预压处理。将塑料薄膜或者管道铺设在路段顶端,然后通射真空流将空气和水体从地基中抽出,达到排水固结的结果。
{3}复合地基处理。在传统的用时间换取质量的抛石挤淤之后,可以打松木桩并且设置反压护道或者工格栅,随后在深层软土一侧打设预应力管桩提高地基的承载能力,也可以利用水泥喷柱的方式搅拌地基,达到地基沉降和承载力要求,软土地基施工示意图如图2所示。
3 技术指标
本工程施工标准是一级公路和城市主干道,所以根据一些标准和规范各项技术指标否有一定的规定,主要的技术指标如表1所示。
表1给出了砂垫层、袋装砂井、土工布质量、土工栅质量、砂井用纺织袋、粉喷桩、真空联合堆载预压等设备材料的技术指标,只有满足这些技术指标,施工过程才会标准规范,施工质量才能满足要求。
4 施工控制
4.1 表层处理排水和过渡层填筑
挖纵向排水沟的方法是经常使用的表层处理排水常用的方法,这样可以将水完全有效的引出路基之外。挖排水沟的时候要注意利用路基的坡度和天然环境,比如周围具有较大的水库湖泊等自然条件,也可以将临时排水沟和长期排水设置结合联合使用。
过渡层的作用是用来方便原料和机械进厂,方便施工,并且以工程所使用的机械行车为基础而填筑的。
4.2 砂垫层填筑
港区公路软土层较厚,在表层排水和过渡层填筑之后就是砂垫层填筑,填筑的方式为填筑0.5~1.0 m厚的砂垫层,做到一次成型。砂垫层填筑不仅可以达到固结软土层的效果,而且能够起到排水的作用,达到降低水位的目的。
4.3 袋装砂井施工
袋装砂井施工是软土地基工程中十分重要的一个步骤,施工过程必须按照设计图纸的要求,做到事无巨细,仔细认真。施工过程中,每台机械的负责人员要记录机械的桩号、部位和其他技术指标,当发现粗大误差的时候,及时通知技术人员及时处理。袋装砂井施工要做到两个方面的控制;砂井间距控制和倾斜度控制,前者保证竖井分布均匀,后者保证竖井在垂直方向上竖直。
4.4 粉喷桩施工
袋装砂井之后,开挖锚固沟,然后进行土工布施工,最后进行粉喷桩施工。其中水泥用量、复搅深度、管道压力差控制、送风量等技术参数,图纸和规范都有明确详细的记录。主要的工艺流程为:防线钻机定位、搅拌喷粉、提升钻杆。每当搅杆到了设计的位置后重复这个工艺流程,如此往复,直到下一个桩位。整个施工过程要注意成桩速度和喷粉的均匀性,喷粉量大约为28 kg/min,喷粉压力控制在0.27 MPa左右。土体和水泥充分混合,并且要保证一次成桩。成桩以后要将喷粉桩养护10 d左右,严格控制粉喷桩质量过关。施工过程中,要时常检查钻头的磨损度,通常情况下不能超过1cm。
4.5 真空堆载预压处理
在完成砂垫层和袋装砂井之后,就要进行真空堆载预压处理,其主要方式是在砂垫层上铺设不透气的PVR薄膜,利用射流真空泵将空气和水分排出,加快软地基固结作用,达到加固地基的作用。
5 工程检测和监测
公路工程的软土地基施工工程是一项复杂而且严峻的工程。工程检测和监测是施工过程中不可或缺的工作步骤,不仅可以提供真实有效的实时数据,而且能够保证整个工程有条不紊井然有序的进行,当事故或者不正常现象发生的时候,监控人员可以及时通知技术人员,马上进行研究处理。除了工程检测和监测以外,还要严格控制工程进度,不可操之过急,一切工作都要按照设计图纸施工。比如真空堆载预压处理过程中的周围墙体必须按照设计规范同时砌筑,每天可砌高度不应该超过1.8 m左右。混凝土构件浇筑也要控制好力度防止重心偏离,受压不均匀。施工人员在工作工程中一定要以标准规范为依据,切勿仅凭施工经验,施工过程中胡干蛮干,不断提升自己的专业施工水平,确实认识到标准规范的重要性,埋头苦干。
6 结 语
港区软土地基工程结束以后交付相关质检部门检查,其中主要技术指标完全满足设计要求,提高了地基的质量和稳定性,有效的减小了地基沉降,取得了良好的效益,而且整个工程中积累许多经验,具有重要的参考和借鉴价值。
参考文献:
[1] 才.研究软土地基对路面造成的破坏力[J].安徽道路施工,2010,(11):10-12.
[2] 邱志义.路桥软土地基施工中的新技术研究[J].路桥工程,2009,(14):65-67.
