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【摘 要】本文通过实例,论述采用振冲法处理采石坑的垃圾土的方法。阐述该方法的优点及处理效果。
【关键词】地基;振冲法;承载力;检测
Flap blunt method processing to adopt the garbage soil of stone pit
Ge Yun-xiang,Lin Bin
(Zhejiang zhongji Construction engineering examination limited company Hangzhou Zhejiang 311112)
【Abstract】This text pass a solid example and discuss adoption to flap blunt method processing adopt the method of the garbage soil of stone pit.Elaborate advantage and processing effect of that method.
【Key words】Foundation;Flap a blunt method;Loading dint;Examination
采用振冲法处理地基时利用振冲器的强力振动与压力水使土层发生液化,使孔中填入的碎石与原位土颗重新排列,从而提高地基土的承载力和变形模量。 显然,在填碎石制桩过程中水平振动力使碎石侧向挤入土中,桩体直径不断扩大,当挤入力与土的阻力平衡时桩径不再扩大;如果原土的强度过低,以至土的阻力始终不能与填料挤入孔壁的平衡,不能形成桩体,通常情况认为此时振冲法不再适用。
近年来随着城市建设的发展,原来距离城市较远的废弃砂石场地也成为建筑场地,甚至许多高层建筑物要建在砂石坑回填垃圾土后的地基上。此类砂石场地的共同特点是:回填土未进行加固处理,回填成分复杂无序,且建筑垃圾常含有大量大粒径的混凝土块;回填土厚度较大,通常有十几米深,尚未完成固结,有自重湿陷性;而回填土以下通常是很好的地层。合理处理这些废弃砂石坑的垃圾土,使之成为满足设计要求的建筑物地基是工程技术人员面对的问题。
1. 工程地质概念
拟建的4栋高层住宅楼位于原采石场经回填的场地上。建筑物地上22层,有2层地下室,采用筏片基础,框架剪力墙结构。场地土层自上而下分为①1层:杂填土,稍湿,松散、以建筑垃圾为主,含有大量混凝土和砖块等,块径较大者达100cm;①2层:杂填土,稍湿,松散、以碎石为主,含砖块、灰渣等;①3层:生活垃圾,湿,松散、有机质多,腐臭味,塑料袋,草木等;②层:重粉质粘土、灰褐色,可塑,饱和,稍密,含少量有机质;③层:卵石,杂色,稍湿,实密;④层:粘土岩,红褐色,稍湿,坚硬。
其中③层以上垃圾层厚10.0~17.0m。基础埋深在自然标高下5.0m左右,自基底至③层卵石回填土层厚5.0~12.0m。
2. 地基处理方案选择
由于建设场地为以建筑垃圾为主的回填土,成分复杂,确定地基加固方案至关重要。设计单位要求处理深度至第③层卵石,地基处理复合地基承载力标准值要达到380KPa;因此进行了以下几种方案的对比。
(1) 人工挖孔桩:本工程地下水深,适合采用人工挖孔桩施工,但人工挖孔桩在北京地区已禁止应用;采用其他桩基施工方法费用每栋楼约160万元。
(2) 换填级配砂石法:需将已回填的垃圾土全部挖除并外运,每栋楼挖方量达1万m3,又需从约10km以外的场地运回级配砂石,分层压碾,不仅工期长、费用大,且紧邻道路,基坑开挖过深须进行支护;施工费用每栋楼约180万元。
(3) CFG桩复合地基:由于垃圾中含有大量块石,采用螺旋钻机钻孔或沉管也难以达到设计孔深;12.0m桩长范围内的填土存在负摩阻力,承载力降低幅度很大;施工费用每栋楼约150万元。
(4) 振冲法处理地基:采用大功率振冲器处理地基,通过振冲施工时的高压供水系统将填土中的生活垃圾、塑料袋和草木等排至工作表面;回填碎石进行置换,桩间距设置较小,使相邻碎石桩之间连通而形成密实的地基;施工费用每栋楼约100万元。
经反复论证协商,决定采用振冲法处理地基。但该法按常规方法设计且施工要达到380KPa的地基承载力尚无先例,如何评价该法形成密实的地基都是要考虑的问题。
3. 振冲法处理地基的设计
目前国内应用75kW的振冲器间距在2.5~3.5m之间,目的是获得桩土界面清晰的碎石桩,同时对桩间土挤密。施工结束后复合地基的承载力按复合地基载荷试验确定,或用单桩和桩间土的载荷试验按下式确定:
fsp,k=mfp,k+(1-m)fs,k
