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        小議高層大廈地基處理工程基礎(chǔ)選型及設(shè)計(jì)

        2012-03-12 13:39:54蔡高勇
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2012年11期
        關(guān)鍵詞:孔內(nèi)夯法深層

        蔡高勇

        (五洋建設(shè)集團(tuán)股份有限公司,浙江 杭州 310002)

        1 高層建筑基礎(chǔ)工程的重要性

        高層建筑基礎(chǔ)工程的重要性除了綜合考慮基礎(chǔ)、地基、上部結(jié)構(gòu)的共同作用。還應(yīng)考慮在基礎(chǔ)工程在項(xiàng)目造價(jià)中占有較大的比重。高層建筑基礎(chǔ)工程所耗費(fèi)的水泥、鋼材用量多,施工難度也很大,大部分情況可以看出基礎(chǔ)工程造價(jià)占土建總造價(jià)的20%左右,工期占土建工期的20-30%。如果地質(zhì)條件復(fù)雜,其工期和造價(jià)所占的比重還將大大增加。因此,選擇合理的基礎(chǔ)形式,對降低工程造價(jià)、保證建筑結(jié)構(gòu)安全的一個有效措施。

        高層建筑基礎(chǔ)工程的重要性,還與基礎(chǔ)形式的多樣性和影響因素的復(fù)雜性密切相關(guān)。地質(zhì)條件影響大的的地區(qū),建筑基礎(chǔ)的工程設(shè)計(jì)與工程施工涉及面廣,它不僅與項(xiàng)目的上部結(jié)構(gòu)和建筑基礎(chǔ)本身有關(guān),還與土的性質(zhì)、周圍環(huán)境、水文條件等因素相關(guān)。特別是雨季施工時,也會給建筑施工增加難度,很可能造成一些局部的返工,土建項(xiàng)目拖延工期就和基礎(chǔ)工程進(jìn)度有很大的相關(guān)。因此,基礎(chǔ)形式的合理選擇對縮短施工工期也是具有重要意義的。

        地基變形是造成建筑物裂縫損壞成傾斜和事故的重要原因。由于增加了上部荷載,地基承載力和可能產(chǎn)生的沉降變形值是關(guān)鍵問題。地基變形特征有沉降量、沉降差、傾斜和局部傾斜。要改良軟弱地基土的工程特性,一般的常用處理方法較多,大體可分三類:①采用挖除軟弱地基,如置換法。②人工增大土的密度如強(qiáng)夯法、碾壓、振動法等。③減少孔隙水壓力加速固結(jié)如排水法、擠密法等。

        地基處理目的就是要提高軟弱土的強(qiáng)度,保證地基穩(wěn)定,降低其壓縮性,減少地基沉降或不均勻沉降即地基變形。

        常用的地基處理方法有:換填墊層法、強(qiáng)夯法、砂石樁法、振沖法、水泥土攪拌法、高壓噴射注漿法、預(yù)壓法、夯實(shí)水泥土樁法、水泥粉煤灰碎石樁法、石灰樁法、灰土擠密樁法和土擠密樁法、柱錘沖擴(kuò)樁法、單液硅化法和堿液法等。

        房屋基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、建筑體型與功能要求、荷載大小和分布情況、相鄰建筑基礎(chǔ)情況、施工條件和材料供應(yīng)以及地區(qū)抗震烈度等綜合考慮,選擇經(jīng)濟(jì)合理的基礎(chǔ)型式。

        高層建筑的上部結(jié)構(gòu)荷載很大,基礎(chǔ)底面壓力也很大,一般的獨(dú)立基礎(chǔ)己不能滿足承載力的技術(shù)要求,因此,應(yīng)采用特殊形式的基礎(chǔ),其常用的有如下幾種類型:交梁式條形基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)。

        2 孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法技術(shù)及其特點(diǎn)

        孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法技術(shù),是一種新型深層地基處理方法。該法先成孔至預(yù)定深度,然后自下而上分層填料強(qiáng)夯或邊填料邊強(qiáng)夯,形成高承載力的密實(shí)樁體和強(qiáng)力擠密的樁間土。

        孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法渣土樁復(fù)合地基是指用建筑垃圾、雜土、素土、石料、灰土、無毒工業(yè)廢料及它們的混合物等為填料,以孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法法形成具有較高承載力的復(fù)合地基。