【关键词】复合地基;CFG桩;地基处理;褥垫层
1 引言
近年来,随着城市化进程的加快,一批高层建筑物拔地而起,而传统的一些地基处理方法(水泥土搅拌桩、灰土桩、人工挖孔夯击碎石桩等)和基桩类型(钻孔灌注桩、沉管灌注桩、钢筋混凝土预制桩等)已不能满足城市现代建筑既经济又安全的需求,在此背景下,CFG桩作为一种新的地基处理方法于2004年12月被应用到廊坊高层建筑。其中,某工程高层住宅楼群是应用CFG桩复合地基处理的较有代表性的典型工程之一。
CFG桩复合地基处理技术是一种高粘结强度的半刚性桩,单桩承载力高,采用褥垫层和桩间土紧密结合形成复合地基,以达到良好的地基处理效果,并且具有施工速度快,工期短,质量容易控制,造价低,施工文明等优点,近年来,在全国大中城市得到推广应用。特别是在CFG桩被正式纳入《建筑地基处理技术规范》JOJ79-2002中之后,使得该种地基处理方法进一步规范化、推广化。笔者试图通过廊坊某高层住宅楼群应用CFG桩复合地基处理的实例,以期其施工更加完善,在本区更好的推广应用。
2 工程和地质概况
2.1 工程概况
廊坊某工程位于廊坊市内,地理位置优越,交通便利。该工程共包括6栋楼,为高层住宅楼,高度22层,框剪结构,基础埋深为自然地表下4.5米。
2.2 地质概况
本工程最大勘探深度为自然地表下31.0米,在此勘察深度范围内场区地基土为第四系全新统河流相冲洪积物,其主要岩性成份主要为粉土和粘性土组成,自上而下共划分为14层。
3 CFG桩复合地基设计
3.1 地基处理方案的优化比较
本工程勘察报告中就地基基础方案评价中高层住宅楼共给出复合地基和桩基础各两种类型,其中复合地基分别为:高压喷射注浆复合地基和CFG桩复合地基;桩基础分别为:钻孔灌注桩和混凝土预应力管桩,就本工程地基处理方案,委托方、设计单位和勘察单位参与了论证。基本分析如下:
(1)钻孔灌注桩和墙下承台粱基础:钻孔灌注桩为本区较为传统的基桩类型,其优点设备简单,便于安装,移动方便,无振动,噪音低,钻进速度快。缺点是废浆处理困难,污染场区,施工质量易产生缩径、断桩或泥皮过厚,影响桩的承载力。基础采用墙下承台梁基础,开间小,墙多,墙下布桩,造价高。
(2)混凝土预应力管桩和墙下承台梁基础:预应力管桩是本区较为新型的基桩类型之一,其优点是制桩统一,节约材料,施工速度快,单桩承载力高,质量容易控制。其缺点是桩侧土层的不均匀性和桩端持力层强度不够理想和不均匀性,会造成施工时桩长的难以控制,造成桩的浪费。这在临近的类似工程中已表现比较突出,本工程引以为戒。另外桩直径大时,沉桩困难。
(3)高压喷射注浆法复合地基和筏板基础:高压喷射注浆法复合地基形式本区应用较少。施工质量不宜控制,且地基处理强度偏低,强度增长速度较慢。
(4)CFG桩复合地基和筏板基础:CFG桩复合地基在本区是新的地基处理形式之一,但考虑到在全国大中城市应用于处理高层和超高层建筑物的经验已很成熟,结合场区地质和周边环境条件,本着安全经济的原则,综合分析确定本场区比较适合采用具有穿透能力强、低噪音,无振动,无污染、无泥浆,施工效率高和质量容易控制的长螺旋钻孔管内泵压成桩工艺。
3.2 CFG桩复合地基设计
CFG桩复合地基主要设计参数包括桩长、桩径、桩距、桩体强度和褥垫层等。
桩径:按一般施工经验桩径d=400mm;
桩长:根据场区地层结构特点,以桩长适中、桩端取相对较好的土层作为桩端持力层为基本思路,取第粘土层土作为持力层,确定桩长L=13m;
桩距:考虑到桩侧范围内的土质主要为粉土,且已饱和,所以桩距尽量加大,最后按单桩承载力和要求的复合地基结合地层结构反算置换率后综合确定桩间距,最终确定桩间距s=1.3m。
单桩竖向承载力特征值Rs的取值:当无单桩载荷试验资料时,根据《建筑地基处理技术规范》,经计算Ra=557KN。
因基础类型为筏板,所以CFG桩布置采用正方形布桩。
桩体试块抗压强度平均值应满足下式要求:fcu≥13.6kpa。工程实际设计混凝土强度等级为C20,满足要求。
褥垫层:厚度取300mm,材料为级配砂石,粗砂占30%,碎石占70%,碎石粒径小于30mm。
4 CFG桩施工
根据建筑场区周边环境条件和场区土质情况,综合分析采用长螺旋钻孔管内泵压成孔工艺。考虑到桩长范围内地下水位相对较高,且浅部多以粉土为主,故在施工时,采用隔行隔桩跳打,很好的避免了邻桩窜桩的现象,确保CFG桩的施工质量,整体工程施工较为顺利。
5 CFG桩的检验
5.1 CFG桩复合地基检测
施工完毕28天后,甲方委托具备相应资质的单位进行了单桩复合地基载荷试验和低应变检测。
从上单桩复合地基载荷试验结果,结合报告中的p-s曲线来看,加荷均没有达到极限荷载,单桩复合地基沉降量均小于25mm,复合地基承载力满足要求。低应变检测结果表明桩身质量满足设计要求。部分桩浅部断裂系机械开挖不当所致。
建筑物施工过程中对建筑物均进行了沉降观测。各建筑物主体封顶时的沉降量均小于8mm。
5.2 CFG桩复合地基验槽时存在的问题
本工程在地基验槽时发现有以下异常情况:桩位偏移、浅部断裂、缩径、扩径、桩头松散等。分析原因主要有以下施工原因分别造成的。桩位偏移-施工时上部空桩长,钻机垂直度掌握不够;浅部断桩-机械开挖造成;缩径、扩径-钻机提升速度、泵压等没有掌握好;桩头松散-桩顶标高控制偏低,并夹泥。
6 结束语
(1)廊坊城市?某工程采用CFG桩复合地基处理效果较好,大大提高了地基承载力,控制和减小了建筑物地基变形,达到了预期设计目的。
(2)通过本工程施工,说明CFG桩施工方便,施工速度快,造价低廉,对高层建筑来说是一种比较理想的地基处理形式,应进一步在廊坊对广应用。
(3)本工程说明用CFG桩处理以粉土为主的新近沉积地基土是适宜的。
(4)一支有经验的施工队伍和好的施工管理对保证CFG桩的施工质量尤为重要。
参考文献
[1]《建筑地基处理技术规范》(JGJ79 -2002)
[2]阎明礼 张东刚 《CFG桩复合地基技术及工程实践》(中国水利水电出版社)
关键词:水利施工;软土地基工程;软土层;低透水
1 软土地基的性质特点
(1)软土是软土地基的组成基础,软土是软土地基的主要土壤成分,主要的软土种类有泥炭成分、泥质粘性土成分、淤泥质成分等,这些土壤具备松散性的特点,其内部孔隙比较大,含有丰富的水分,但整体强度偏低,难以承受过高的地面压力。
