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        柱錘沖擴碎石樁處理液化地基土的工程實例

        2015-04-29 00:00:00張艷芳
        基層建設 2015年5期

        摘要:柱錘沖擴碎石樁不但消除地基土的液化,也提高了地基土的承載力和均勻性,減少了沉降量,是一種造價低,施工速度快,經(jīng)濟效益好的地基處理方法。本文闡述了柱錘沖擴碎石樁在實際工程中的應用。

        關鍵詞:柱錘沖擴碎石樁;液化地基土;標準貫入試驗

        1"工程概況

        該工程位于廊坊市安次區(qū)某小學院內(nèi),原有平房北側。擬建教學樓長50.0m,寬15.0m,地上2層,磚混結構,條形基礎,基礎埋深-1.6m。擬建物抗震設防類別為重點設防類。其南側15m為原有教室,計劃拆除,其東側30m為居民住宅。

        2""場地工程地質、水文地質條件

        2.1"工程地質條件

        場地屬河流沖積平原區(qū),土質以粘性土、粉土為主,表層為素填土,各層土工程特性如下:

        ①層素填土:黃色,以粉土為主,夾粉質粘土,層厚0.4m左右。

        ②層粉土:黃色,濕,稍密~中密,承載力特征值fak=100kPa。層厚2.8m~3.1m,層底埋深3.20m~3.50m。

        ③層粉土:黃灰色~灰色,濕,中密~密實,承載力特征值fak=100kPa。層厚2.0m~2.4m,層底埋深5.50m~5.80m。

        ④層粘土:灰色,可塑,高壓縮性,夾薄層粉土,承載力特征值fak=80kPa。層厚3.5m~5.1m,層底埋深9.30m~10.60m。

        ⑤層粘土:灰色,可塑~軟塑,中~高壓縮性,夾薄層粉土,承載力特征值fak=100kPa。層厚3.2m~5.1m,層底埋深13.70m~15.00m。

        ⑥層粉質粘土:黃色,可塑,中壓縮性,承載力特征值fak=140kPa。該層未見底,揭露土層最大厚度為5.0m。

        2.2水文地質條件

        場區(qū)淺層地下水屬第四系松散層孔隙潛水,勘察期間實測穩(wěn)定水位埋深2.3m~2.5m,相對標高"-2.05m~-2.28m,水位受季節(jié)、降水等因素影響會有所升降。年變幅約1.0m。

        場區(qū)淺層地下水對混凝土結構有微腐蝕性,對鋼筋混凝土結構中的鋼筋有弱腐蝕性,場區(qū)淺層地下土對混凝土結構有微腐蝕性,對鋼筋混凝土結構中的鋼筋有微腐蝕性。

        3"主要工程地質問題

        依據(jù)國家標準《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306-2001),擬建場地抗震設防烈度為7度,設計基本地震加速度值為0.15g,設計地震分組為第一組。場地覆蓋層厚度大于50m,該場地類別為Ⅲ類,設計特征周期為0.45s。

        按照《建筑抗震設計規(guī)范》第4.3.3條~第4.3.5條,用標貫法對場地水位以下20m深度范圍內(nèi)的②層粉土、③層粉土進行液化判別,單孔液化指數(shù)6.38~11.42,平均單孔液化指數(shù)為8.46。該場地中等液化。

        4"碎石樁復合地基設計

        4.1設計思路

        該場地土層分布較穩(wěn)定,②層和③層粉土,層底埋深5.5~5.8m,平均標貫擊數(shù)5.4~5.8擊,地基承載力特征值100kPa,中等液化,單孔液化指數(shù)6.38~11.42,其下臥層為④層粘土,承載力特征值80kPa,土質軟弱。擬建物為小學教學樓,抗震設防類別為重點設防類,場地土中等液化,應全部消除液化沉陷。

        考慮到場區(qū)周邊環(huán)境條件及施工設備的可行性,選用柱錘沖擴碎石樁法進行處理,處理深度超過液化土層,處理范圍從基礎邊緣外擴5m,處理后樁間土的標準貫入錘擊數(shù)不小于9擊。

        4.2設計參數(shù);

        ⑴處理范圍,按JGJ79-2012第7.2.2條及GB50011-2010第4.3.7條第5款,處理范圍從基礎邊緣外擴5m;處理深度超過液化土層;

        ⑵設計樁數(shù)635根,有效樁長4.8m,保護樁長0.5m,施工樁長5.3m,平均成樁樁徑不小于600mm,以穿透液化土層為原則;