        與其它地基處理方法相比,該技術(shù)有以下優(yōu)勢:(1)使用范圍廣泛,可用于各類地基處理;(2)用料標(biāo)準(zhǔn)低,就地取材;(3)具有高動能、高壓強(qiáng)和強(qiáng)擠密效應(yīng);(4)地基承載力提高顯著;(5)地基處理深度大,最深可達(dá)30m;(6)復(fù)合地基變形模量大,沉降變形??;(7)社會經(jīng)濟(jì)效益好,一般可降低造價(jià)25%~80%以上。

        作為一項(xiàng)新技術(shù),不僅新穎、獨(dú)特、地基處理效果好,實(shí)用性強(qiáng),更重要是具有環(huán)保意義。目前該技術(shù)在我國華北、西北、華東、東北以及中原地帶的各類地基處理中得到應(yīng)用。

        3 工程應(yīng)用項(xiàng)目概況

        某市宏偉世紀(jì)大廈位于某市凱旋西路,平面呈矩形,55.7m×15.9m,地上14層,地下1層,基底埋深-5m,框架結(jié)構(gòu),柱底最大軸力9500kN,安全等級為二級。工程地質(zhì)條件為:地基土分為9層,1層為素填土,2層為第四系全新統(tǒng)新近沖洪積(Q42al+pl)形成的黃土狀粉土,3層為第四系全新統(tǒng)沖洪積(Q42al+pl)黃土狀粉質(zhì)粘土,4~9層為第四系上更新統(tǒng)沖洪積(Q3al+ pl)黃土狀土、砂性土及碎石土,地層結(jié)構(gòu)具典型二元結(jié)構(gòu)。2~5層為濕陷性黃土,濕陷系數(shù)δs在0.026~0.015之間,屬Ⅰ級非自重濕陷性黃土場地,濕陷性土層的下限深度為6層頂面。場地土分層及主要物理力學(xué)指標(biāo)見表。

        地下水情況:地下水屬孔隙潛水,埋藏深度20~21.3m,賦存于7層底部,8、9層中,以大氣降水和洛河補(bǔ)給為主,水位年變幅1~3m。

        4孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法方案選擇及設(shè)計(jì)

        孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法既可以解決強(qiáng)夯影響深度不夠的問題,又可以避免橡皮土的出現(xiàn),還可以解決濕陷性及承載力低的問題,同時可以消納建筑垃圾。由于孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法樁體自下而上的超壓強(qiáng)固結(jié)樁體及樁間土,所以它的樁徑隨地基土的軟硬而變,一般呈串珠狀,地基土越軟樁徑越大,技術(shù)效果越好。采用此法處理后的地基承載力高、變形模量大、剛度均勻,可大幅度降低工程造價(jià),縮短施工工期,且對環(huán)境污染非常小。

        地基處理要求:①復(fù)合地基承載力fk≥350kPa;②消除地基土的濕陷性。③復(fù)合地基剛度均勻。

        地基處理工程設(shè)計(jì)采用孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法二八灰土樁處理地基土濕陷。設(shè)計(jì)院共設(shè)計(jì)孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法樁1704根,成樁直徑不小于550mm,正三角形布置,樁間距1000mm,孔內(nèi)填料二八灰土,預(yù)計(jì)填料總方量5200m3。施工時先鉆孔<400mm,再夯擴(kuò)擠密至550mm,樁體內(nèi)填料壓實(shí)系數(shù)不應(yīng)小于0.96。

        結(jié)語

        本工程通過成功應(yīng)用孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法樁地基技術(shù),體現(xiàn)了該技術(shù)在地基處理方法中的優(yōu)勢,承載力大,樁對樁間土具有良好的約束變形及擠密作用,提高了樁間土的承載力,具有良好的傳遞垂直荷載能力??變?nèi)深層強(qiáng)夯法技術(shù)具有適用范圍廣、處理效果佳、用料標(biāo)準(zhǔn)低、施工工期短、綠色環(huán)保、工程造價(jià)低等優(yōu)勢,具有很好的推廣應(yīng)用前景。

        [1]吳京生.高層建筑的工程地質(zhì)問題分析[M].連云港職業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1997年第三期.

        [2]工程地質(zhì)手冊(第四版),中國建筑工業(yè)出版社,2007年.

        [3]徐海航.建筑結(jié)構(gòu)地基與基礎(chǔ)工程缺陷事故的分析與預(yù)防[J].科技與經(jīng)濟(jì),2006年第七期.

        [4]建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].(GBJ10-89)

        [5]俞玉忠.高層建筑基礎(chǔ)選型的探討[J].西部探礦工程,2009年第l1期.

        [6]建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].(GB 5001l-2001)

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