受到软土地基构成成分的影响,软土地基的整体强度比较低,具备高压缩、不均匀性的特点,由于其疏松的软土土壤性质,导致其在工程建设过程中,容易出现地面坍塌、崩裂等状况。
(2)淤泥质粘性土是部分软土地基的主要构成部分,其具备较差的透水性。水利施工过程中,难以实现水分的及时性排出,为了提升水利施工软土地基的施工效益,进行排水固结法的应用是必要的,提升软土地基的整体稳定性。
S着水利施工应用体系的日益健全,水利施工规模日益扩大,施工整体总量也在不断扩大,在实践施工工作,更容易出现软土地基塌陷问题,如果单位物体的压力高于软土地基的承受力,地基地面很可能会出现塌陷状况,从而不利于实际水利施工工作的开展。
区别于其他土壤特性,软土地基具备高压缩性的特点,从而导致软土地基出现快速性沉降状况。随着水利工程规模的日益扩大,水利工程总量不断增高,这加快了软土地基的沉降速度。各种土层是软土地基的组成成分,这些土层性质存在差异性的特点,各个土质之间的强度、密度等的差异性,很可能会引发施工建筑倒塌事故。
2 软土地基处理过程中的注意点
(1)为了提升水利施工的整体质量,进行软土地基施工准备体系的健全是必要的,这需要实现施工设备维修环节、施工技术选择环节、施工材料检查环节等的协调性,提升施工设备的运作稳定性,做好施工场地的清洁性工作,实现施工顺序的协调性,做好施工材料的准备工作,确保施工水平的有效提升,严格按照软土地基的施工规范进行操作。
在水利工程施工过程中,做好水利工程的建设级别规划是必要的,实现施工建设方案的择优选择,在国家级水利施工中,需要进行高质量施工标准的制定,在软土地基的处理过程中,确保其整体施工质量体系的优化,进行工程成本与施工质量关系的深入分析。
(2)在软土地基施工过程中,需要进行软土地基施工技术的选择,选择的依据是软土地基的施工规模及工作量,进行合适的软土地基施工方案的选择。在大规模水利施工中,砂垫层法是常见的工程施工方案,该方案具备良好的工程性价比。
在软土地基施工过程中,需要进行施工时间的分析,根据工程施工工期,进行软土地基处理方案的选择,确保软土地基的有效性加固,进行适宜性软土地基方案选择,确保在规定时间内,实现软土地基处理工作效益的提升。
3 软土地基应用方案的优化
(1)在软土地基处理过程中,进行换填管理模式的应用是必要的,实现对软土的代替,满足水利施工地基设计工作规范,提升地基设计的整体质量。在换填管理施工过程中,为了提升工作效益,需要做好大型机械设备的选择性施工工作,将不利于地基施工的软土质挖出来。根据水利工程软土基的施工要求,进行合适土质的使用,做好地基的夯实工作,提升水利施工的整体效益。
替代软土质的土壤具备多样性的特点,内部构成主要有鹅卵石、粗砂、碎石等,通过对这些混合物的利用,有利于提升填充地基的整体稳定性。填土土质具备多层化,矿渣及碎石通常填充地基的首要土层,通过对该项施工策略的应用,有利于提升地基的整体透水性,有利于提升软土地基的整体强度,有利于提升地质的整体质量。
灰土及素土通常处于地基的第二层,在地面物体荷载作用的影响下,实现桩体建筑平衡性的提升,确保了地基受力的均匀性,有利于增强地基的整体稳定性。砂石处于地基的第三层,有利于实现淤泥土质气体及水的定时排出,有利于提升土质的整体结固性,实现地基整体承载力的提升。在工程实践过程中,需要根据实际工作要求,进行换填管理法的应用,提升软土地基的整体处理效益。
(2)排水砂垫层是软土地基处理体系的重要组成部分,其内部包括一系列的泥炭、淤泥质粉土等,有利于提升土质的排水性,有利于土质强度的提升,实现土质压缩性的降低。在软土地基的施工过程中,通常需要进行高渗水砂垫层的铺设。随着水利工程量的不断增加,软土层具备更高的受力性,水分主要通过砂垫层进行渗透,有利于稳固软土地基结构,提升软土地基的整体强度,满足水利工程建筑施工要求。
为了避免出现地下水反渗情况,进行砂垫层粘土层的铺设是必要的。在砂垫层的选材过程中,选取粗砂、鹅卵石等高强度透水性材料,不仅实现了软土地基的有效透水性,也有利于提升施工地基的整体强度。在砂垫层工作模块中,提升地基基坑的固定性工作是必要的,实现砂垫层材料的充分性搅拌,做好地基夯实环节,实现地基底部整体排水性的提升,进行引水槽的建立,做好渗透水的定时排放工作,避免出现水分倒流状况。
化学固结法是一种良好的软土地基处理方法,通过对化学材料的使用,确保软土地基填充环节、改造环节等的协调,有利于提升软土地基的整体强度,实现软土地基压缩性的降低,有利于提升软土地基的整体承载能力,满足水利工程建筑的地基设计规范要求。灌浆法、硅化加固法等是主要的化学固结方法。
(3)在灌浆法工作过程中,需要进行气压、石灰石材料等的有效利用,做好软土地基的填充工作,实现对淤泥质粉土等的有效性加固,确保软土地基整体承载力的提升,从而满足水利工程软土基施工规范的要求。
在软土地基填充模块中,需要进行高柔韧性、高强度人工合成材料的使用,实现软土施工及高新材料环节的有效协调,确保软土质整体柔韧性的提升,提升软土地基的整体稳定性,避免软土地基出现坍圮、倒塌、变形等情况。在软土地基断裂、沉降过程中,通过对软土地基的有效性利用,实现沉降范围的有效性阻止,有利于软土地基稳固性的提升。
硅化加固法实现了对氯化钙、硅酸钠化学反应性质的应用,实现胶状凝聚物的形成,实现对软土地基组织的有效性黏合,有利于提升软土的整体强度,满足了水利工程建筑地基设计的规范要求。深层搅拌法的施工模式类同于灌浆法模式,实现水泥等物质的充分性搅拌,确保软土及水泥的均匀混合性,水泥凝固后,有利于提升软土地基的整体强度。
(4)物理旋喷法是软土地基处理系统的重要组成部分,在软土地基的处理过程中,需要实现喷头的不断向下深入,通过旋转喷射高速性的维持,进行混合加固物的喷出,通过对这种地基处理方法的使用,有利于提升软土地基的切向硬度,避免软土地基出现横向变化状况,从而提升软土地基的整体强度。
4 结束语
为了适应现阶段水利施工工作的要求,进行软土地基应用方案的优化是必要的,这需要根据具体施工环境,进行软土地基处理技术的应用,从而有效提升软土地基的整体稳固性,解决软土地基施工过程中的问题,提升水利施工的整体效益。
参考文献
[1]刘汉龙,赵明华.地基处理研究进展[J].土木工程学报,2016(01).
