柱锤冲扩碎石桩处理液化地基土的工程实例

来源 :基层建设 | 被引量 : 0次 | 上传用户:infoerp2009
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  摘要:柱锤冲扩碎石桩不但消除地基土的液化,也提高了地基土的承载力和均匀性,减少了沉降量,是一种造价低,施工速度快,经济效益好的地基处理方法。本文阐述了柱锤冲扩碎石桩在实际工程中的应用。
  关键词:柱锤冲扩碎石桩;液化地基土;标准贯入试验
  1 工程概况
  该工程位于廊坊市安次区某小学院内,原有平房北侧。拟建教学楼长50.0m,宽15.0m,地上2层,砖混结构,条形基础,基础埋深-1.6m。拟建物抗震设防类别为重点设防类。其南侧15m为原有教室,计划拆除,其东侧30m为居民住宅。
  2  场地工程地质、水文地质条件
  2.1 工程地质条件
  场地属河流冲积平原区,土质以粘性土、粉土为主,表层为素填土,各层土工程特性如下:
  ①层素填土:黄色,以粉土为主,夹粉质粘土,层厚0.4m左右。
  ②层粉土:黄色,湿,稍密~中密,承载力特征值fak=100kPa。层厚2.8m~3.1m,层底埋深3.20m~3.50m。
  ③层粉土:黄灰色~灰色,湿,中密~密实,承载力特征值fak=100kPa。层厚2.0m~2.4m,层底埋深5.50m~5.80m。
  ④层粘土:灰色,可塑,高压缩性,夹薄层粉土,承载力特征值fak=80kPa。层厚3.5m~5.1m,层底埋深9.30m~10.60m。
  ⑤层粘土:灰色,可塑~软塑,中~高压缩性,夹薄层粉土,承载力特征值fak=100kPa。层厚3.2m~5.1m,层底埋深13.70m~15.00m。
  ⑥层粉质粘土:黄色,可塑,中压缩性,承载力特征值fak=140kPa。该层未见底,揭露土层最大厚度为5.0m。
  2.2水文地质条件
  场区浅层地下水属第四系松散层孔隙潜水,勘察期间实测稳定水位埋深2.3m~2.5m,相对标高 -2.05m~-2.28m,水位受季节、降水等因素影响会有所升降。年变幅约1.0m。
  场区浅层地下水对混凝土结构有微腐蚀性,对钢筋混凝土结构中的钢筋有弱腐蚀性,场区浅层地下土对混凝土结构有微腐蚀性,对钢筋混凝土结构中的钢筋有微腐蚀性。
  3 主要工程地质问题
  依据国家标准《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001),拟建场地抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度值为0.15g,设计地震分组为第一组。场地覆盖层厚度大于50m,该场地类别为Ⅲ类,设计特征周期为0.45s。
  按照《建筑抗震设计规范》第4.3.3条~第4.3.5条,用标贯法对场地水位以下20m深度范围内的②层粉土、③层粉土进行液化判别,单孔液化指数6.38~11.42,平均单孔液化指数为8.46。该场地中等液化。
  4 碎石桩复合地基设计
  4.1设计思路
  该场地土层分布较稳定,②层和③层粉土,层底埋深5.5~5.8m,平均标贯击数5.4~5.8击,地基承载力特征值100kPa,中等液化,单孔液化指数6.38~11.42,其下卧层为④层粘土,承载力特征值80kPa,土质软弱。拟建物为小学教学楼,抗震设防类别为重点设防类,场地土中等液化,应全部消除液化沉陷。
  考虑到场区周边环境条件及施工设备的可行性,选用柱锤冲扩碎石桩法进行处理,处理深度超过液化土层,处理范围从基础边缘外扩5m,处理后桩间土的标准贯入锤击数不小于9击。
  4.2设计参数;
  ⑴处理范围,按JGJ79-2012第7.2.2条及GB50011-2010第4.3.7条第5款,处理范围从基础边缘外扩5m;处理深度超过液化土层;
  ⑵设计桩数635根,有效桩长4.8m,保护桩长0.5m,施工桩长5.3m,平均成桩桩径不小于600mm,以穿透液化土层为原则;
  ⑶三角形布桩,2.0m×2.0m 布桩,中间再内插一根桩。
  ⑷复合地基承载力验算
  fspk=[1+m(n-1)]fsk