式中fsp,k为复合地基承载力标准值,fs,k为桩间土承载力标准值,m为面积置换率,fp,k为桩体单位截面积承载力标准值。
本次处理的目的是使用相邻碎石桩之间连通而形成密实的地基,设置桩间距为1.5m,正三角形布桩,并设2排护桩。开挖时预留1.0m厚保护桩长,施工结束后再挖除做30cm垫层。
4. 振冲碎石桩施工
每栋楼由2台75KW振冲器施工,按有外到里的顺序进行,约25d完成全部施工。施工过程中深层的塑料袋、草木等有机物通过高压给水系统排到工作面,每栋楼垃圾的排除量堆积体积约30m3。
5. 地基处理后的检测
施工结束后开挖探坑试验。探坑深5.0m,可以看出振冲碎石桩桩径不小于1.20m,绝大部分碎石桩连通在一起,块径较大的混凝土块多呈竖向排列,系被振冲器挤到一旁的结果,几乎看不到生活垃圾。动探探度未超过处理后的工作面下2.5m内,每贯入10cm的锤击数达到30击以上。从其可挖性和可钻性初步判断处理后的地基接近中密状态的碎石土。
复合地基承载力是否达到设计要求,最直接可靠的判断方法是复合地基压板试验。由国家建筑工程质量监督中心按《建筑地基处理技术规范》(JGJ 79-1991)景象检测,由于碎石桩间的桩间土只有很少部分,此时的压板试验主要反映的是碎石土承载力。检测结果表面,在最大加载755KPa时,总沉降量在6.0~12.8mm,复合地基承载力基本值不小于380KPa。
对于处理深度的检测,由于常规方法难以达到目的,故采用瑞雷波方法,该法利用波的频散特性和传播速度与岩土力学性质的相关性判定地质情况。经检测本场地瑞雷波速在υr=250m/s以上,且可以定性判断处理后的地基与第③层密实状态下的卵石无明显的界限。
综合上述各种检测结果,该场地完全按《建筑地基处理技术规范》(JGJ 79-1991)提供的检测手段与评价方法已不适宜,可认为处理后的地基可按中密状态的碎石土考虑。
本工程采用振冲法处理地基取得了满意的效果,且大大降低了工程造价。采用该法处理地基可按复合地基设计与施工,当对某种特殊土(如本场地的垃圾土)超常规设计、采用大功率的振冲器施工时,可取得特殊的处理效果。
参考文献
[1] 华南理工大学等.地基及基础.北京:中国建筑工业出版社,1991
[2] JGJ 79-1991建筑地基处理技术规范
[3] 地基处理手册.北京:中国建筑工业出版社,1998
[文章编号]1006-7619(2010)07-25-686
【关键词】地基;振冲法;承载力;检测
Flap blunt method processing to adopt the garbage soil of stone pit
Ge Yun-xiang,Lin Bin
(Zhejiang zhongji Construction engineering examination limited company Hangzhou Zhejiang 311112)
【Abstract】This text pass a solid example and discuss adoption to flap blunt method processing adopt the method of the garbage soil of stone pit.Elaborate advantage and processing effect of that method.
【Key words】Foundation;Flap a blunt method;Loading dint;Examination
采用振冲法处理地基时利用振冲器的强力振动与压力水使土层发生液化,使孔中填入的碎石与原位土颗重新排列,从而提高地基土的承载力和变形模量。 显然,在填碎石制桩过程中水平振动力使碎石侧向挤入土中,桩体直径不断扩大,当挤入力与土的阻力平衡时桩径不再扩大;如果原土的强度过低,以至土的阻力始终不能与填料挤入孔壁的平衡,不能形成桩体,通常情况认为此时振冲法不再适用。
近年来随着城市建设的发展,原来距离城市较远的废弃砂石场地也成为建筑场地,甚至许多高层建筑物要建在砂石坑回填垃圾土后的地基上。此类砂石场地的共同特点是:回填土未进行加固处理,回填成分复杂无序,且建筑垃圾常含有大量大粒径的混凝土块;回填土厚度较大,通常有十几米深,尚未完成固结,有自重湿陷性;而回填土以下通常是很好的地层。合理处理这些废弃砂石坑的垃圾土,使之成为满足设计要求的建筑物地基是工程技术人员面对的问题。
1. 工程地质概念