【关键词】建筑;施工;地基;处理
一.建筑施工工程中的地基处理技术特点概括
随着城市化进程的加快对于房屋建筑的地基处理技术的要求越来越高,需采取有效的施工手段和技术。对地基技术的分类和不同地基技术进行对比,严格按照规定的要求和规范进行施工。不断地改进和提高房屋建筑地基处理技术,加强对地基施工的重视。利用夯实、换填、挤密或振密、排水固结、胶结、冷热处理等多种方法对地基进行加固处理,保障房屋建筑施工工程。
(1)碎石桩法与强夯法相结合技术。
妥善的处理地基施工技术是的前提,保证地上建筑房屋的质量。传统的地基处理技术还有很多弊端,通过在填土层中处理好碎石桩体的联合处理碎石桩法与强夯法能对地基土进行排水固结和挤密,得到了广阔的发展空间。通过选定强夯点并确定强劣技术的加固深度,形成高置换率的碎石桩复合地基和密实的碎石与土混合的硬壳层。综合考虑地基状态,借助强大的冲击击散碎石桩体。沿着碎石桩挤入护土层形成紧密碎石,依据土层的实际湿陷与土层的厚度确定夯击的深度和等级。不断创新实践和深索,在地基处理技术的复杂环境中获得发展空间。
(2)粉喷桩与CFG桩相结合技术。
利用复合地基来实现粉喷桩与CFG桩相结合技术改善了房屋建筑工程的抗震性能较差的问题,促进了我国建筑工程的发展和进步。通过CFG桩的嵌入增强粉喷桩的侧限改善粉喷桩的基土变形能力,在地基上部和扩径后地基强度的稳定性了满足建筑物的要求,实现地基的排水固结与挤密。将粉喷桩与CFG桩的固结能力与天然地基土进行混合的复合地基在保证CFG桩具有高承载能力的同时,增强了地基的稳定性从而达到夯击效果。土体的抗剪强度增加极大的减少了CFG桩嵌入对固结好的土地的破坏,最大程度的限制的防止地基发生沉降与地基变形。随着技术的进步,借助于缓冲方式进而消解冲击力对整个建筑的施工和使用起着基础性的作用。通过不断创新实践和深索,地基的加固处理方法会更加完善。
(3)碎石桩与CFG桩相结合技术。
碎石桩与CFG桩相结合技术是地基处理常用的技术之一,在地基处理施现场中进行填土层是对碎石桩很好的处理措施。桩基法的目的是依据实际的湿陷与厚度实现冲击力上向下的传导,通过一定的夯实,挤密,填换或者是排水固结,振密,冷热处理技术提高桩基承载力。选用CFG桩来代替以提供足够的承载力,借助于缓冲方式进而消解冲击力。对地基技术的分类和不同地基技术进行对比,加强对地基施工的重视。通过发挥两种方法的各自优势有效地实现地基沉降速率的减慢,最大程度的限制的防止地基发生沉降与地基变形。采用干拌混凝土混合或干水泥填入孔底的方式消除水的影响,保证混凝土的质量。
二.建筑施工工程中的地基处理技术要点分析
随着技术的不断改进和发展,使地基处理技术难度加大。对建筑施工工程中的地基处理技术进行要点分析,采用合理的施工技术和工艺是建筑物未来建筑质量安全的至关保障。减少施工技术复杂程度,为工程的质量和安全奠定坚实的基础和保证。建筑施工工程中的地基处理技术通常利用夯实、换填、挤密或振密、排水固结、胶结、冷热处理等多种方法对地基进行加固处理,其被广泛的应用到施工过程中以此提高我国的建筑水平。
(1)优化绘制施工地基的图纸与预压处理方法。
根据地下环境作为首要依据的优化绘制施工地基的图纸在整个房屋建筑施工中处于基础地位,是保证施工质量的关键因素。施工图纸是技术环节中的难题所在,也是设计人员的施工技术人员沟通的桥梁。综合考虑地基的结构类型和土壤的属性,最大限度的增加地基的承载力。鉴于地基处理对于建筑物的质量和安全使用起着决定性的作用,需要采用合理的地基处理技术。在治理房屋建筑施工工程的质量问题时,考虑桩身混凝土的密实性针对于混凝土的强度影响。要从房屋建筑的地基处理开始着手,避免混凝土的质量遭到破坏。通过施工图纸设计理念进行房屋建筑施工中地基处理技术是建筑施工中的关键环节,一旦出现问题会在短时间内加剧,很容易引起地基的失稳。因此需在进行建筑施工前拟建筑场地上施工荷载,避免在建筑工程投入使用以后对整个建筑带来巨大的损失。推进坑土体有效的排出孔隙水,增强房屋建筑物施工地基的稳定性和承载力。
(2)通过智能优化的地基处理技术进行施工。
满足城乡住房需要和生产建筑的需要,通过智能优化的地基处理技术进行施工兴建房屋建筑。房屋基础应设置在坚实可靠的地基上,在施工过程中施工人员要对工程地质进行勘察。不要设置在承载力较低、压缩性高的软弱土层上,且地质报告的地基施工方案要及时的通知甲方单位。有效的保障施工设备的正常运行,减少对人们的生命财产构成严重威胁因素。通过合理的管理措施,在满足设计要求下进行。
(3)地基加固技术提供侧向的支护。
随着技术的不断改进和发展,使地基处理技术难度加大,地基加固技术提供侧向的支护解决以往地基的处理困难的问题。地基加固首要目的就是对土地的地基的所承受的承载能力进行增强,在地基出现问题时通过合理的管理措施进行施工。地基工程属于地下工程,其承担着上部的荷载。严格按照规定的要求和规范进行施工,通过地基加固技术提供侧向的支护并不断地改进和提高房屋建筑。城市化进程的加快对于房屋建筑的地基处理技术的要求越来越高,需采取如地基加固技术提供侧向的支护等有效的施工手段和技术。进而保证整个房屋建筑工程的质量,带来良好的经济效益和社会效益。
三.结束语
随着房屋建筑环境和要求的提高,在现代房屋建筑工程施工中地基的处理无疑是重中之重。建筑工程地基的处理技术方法措施很多,我国有些地基处理技术已经达到国际先进水平。在不停的发展中,加强对房屋建筑施工中地基处理技术的研究,保障房屋建筑施工工程。掌握地基构造的基本原理,进一步加固建筑地基。在具体应用中针对情况灵活使用,通过智能优化的地基处理技术进行施工有利于房屋建筑施工效率的提高。
参考文献
[1]刘文超.高层建筑地基处理方案选择探讨[J].云南电力技术,2014(03).