  式中:fsk为处理后桩间土承载力特征值
  fsk= βfk      β为经验值,根据廊坊地区经验粉土β取1.2
  m为面积置换率 m=0.141
  n为桩土应力比,n取3.0;
  则复合地基承载力特征值
  fspk=[1+0.141×(3-1)]×1.2×100=153 kPa
  ⑸单孔碎石贯入量约2.25m3,按下式计算:
  V=k×h×(πd2/4)
  式中:V为单孔石料贯注量
  k为填料充盈系数
  h为施工桩长m
  ⑹铺设200mm厚的碎石褥垫层,最大粒径小于30mm,夯填度0.85。
  ⑺填料为碎石,石料要求新鲜碎石,自然级配,最大料径不超过70mm,含泥量不超过5%,若石料被周围土体污染,应进行冲洗处理。石料须复检合格后方能使用,已经风化的石块,不能作为填料使用。
  5施工流程
  ⑴清理平整场地,清除场地上空电线和地面障碍物;
  ⑵桩位放样,根据桩位平面布置图实地测放桩位,插入筷子,防止桩位偏移;
  ⑶桩机就位,使柱锤对准桩位;
  ⑷沉管成孔,用柱锤边冲孔边将套管压入土中,直至桩底设计标高;
  ⑸成桩,用运料车将拌合好的碎石分层填入桩孔夯实,边分层填料夯实,边将套管拔出;
  ⑹成桩后,桩机移至下一桩位,施工顺序宜间隔进行。   6质量检测
  6.1检测要求
  施工后7~14天,对桩身和桩周土进行抽样检测,对桩身采用重型动力触探试验检测,对桩间土采用标准贯入试验检测,桩间土的检测位置在由4根桩组成的四边形的中心。检测组数不少于总桩数的2%(一桩一土),桩身重型动力触探试验击数不少于4击/10cm,桩间土标贯试验击数不少于9击/30cm,满足工程设计要求后方能进行上部施工。
  6.2检测结果
  ⑴桩身检测:成桩7天后,抽取13根桩,进行重型动力触探试验,桩身重型动力触探试验击数均不少于4击/10cm,满足工程设计要求。
  ⑵桩间土检测:进行13孔标准贯入试验,桩间土标贯击数均不少于9击/30cm,且击数均匀,场地液化全部消除,满足工程设计要求。
  ⑶承载力检测:成桩14天后,抽取4根桩,进行载荷试验,复合地基承载力特征值均大于153 kPa。
  ⑷②层、③层粉土处理前、后标贯击数统计,见下表:
  碎石桩处理前、后实测标贯击数对比表
  土层编号
  及名称
  处理前
  处理后
  标贯试
  验组数
  实测
  击数
  液化
  标贯试
  验组数
  实测
  击数
  液化
  ②层粉土
  6
  4~8
  中等液化
  13
  15~18
  不液化
  ③层粉土
  6
  4~7
  中等液化
  13
  18~25
  不液化
  7总结
  柱锤冲扩碎石桩质量主要取决于柱锤的质量、落距、分层填料量、夯填度、夯击次数和总填料量等,因此在施工过程中,应随时检查施工记录及现场施工情况,并对照预定的施工工艺标准,对每根桩进行质量评定。
  该工程有震动和噪音污染,南侧原有平房有明显振动,但未产生破坏;东侧设置隔振沟,沟宽1m,深度4.0m,施工未影响东侧居民正常生活。
  柱锤冲扩碎石桩不但消除了地基土液化,也提高了地基土的承载力和均匀性,减少了沉降量,是一种造价低,施工速度快,经济效益好的地基处理方法。
  参考文献:
  [1]李相然.土力学与地基基础[M].北京:中国电力出版社,2009.7
  [2]熊锦亮.浅谈当代常用软弱地基土处理方案[J].山西建筑,2011.1.
  [3]张利.公路路基软弱地基稳定性研究[D].西安建筑科技大学,2006.
  [4]《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012  中华人民共和国住房和城乡建设部
  [5]《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011  中华人民共和国住房和城乡建设部
  [6]《建筑抗震设计规范》GB50011-2010中华人民共和国住房和城乡建设部
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