拟建的4栋高层住宅楼位于原采石场经回填的场地上。建筑物地上22层,有2层地下室,采用筏片基础,框架剪力墙结构。场地土层自上而下分为①1层:杂填土,稍湿,松散、以建筑垃圾为主,含有大量混凝土和砖块等,块径较大者达100cm;①2层:杂填土,稍湿,松散、以碎石为主,含砖块、灰渣等;①3层:生活垃圾,湿,松散、有机质多,腐臭味,塑料袋,草木等;②层:重粉质粘土、灰褐色,可塑,饱和,稍密,含少量有机质;③层:卵石,杂色,稍湿,实密;④层:粘土岩,红褐色,稍湿,坚硬。
其中③层以上垃圾层厚10.0~17.0m。基础埋深在自然标高下5.0m左右,自基底至③层卵石回填土层厚5.0~12.0m。
2. 地基处理方案选择
由于建设场地为以建筑垃圾为主的回填土,成分复杂,确定地基加固方案至关重要。设计单位要求处理深度至第③层卵石,地基处理复合地基承载力标准值要达到380KPa;因此进行了以下几种方案的对比。
(1) 人工挖孔桩:本工程地下水深,适合采用人工挖孔桩施工,但人工挖孔桩在北京地区已禁止应用;采用其他桩基施工方法费用每栋楼约160万元。
(2) 换填级配砂石法:需将已回填的垃圾土全部挖除并外运,每栋楼挖方量达1万m3,又需从约10km以外的场地运回级配砂石,分层压碾,不仅工期长、费用大,且紧邻道路,基坑开挖过深须进行支护;施工费用每栋楼约180万元。
(3) CFG桩复合地基:由于垃圾中含有大量块石,采用螺旋钻机钻孔或沉管也难以达到设计孔深;12.0m桩长范围内的填土存在负摩阻力,承载力降低幅度很大;施工费用每栋楼约150万元。
(4) 振冲法处理地基:采用大功率振冲器处理地基,通过振冲施工时的高压供水系统将填土中的生活垃圾、塑料袋和草木等排至工作表面;回填碎石进行置换,桩间距设置较小,使相邻碎石桩之间连通而形成密实的地基;施工费用每栋楼约100万元。
经反复论证协商,决定采用振冲法处理地基。但该法按常规方法设计且施工要达到380KPa的地基承载力尚无先例,如何评价该法形成密实的地基都是要考虑的问题。
3. 振冲法处理地基的设计
目前国内应用75kW的振冲器间距在2.5~3.5m之间,目的是获得桩土界面清晰的碎石桩,同时对桩间土挤密。施工结束后复合地基的承载力按复合地基载荷试验确定,或用单桩和桩间土的载荷试验按下式确定:
fsp,k=mfp,k+(1-m)fs,k
式中fsp,k为复合地基承载力标准值,fs,k为桩间土承载力标准值,m为面积置换率,fp,k为桩体单位截面积承载力标准值。
本次处理的目的是使用相邻碎石桩之间连通而形成密实的地基,设置桩间距为1.5m,正三角形布桩,并设2排护桩。开挖时预留1.0m厚保护桩长,施工结束后再挖除做30cm垫层。
4. 振冲碎石桩施工
每栋楼由2台75KW振冲器施工,按有外到里的顺序进行,约25d完成全部施工。施工过程中深层的塑料袋、草木等有机物通过高压给水系统排到工作面,每栋楼垃圾的排除量堆积体积约30m3。
5. 地基处理后的检测
施工结束后开挖探坑试验。探坑深5.0m,可以看出振冲碎石桩桩径不小于1.20m,绝大部分碎石桩连通在一起,块径较大的混凝土块多呈竖向排列,系被振冲器挤到一旁的结果,几乎看不到生活垃圾。动探探度未超过处理后的工作面下2.5m内,每贯入10cm的锤击数达到30击以上。从其可挖性和可钻性初步判断处理后的地基接近中密状态的碎石土。
复合地基承载力是否达到设计要求,最直接可靠的判断方法是复合地基压板试验。由国家建筑工程质量监督中心按《建筑地基处理技术规范》(JGJ 79-1991)景象检测,由于碎石桩间的桩间土只有很少部分,此时的压板试验主要反映的是碎石土承载力。检测结果表面,在最大加载755KPa时,总沉降量在6.0~12.8mm,复合地基承载力基本值不小于380KPa。
对于处理深度的检测,由于常规方法难以达到目的,故采用瑞雷波方法,该法利用波的频散特性和传播速度与岩土力学性质的相关性判定地质情况。经检测本场地瑞雷波速在υr=250m/s以上,且可以定性判断处理后的地基与第③层密实状态下的卵石无明显的界限。
综合上述各种检测结果,该场地完全按《建筑地基处理技术规范》(JGJ 79-1991)提供的检测手段与评价方法已不适宜,可认为处理后的地基可按中密状态的碎石土考虑。
本工程采用振冲法处理地基取得了满意的效果,且大大降低了工程造价。采用该法处理地基可按复合地基设计与施工,当对某种特殊土(如本场地的垃圾土)超常规设计、采用大功率的振冲器施工时,可取得特殊的处理效果。
参考文献
[1] 华南理工大学等.地基及基础.北京:中国建筑工业出版社,1991
[2] JGJ 79-1991建筑地基处理技术规范
[3] 地基处理手册.北京:中国建筑工业出版社,1998
[文章编号]1006-7619(2010)07-25-686