关键词:钻孔灌注桩 预制砼管桩 水泥搅拌桩
1、工程概况
天生河水闸位于珠海市白蕉联围东堤段,为磨刀门水道右岸天生河出口的拦河水闸,是白蕉联围防洪挡潮、潮排潮灌水闸之一。2009年水闸进行拆除重建。天生河水闸的主要建筑物级别为2级,次要建筑物为3级,其防洪标准为50年一遇。本重建方案主要由3孔10m的水闸和1座Ⅶ级船闸组成,
2、 地基处理方案选择
根据天生河水闸地勘结果,天生河水闸的闸基下为深厚的淤泥软土,软土厚度约为40m~45m,主要由淤泥、淤泥质粉质粘土、淤泥质粉土组成,地基承载力低,承载力特征值为60kPa,低于水闸计算所需的地基承载力,必须进行地基处理。淤泥层以下为强风化砂岩。
对于深厚层淤泥地基,通常采用的地基处理方案有:钻孔灌注桩、预制砼管桩和搅拌桩等复合地基处理方案。下面结合本工程地质条件和工程建筑物的特点,参考本地区已建类似工程的经验,主要对钻孔灌注桩方案、预制砼管桩方案及水泥搅拌桩方案进行比选。
2.1钻孔灌注桩方案
按桩的制作和施工方法,桩可以分为预制桩和灌注桩。灌注桩是在施工现场桩位上先成孔,然后在孔内设置钢筋笼、灌注混凝土而成。常有的有沉管式灌注桩和钻孔灌注桩等。此处所指的是钻孔灌注桩。
1)单桩竖向承载力特征值由《建筑地基基础设计规范》中单桩竖向承载力特征值公式估算:
式中: ――单桩竖向承载力特征值;
、 ――桩端端阻力、桩侧阻力特征值,由当地载荷试验结果统计分析算得;
――桩底端横截面面积;
――桩身周边长度;
――第i层岩上的厚度。
2)钻孔灌注桩单桩水平向承载力特征值按下列公式计算(假定管桩桩身配筋率大于0.65%):
式中: ――单桩竖向承载力特征值;
――桩身抗弯刚度,对于混凝土桩, ;其中,为桩身换算截面惯性矩,对于圆形截面, ;
――桩顶允许水平位移;
――桩顶水平位移系数;
――桩水平变形系数。
经计算,当采用Φ1000钻孔灌注桩,桩端至中风化砂岩时,桩数由单桩水平向承载力确定,钻孔灌注桩桩距3.8m×3.3m,均布于闸室底板下,单桩平均长度45m。
2.2预制砼管桩方案
常用的预制桩有钢筋混凝土桩、木桩、钢桩等,用沉桩设备将桩打入、压入、振入土中。此处所指的是预制砼管桩。
1)单桩竖向承载力特征值由《建筑地基基础设计规范》中单桩竖向承载力特征值公式估算:
式中: ――单桩竖向承载力特征值;
、 ――桩端端阻力、桩侧阻力特征值,由当地载荷试验结果统计分析算得;
――桩底端横截面面积;
――桩身周边长度;
――第i层岩上的厚度。
2)预制桩单桩水平向承载力特征值按下列公式计算:
式中: ――单桩竖向承载力特征值;
――桩身抗弯刚度,对于混凝土桩, ;其中,为桩身换算截面惯性矩,对于圆形截面, ;
――桩顶允许水平位移,取10mm;
――桩顶水平位移系数,考虑桩顶与底板嵌固作用取1.80;
――桩水平变形系数。
经计算,当采用Φ400预制管桩,桩端至强风化砂岩时,桩数由单桩水平向承载力确定,均布于底板下,桩距1.4m×1.4m,单桩平均长度45m。
2.3水泥搅拌桩方案
地基处理方法之一为通过设置在地基中的竖向增强体,通常为各种形式的桩体,使地基得到加固,桩体的强度较高,而桩体周围的土体则保持原有强度或有一定程度的提高,处理的效果在平面范围内是不均匀的,荷载由桩体和地基同承担,桩分担荷载的比重大于地基土分担的荷载,水泥搅拌桩即为其中一种。复合地基是指天然地基在地基处理过程中,通过在地基中设置竖向增强体或水平增强体而形成的桩同作用的人工地基,称为复合地基。加固区由增强体和天然地基两部分组成,工程中对复合地基的各种竖向增强体常冠以“桩”的称呼。 通过变形协调,增强体与天然地基土体共同承受上部结构传来的荷载,这是形成复合地基的基本条件。
1) 复合地基承载力计算
水泥搅拌桩复合地基承载力按《建筑地基处理技术规范》中复合地基承载力计算公式计算:
式中: ――复合地基承载力特征值;
m――面积置换率;
――单桩竖向承载力特征值;
――桩底端横截面面积;
――桩间土承载力折减系数;
――处理后桩间土承载力特征值,宜按当地经验取值,如无经验时,可取天然地基承载力特征值。
根据计算结果,当搅拌桩桩径500mm、桩长20m、桩距1.0m时,复合地基承载力特征值大于闸室地基最大反力,承载力可满足要求。但对于复合地基,在承载力满足要求的情况下,还需验算沉降量及桩端下层土的承载力是否满足规范要求。经计算验算沉降量及桩端下层土的承载力均满足规范要求。
2.4 地基处理方案比较
通过以上计算,三种地基处理方案技术上都是可行的,但各有优缺点:
钻孔灌注桩优点方面:由于桩基达到持力层,水闸的沉降量小,由于沉降、特别是不均匀沉降而引起的水闸通病,可以避免。施工设备相对较轻型,对于在淤泥上施工,需要填筑的施工平台垫层较薄,桩机移动对已施工的桩的影响小。桩的成桩质量比较容易控制,桩的质量更加有保证。施工工期容易控制,可以通过增减桩机来调控施工进度;缺点方面:由于水闸的荷载全部由桩基承担,水闸的沉降与地基的沉降不协调,有可能造成水闸底板与地基脱空,对水闸的防渗要求提高,另外,施工中如果碰到流塑状的淤泥,成孔困难,需加设钢护筒,增加施工费用。
预制砼管桩有施工方便、施工进度快、水闸沉降小,造价适中的优点。缺点其一是施工设备比较重型,施工时容易对已施工的桩造成移位等影响;其二是预制砼管桩属于挤土桩,在高饱和度的流塑型软土中,闸基大面积、高密度的打进群桩,先打进桩会受后打进桩的挤出,影响桩基承载力。另外,跟钻孔灌注桩同理由于水闸沉降小,当地基产生沉降时,闸室不能随地基一起沉降,会造成闸底脱空,引起接触冲刷,所以对防渗要求比较高。
水泥搅拌桩施工设备简单,工程造价相对低些,水闸适应地基变形能力强,但水闸沉降较大,需控制好不同结构之间的不均匀沉降量。
从经济上比较,搅拌桩方案明显优于另外两种方案。
综合以上各方面的因素,本工程采用水泥搅拌桩方案作为天生河水闸的地基处理方案。天生河水闸目前已经完成施工并且各方面运行良好。
3. 结语
关键词:现浇连续箱梁 满堂支架 支架 地基处理 杂填土
中图分类号:TU47 文献标识码:A 文章编号:
1﹑工程概况