        ⑶三角形布樁,2.0m×2.0m"布樁,中間再內(nèi)插一根樁。

        ⑷復合地基承載力驗算

        fspk=[1+m(n-1)]fsk

        式中:fsk為處理后樁間土承載力特征值

        fsk="βfk""""""β為經(jīng)驗值,根據(jù)廊坊地區(qū)經(jīng)驗粉土β取1.2

        m為面積置換率"m=0.141

        n為樁土應力比,n取3.0;

        則復合地基承載力特征值

        fspk=[1+0.141×(3-1)]×1.2×100=153"kPa

        ⑸單孔碎石貫入量約2.25m3,按下式計算:

        V=k×h×(πd2/4)

        式中:V為單孔石料貫注量

        k為填料充盈系數(shù)

        h為施工樁長m

        ⑹鋪設200mm厚的碎石褥墊層,最大粒徑小于30mm,夯填度0.85。

        ⑺填料為碎石,石料要求新鮮碎石,自然級配,最大料徑不超過70mm,含泥量不超過5%,若石料被周圍土體污染,應進行沖洗處理。石料須復檢合格后方能使用,已經(jīng)風化的石塊,不能作為填料使用。

        5施工流程

        ⑴清理平整場地,清除場地上空電線和地面障礙物;

        ⑵樁位放樣,根據(jù)樁位平面布置圖實地測放樁位,插入筷子,防止樁位偏移;

        ⑶樁機就位,使柱錘對準樁位;

        ⑷沉管成孔,用柱錘邊沖孔邊將套管壓入土中,直至樁底設計標高;

        ⑸成樁,用運料車將拌合好的碎石分層填入樁孔夯實,邊分層填料夯實,邊將套管拔出;

        ⑹成樁后,樁機移至下一樁位,施工順序宜間隔進行。

        6質量檢測

        6.1檢測要求

        施工后7~14天,對樁身和樁周土進行抽樣檢測,對樁身采用重型動力觸探試驗檢測,對樁間土采用標準貫入試驗檢測,樁間土的檢測位置在由4根樁組成的四邊形的中心。檢測組數(shù)不少于總樁數(shù)的2%(一樁一土),樁身重型動力觸探試驗擊數(shù)不少于4擊/10cm,樁間土標貫試驗擊數(shù)不少于9擊/30cm,滿足工程設計要求后方能進行上部施工。

        6.2檢測結果

        ⑴樁身檢測:成樁7天后,抽取13根樁,進行重型動力觸探試驗,樁身重型動力觸探試驗擊數(shù)均不少于4擊/10cm,滿足工程設計要求。

        ⑵樁間土檢測:進行13孔標準貫入試驗,樁間土標貫擊數(shù)均不少于9擊/30cm,且擊數(shù)均勻,場地液化全部消除,滿足工程設計要求。

        ⑶承載力檢測:成樁14天后,抽取4根樁,進行載荷試驗,復合地基承載力特征值均大于153"kPa。

        ⑷②層、③層粉土處理前、后標貫擊數(shù)統(tǒng)計,見下表:

        碎石樁處理前、后實測標貫擊數(shù)對比表

        土層編號

        及名稱

        處理前

        處理后

        標貫試

        驗組數(shù)

        實測

        擊數(shù)

        液化

        標貫試

        驗組數(shù)

        實測

        擊數(shù)

        液化

        ②層粉土

        6

        4~8

        中等液化

        13

        15~18

        不液化

        ③層粉土

        6

        4~7

        中等液化

        13

        18~25

        不液化

        7總結

        柱錘沖擴碎石樁質量主要取決于柱錘的質量、落距、分層填料量、夯填度、夯擊次數(shù)和總填料量等,因此在施工過程中,應隨時檢查施工記錄及現(xiàn)場施工情況,并對照預定的施工工藝標準,對每根樁進行質量評定。

        該工程有震動和噪音污染,南側原有平房有明顯振動,但未產(chǎn)生破壞;東側設置隔振溝,溝寬1m,深度4.0m,施工未影響東側居民正常生活。

        柱錘沖擴碎石樁不但消除了地基土液化,也提高了地基土的承載力和均勻性,減少了沉降量,是一種造價低,施工速度快,經(jīng)濟效益好的地基處理方法。

        參考文獻:

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        [3]張利.公路路基軟弱地基穩(wěn)定性研究[D].西安建筑科技大學,2006.

        [4]《建筑地基處理技術規(guī)范》JGJ79-2012""中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部

        [5]《建筑地基基礎設計規(guī)范》GB50007-2011""中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部

        [6]《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011-2010中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部

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