本工程为一座三层全互通涡轮式立交桥,底层为辅道系统,中间层为人民路,上层为东环路,立交主线均为双向6 车道,左转匝道为单向双车道,右转匝道为单向单车道。行人、非机动车及附近区块间的机动车通过辅道系统实现交通交换。立交桥用地面积约360亩,桥梁面积64500m2,桥梁最高处标高70.212m,涉及到工程范围东西向人民路约1550m,南北向东环路约1380m。本立交工程设桥梁10座,共63联、198跨、17处立体交叉、209个墩台、916根桩基,桥梁总长5404.5m。
本工程箱梁结构形式分为左右幅分离式和整体式连续箱梁两种,主线桥为单箱三室结构,箱梁标准断面梁高2.0m,顶板宽25m,底宽15m;变截面段梁高度2.0~3.0m。匝道桥,箱梁标准段为单箱三室结构,断面梁高1.7m,顶板宽9.0m,底宽4.2m;交叉处异形联为单箱多室截面。梁体全部搭设满堂支架现场浇筑。
根据诸多案例由于支架地基处理不当造成支架垮塌所占的比例很大,如地基沉降、滑坡、塌陷等,因此本工程将现浇连续箱梁满堂支架地基处理定为重点技术研究问题。
2﹑地基处理设计分析
本工程施工的现浇箱梁所处的地质环境较为复杂,为保证箱梁的施工质量,针对不同地基情况,制定不同的施工处理措施,在满足施工要求的前提下做到经济合理。基础处理工程从每联箱梁墩柱施工完成后进行,处理工作连续、一次性完成。
根据本桥现浇箱梁的结构特点,在施工过程中将涉及到以下荷载形式:
⑴ q1—— 箱梁自重荷载,新浇混凝土容重取26.50kN/m3。
⑵ q2—— 箱梁内模、底模、内模支撑及外模支撑荷载,按均布荷载计算,经
计算取q2=1.0kN/m2(偏于安全)。
⑶ q3—— 施工人员、施工材料和机具荷载,按均布荷载计算,取2.5kN/m2。
⑷ q4—— 振捣混凝土产生的荷载,对底板取2.0kN/m2,对侧板取4.0kN/m2。
⑸ q5—— 新浇混凝土对侧模的压力,由新浇混凝土容重、初凝时间、浇筑速度浇筑高度等计算得出。
⑹ q6—— 倾倒混凝土产生的水平荷载,取2.0kN/m2。
⑺ q7—— 支架自重,经计算支架在不同布置形式时其自重如下表所示。
(8) q8—— 其他可能产生的荷载,如风荷载,雪荷载,冬季保温设施荷载等,取0.9kN/m2。
计算荷载组合
通过前面立杆承受荷载计算,端梁腹板处每根立杆上荷载最大值为间距60×60cm布置的立杆,即:
N(人民路主线桥)=a×b×q=a×b×(q1+q2+q3+q4+q7)
=0.6×0.6×(89.04+1.0+2.5+2.0+2.94)=35.09kN
N(东环路主线桥)=a×b×q=a×b×(q1+q2+q3+q4+q7)
=0.6×0.6×(95.40+1.0+2.5+2.0+2.94)=37.38kN
N(匝道桥)=a×b×q=a×b×(q1+q2+q3+q4+q7)
=0.6×0.6×(54.06+1.0+2.5+2.0+2.94)=22.50kN
2.1无杂填土地段
根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ 130-2011,5.5.1公式
Pk=Nk/A=≤fg
Pk—立杆基础底面处的平均压力标准值。
Nk—上部结构传至立杆基础顶面的轴向压力标准值。为立杆承受的抗压值+砼自重。
A—为基础底面积。顶托按10cm×10cm设置,砼支撑层按15cm厚,扩散角按45°计算。
fg—为地基承载力特征值。地质资料显示,粉土承载力110KPa,砂土承载力100KPa。
则:
砼自重=9.8×10-3×2650×0.15×(0.01+0.16+√0.01×0.16)/3=0.50kN
Nk1=22.50 kN
Nk2=22.50+0.50=23.00kN
A1=0.12=0.01m2
A2=(0.1+2×0.15×tg45°)2=0.16m2
砼支撑层顶部的平均压力标准值为:
Pk=Nk1/A1=22.50/0.01=2250 KPa>fg砂土=100 KPa
砼支撑层底部的平均压力标准值为:
Pk=Nk/A=23.00/0.16=143.75KPa>fg砂土=100 KPa
不满足地基承载力要求需要对地基继续处理。
继续处理方法,砼支撑层下面换填30cm灰土(灰土按3:7配制)。
查《建筑地基处理技术规范》 JGJ79—2002,表4.2.1,灰土的扩散角按28°计算。
则:
灰土自重=9.8×10-3×1800×0.3×(0.16+0.52+√0.16×0.52)/3=1.71 kN
Nk=22.50+0.50+1.71=24.71 kN
A=(0.4+2×0. 3×tg28°)2=0.52m2
灰土换填层底部的平均压力标准值为:
Pk=Nk/A=24.71/0.52=47.52 KPa
因此换填30cm灰土后下卧层满足地基承载力要求。
2.2杂填土地段
根据地勘报告,本桥多处支架处于杂填土层上,对于杂填土层地段,砼支撑层底分别按换填1.0、1.2m、1.5m、1.8m、2.0m灰土(灰土按2:8配制)验算下卧层承载力。
查《建筑地基处理技术规范》 JGJ79—2002,表4.2.1,灰土的扩散角按28°计算。
1)1.0m灰土自重=9.8×10-3×1800×1.0×(0.16+2.14+√0.16×2.14)/3=16.97 kN
Nk=22.50+0.50+16.97=39.97kN
A=(0.4+2×1.0×tg28°)2=2.14m2
1.0m灰土换填层底部的平均压力标准值为:
Pk=Nk/A=39.97/2.14=18.68 KPa
2)1.2m灰土自重=9.8×10-3×1800×1.2×(0.16+2.81+√0.16×2.81)/3=25.69 kN
Nk=22.50+0.50+25.69=48.69 kN
A=(0.4+2×1.2×tg28°)2=2.81m2
1.2m灰土换填层底部的平均压力标准值为:
Pk=Nk/A=48.69/2.81=17.32 KPa
3)1.5m灰土自重=9.8×10-3×1800×1.5×(0.16+3.98+√0.16×3.98)/3=43.55 kN
Nk=22.50+0.50+43.55=66.55 kN
A=(0.4+2×1.5×tg28°)2=3.98m2
1.5m灰土换填层底部的平均压力标准值为:
Pk=Nk/A=66.55/3.98=16.72KPa
4)1.8m灰土自重=9.8×10-3×1800×1.8×(0.16+5.35+√0.16×5.35)/3=68.11kN
Nk=22.50+0.50+68.11=91.11 kN
A=(0.4+2×1.8×tg28°)2=5.35m2
1.8m灰土换填层底部的平均压力标准值为:
Pk=Nk/A=91.11/5.35=17.03KPa
5)2.0m灰土自重=9.8×10-3×1800×2.0×(0.16+6.38+√0.16×6.38)/3=88.79kN
Nk=22.50+0.50+88.79=111.79kN
A=(0.4+2×2.0×tg28°)2=6.38m2
2.0m灰土换填层底部的平均压力标准值为:
Pk=Nk/A=111.79/6.38=17.52KPa
通过以上验算,说明换填1.0m~1.5m时,随着换填深度的增加,灰土自重的增量比力的扩散要小,立杆对下卧层的承载力要求在降低,但换填深度大于1.5m时,随着换填深度的增加,灰土自重的增量比力的扩散更快,立杆对下卧层的承载力要求在增加。因此,对杂填土地段,换填2:8灰土1.5m,换填完成后,按规范要求做载荷试验,检测换填顶面的承载力是否满足砼支撑层底部的平均压力标准值143.75KPa。最大变形量不超过5mm。
若荷载试验满足施工要求,按此方法实施,不满足要求再选用其它处理方法。
2.3人民路及东环路既有路面地段
按既有路面结构层验算下卧层承载力验算
根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ 130-2011,5.5.1公式
Pk=Nk/A=≤fg
Pk—立杆基础底面处的平均压力标准值。
Nk—上部结构传至立杆基础顶面的轴向压力标准值。为立杆承受的抗压值+砼调平层自重+既有路面结构层自重。
A—为基础底面积。顶托按10cm×10cm设置,既有沥青路面15cm厚,扩散角按45°计算,既有碎石砼层20cm厚,扩散角按45°计算,既有灰土层32cm厚,扩散角按28°计算。
fg—为地基承载力特征值。地质资料显示,粉土承载力110KPa,砂土承载力100KPa。
则:
由前面的计算,
Nk(人民路)=35.09kN
Nk(东环路)=37.38kN
A=0.12=0.01m2
既有沥青路面层顶部的平均压力标准值为:
Pk(人民路)=Nk(人民路)/A=35.09/0.01=3509KPa
Pk(东环路)=Nk(东环路)/A=37.38/0.01=3738KPa
既有沥青路面结构层自重+碎石砼结构层自重
=9.8×10-3×2650×(0.15+0.20)×(0.01+0.64+√0.01×0.64)/3=2.21kN
既有灰土层自重
=9.8×10-3×1800×0.32×(0.64+0.96+√0.64×0.96)/3=4.49kN
则:
Nk(人民路)=35.09+2.21+4.49=41.79kN
Nk(东环路)=37.38+2.21+4.49=44.08kN
A1=(0.1+2×0.35×tg45°)2=0.64m2
A2=(0.64+2×0.32×tg28°)2=0.96m2
既有灰土底部的平均压力标准值为:
Pk(人民路)=Nk(人民路)/A2=41.79/0.96=43.53 KPa
Pk(东环路)=Nk(东环路)/A2=44.08/0.96=45.92KPa
因此下卧层满足地基承载力要求。
施工前,按规范要求做载荷试验,检测既有沥青路面顶面的承载力是否满足要求,人民路既有沥青路面顶层的平均压力标准值3509KPa,东环路既有沥青路面顶层的平均压力标准值3738KPa。最大变形量不超过5mm。
3﹑地基处理方案
3.1无杂填土地段
根据地质资料及支架基础下卧层验算资料,处理方法为换填30cm 3:7灰土+ 15cmC20砼支撑层。
①地质资料显示,粉土承载力110KPa,砂土承载力100KPa。
②根据支架地基下卧层承载力验算,要求砼支撑层底面要达到178.13 KPa,地基承载力不能满足要求,对地基进行继续处理,换填30cm灰土(灰土按3:7配制),换填30cm灰土后验算地基下卧层承载力可达到47.42KPa,而砂土承载力100KPa,换填后满足施工荷载要求。
③施工前对无杂填土地段选择代表性处进行地基承载力试验经试验验证满足施工要求时,方可进行下道工序施工。
为满足施工安全及规范要求,地基处理时超出支架外边缘1.5m,C20砼支撑层超出支架外边缘1.0m。
3.2有杂填土地段
根据对下卧层换填2:8灰土验算,当换填1.0m时,要求下卧层承载力为18.68 KPa,换填1.2m时要求下卧层承载力为17.32KPa,换填1.5m时要求下卧层承载力为16.72 KPa,换填1.8m时要求下卧层承载力为17.03 KPa,换填2.0m时要求下卧层承载力为17.52 KPa。通过验算,说明换填1.0m~1.5m时,随着换填深度的增加,灰土自重的增量比力的扩散要小,立杆对下卧层的承载力要求在降低,但换填深度大于1.5m时,随着换填深度的增加,灰土自重的增量比力的扩散更快,立杆对下卧层的承载力要求在增加。因此,对杂填土地段,换填2:8灰土1.5m。施工时,对换填完成的地基,选择代表性地段进行承载力试验,检测换填顶面的承载力是否满足砼支撑层底部的平均压力标准值143.75KPa。最大变形量不超过5mm。若荷载试验满足施工要求,按此方法实施,不满足要求再选用其它处理方法。
为满足施工安全及规范要求,地基处理时超出支架外边缘1.5m,C20砼支撑层超出支架外边缘1.0m。
3.3人民路及东环路既有沥青路面地段
根据对既有路面结构层进行结构层顶部承载力验算及底部下卧层承载力验算,既有路面结构层为:15cm沥青路面+20cm碎石砼层+32cm灰土层。
通过验算得,既有沥青路面层顶部的平均压力标准值为:人民路3509KPa,东环路3738KPa。既有灰土底部的平均压力标准值为:人民路43.53 KPa
沥青路面具有一定结构强度,该处的箱梁基础不需要进行特别处理,只需要将路面上的杂物清理干净就可以直接作为箱梁的基础了。
3.4原状土地面处
该处的土体以地面为准换填不少于30cm的钢渣,钢渣铺设完成后应采用振动压路机压实,碾压过程不得少于6~8遍,然后上摊铺一层灰土嵌缝料经过处理后的地面应平整、密实,碾压完成后做一层10cm厚的C20混凝土垫层,以利用箱梁支撑架施工。
3.5承台基坑开挖处
承台四周2.5m范围,处理深度2.0m,承台面以下1.5m~2.0m换填破除的沥青砼废渣,承台面以下0.15m~1.5m换填3:7灰土分层夯实,承台面~承台面以下0.15m换填15cmC20砼。承台基坑开挖深度较大的,在承台四周用钢渣回填时并进行压实,回填至原地面,首先平整施工场地,采用压路机碾压密实,再铺设50cm厚钢渣,用重型压路机碾压密实,保证支架基础具有一定的承载能力和抗沉陷能力,顶面浇注15cm厚C20素砼。以保证结构的施工安全;在基础处理的过程中严格控制墩柱附近砖渣的碾压质量。
4、地基承载力试验
在各段地基处理完成后选取具有代表性的地段(承台基坑开挖处或回填处)进行局部承载力检验,其方式为:依据正常的施工工艺搭设布距为60cm×90cm或60cm×60cm的扣碗支架(其上下分别设置10cm×10cm的方木),其上放置不小于的荷载140%(荷载可采用沙袋),通过沉降观测检验处理后地基的承载力是否满足施工要求。
关键词:CFG桩地基处理设计试桩CFG桩施工
中图分类号:TU74文献标识码: A
1 项目介绍
本工程位于安阳市中华路东、永明路西、安阳市体育馆南侧。9#~15#楼地上33层,地下一层,总高度约近100米。采用钢筋混凝土剪力墙结构形式。抗震设防烈度为8度,设计地震分组为第一组,设计基本地震加速度值为0.20g,设计特征周期为0.35。建筑场地类别为Ⅱ类。拟建场地以粉质粘土为主,场地土可不考虑液化影响。勘探期间地下水水位埋深在8.40~11.20m之间,历史最高水位约埋深6.0m,本工程可不考虑抗浮。
2 基础选型
2.1 地勘建议
根据河南省某勘察有限公司2013年03月提供的该项目岩土工程勘察报告(详勘),“采用CFG桩复合地基筏板基础或钻孔灌注桩基础均能满足上部荷载要求;从经技术、经济、工期等多方面因素考虑,建议采用CFG桩复合地基筏板基础。
表2.1CFG桩复合地基设计参数一览表 (特征值)
层号 ⑶ ⑷ ⑸ ⑹ ⑺ ⑺-1 ⑻
qsi(kPa) 25 30 28 30 38 32 34
qp(kPa) 900 550
2.2 计算分析
采用CFG桩复合地基方案,桩身范围内地层以粉土、粉质粘土为主,局部为中砂-圆砾。持力层选择为第7层土中砂-圆砾。根据附近类似工程CFG桩施工经验,采用CFG桩复合地基处理方案可行。通过专家论证会讨论,CFG地基方案可行。
3设计试桩
3.1 试桩要求
根据《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2012,以下简称“规范”)7.1.1条,“复合地基设计前,应在有代表性的场地上进行现场试验或试验性施工,以确定设计参数和处理效果。笔者认为,如果紧邻地块,有成熟工程经验,土层分布均匀相似,并经当地专家及审图单位认可,可以以地区经验代替试桩。但应考虑地区性要求。
本工程根据河南省关于基础设计等级为甲级的高层建筑需进行CFG复合地基专项审查的相关要求,进行了专项审查工作,审查结论:采用CFG桩地基处理方案可行。
3.2单桩竖向承载力特征估算
根据JGJ79-2012《建筑地基处理技术规范》相关章节公式并根据地勘报告,基础底在第4层粉质粘土层,该层fak为180kPa,桩端持力层为第8层粉质粘土层,当桩长16.5m,桩间距1.2m(桩置换率m=0.0872)时,单桩竖向抗压承载力特征值Ra不小于700 kN可满足设计要求。
3.3试桩方式
本工程采取基坑底试桩。如因工期、降水、场地条件限制等情况无法做到基坑底试桩,可采取地面试桩方式。多余侧阻值的取得可采取试桩旁增加抗拔短桩、应力计法等方式。笔者认为,如当地检测技术允许,可采用应力计法。复合地基承载力应待开挖到基底并截桩后检测。试桩采用破坏性试验。本工程试验顺序:先做单桩载荷试验,将结果提供设计,确定桩间距后再进行复合地基载荷试验。
4施工图设计
根据安阳市某岩土工程公司2013年4月所做的该项目CFG桩试桩检测临时结果》(单桩竖向抗压静载试验),单桩竖向抗压承载力特征值Ra≥935 kN。结合当地工程经验及专家论证会意见,实际设计取值Ra=810kN。
4.1施工图设计的注意事项
4.1.1施工图中除桩平面布置图外建议包含如下详图
4.1.2 说明中应包含且不限于如下内容
(1)正负零标高;
(2)设计使用年限、地基基础设计等级、抗震设防烈度、分组、加速度、场地土类别等基本参数;
(3)地勘情况;
(4)桩径、桩长、进入持力层深度、桩端持力层、混凝土强度等级、单桩竖向承载力特征值、处理后的复合地基承载特征值等;
(5)CFG桩施工完成后,应采用复合地基载荷试验确定单桩竖向承载力特征值和复合地基承载力特征值,载荷试验应在桩身强度满足试验荷载,或在成桩28天后进行,复合地基静载试验和单桩静载荷试验的数量不应少于施工总桩数的1.0%,同时每个单体工程的复合地基静载试验的试验数量不应少于3点。
(6)CFG桩应在施工结束后抽取不少于总桩数10%的桩进行低应变动力试验,检测桩身完整性。
(7)对褥垫层的厚度、砂石比例、碎石粒径、每边宽出基础外边尺寸、褥垫层夯填度等提出要求。
(8)对施工的基本要求。
(9)试桩报告的简要描述。
5施工
5.1施工工艺
5.2施工方法
CFG桩施工采用长螺旋钻机施工。施工主要阶段:
(1)钻孔施工:
孔位需要复核、钻进速度需要根据土层进行控制,钻机钻进过程中,不得反转或提升钻。转杆提升速度应控制在1.2m~1.5m/mim。钻孔深度必须满足设计要求,必须达到要求的桩端持力层。
(2)混凝土输送:
根据设计的混凝土料的强度等级,按照实验室提供的配合比进行配制,混凝土全部采用商品混凝土。
(3)压灌混凝土成桩
冬季施工,混凝土采用加热水措施,水温过高、混凝土凝固太快,施工经常堵管。另外设备应设置排气装置,防止桩身混凝土中存在大量空气,局部形成连通孔洞。
(4)清土及剔桩
机械清土容易造成大量断桩。清土过程中,运土车随意行走易导致桩间土形成橡皮土。