高壓灌漿鋼管樁復(fù)合地基荷載試驗(yàn)及結(jié)果分析

任 航

在地基處理中,復(fù)合地基應(yīng)用越來(lái)越廣泛,而高壓灌漿復(fù)合地基在巖土工程領(lǐng)域中的應(yīng)用也越來(lái)越多,并解決了一批其他施工方法難以奏效的困難地基和復(fù)雜工程問(wèn)題。高壓噴射灌漿加固地基技術(shù),主要適用于軟土土層,如殘積層及人工填土等。我國(guó)的實(shí)踐證明,砂類土、黏性土、黃土都能進(jìn)行噴射加固,效果較好,解決了小顆粒土不易注漿加固的難題。由于本工程土層結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,所以采用高壓噴射灌漿復(fù)合地基,為研究其地基的實(shí)際變形特征,對(duì)該高壓灌漿復(fù)合地基進(jìn)行了單樁復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn),并依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,確定P—S曲線,對(duì)地基沉降量進(jìn)行研究確定單樁復(fù)合地基承載力特征值和變形模量。

1 工程概況

該工程為貴州開(kāi)磷集團(tuán)劍化異地搬遷技術(shù)改造工程——30萬(wàn)t/年合成氨項(xiàng)目(醇化氨合成)地基處理工程,該工程場(chǎng)地屬溶蝕中低山地貌,地勢(shì)較高,巖性單一,巖層呈單斜構(gòu)造。場(chǎng)地內(nèi)土層有素填土(全場(chǎng)分布較廣,由塊石、碎石及少量黏土混成)、紅黏土(壓縮性較低、承載力較高,厚度埋深較大);巖石為泥質(zhì)石灰?guī)r(呈較破碎～較完整中風(fēng)化Ⅳ級(jí)巖體基本質(zhì)量等級(jí),全場(chǎng)分布,厚度較大,強(qiáng)度高),土層與巖石的分布范圍、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、建筑性能等都有較大差異。地下水處于補(bǔ)給區(qū)域,場(chǎng)地地下水淺層為上層滯水和深部巖溶裂隙水,地下水徑流方向從北向南,地下水埋藏較深。該工程場(chǎng)地采用高壓灌漿加固復(fù)合地基,φ108鋼管樁群,樁距1 200 mm,樁長(zhǎng)7 000 mm～8 000 mm。試驗(yàn)壓板面積為0.32 m2(圓形),復(fù)合地基承載力設(shè)計(jì)值275 kPa。

2 復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)方法

1)本次試驗(yàn)按照J(rèn)GJ 79-2002建筑地基處理技術(shù)規(guī)范附錄A的要求進(jìn)行;試驗(yàn)采用堆載法;本試驗(yàn)的反力裝置采用堆載法提供反力,堆載提供的反力約為350 k N;檢測(cè)設(shè)備主要由2 000 kN油壓千斤頂、位移傳感器及連接組件組成。靜載試驗(yàn)裝置見(jiàn)圖1。2)單樁復(fù)合地基剛性承壓板采用直徑d=0.63 m的圓板,壓板面積為0.32 m2。3)根據(jù)復(fù)合地基承載力設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),加荷等級(jí)為10級(jí)～12級(jí),最大加載壓力不小于設(shè)計(jì)要求的2倍。4)沉降觀測(cè):每級(jí)加載前后,各讀記壓板沉降量一次,以后按10 min,10 min,10 min,15 min,15 min,30 min,30 min等時(shí)間間隔記錄。當(dāng)連續(xù)2 h內(nèi),每小時(shí)的沉降量小于0.1 mm時(shí),則認(rèn)為已趨于穩(wěn)定,可加下一級(jí)荷載。5)當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時(shí)可終止加載:a.沉降量急劇增大,土被擠出或承壓板周圍出現(xiàn)明顯的隆起或裂縫;b.承壓板的累計(jì)沉降量已大于其寬度或直徑的6%;c.當(dāng)達(dá)不到極限荷載,而最大加載壓力已大于設(shè)計(jì)要求壓力值的2倍。6)卸載及觀測(cè);卸載級(jí)數(shù)為加載級(jí)數(shù)的一半,等量進(jìn)行,每級(jí)卸載后,間隔0.5 h讀記回彈量,待卸完全部荷載后間隔3 h讀記總回彈量。

3 復(fù)合地基承載力特征值及變形模量的確定

4 試驗(yàn)成果整理及分析

4.1 試驗(yàn)結(jié)果

單樁復(fù)合地基靜載試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 單樁復(fù)合地基靜載試驗(yàn)結(jié)果

4.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

本次壓板載荷試驗(yàn)加載至預(yù)估的極限荷載,在加載過(guò)程中,三個(gè)試點(diǎn)每級(jí)加載17 kN,每級(jí)荷載達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定后加下一級(jí)荷載。當(dāng)1號(hào)試點(diǎn) P=551 k Pa時(shí),相應(yīng)的沉降量為 2.16 mm,當(dāng)2號(hào)試點(diǎn) P=551 kPa時(shí),相應(yīng)的沉降量為 2.88 mm,當(dāng)3號(hào)試點(diǎn)P=660 kPa時(shí),相應(yīng)的沉降量為 5.17 mm。

根據(jù)規(guī)范JGJ 79-2002建筑地基處理技術(shù)規(guī)范,當(dāng)P—S曲線上有明顯的比例界限時(shí),可取該比例界限所對(duì)應(yīng)的荷載作為復(fù)合地基的承載力特征值。對(duì)1號(hào)試點(diǎn)進(jìn)行加載時(shí),壓板開(kāi)始下沉,當(dāng)P=265 kPa時(shí),出現(xiàn)明顯拐點(diǎn),可視為比例界限Pcr,相應(yīng)沉降 S=0.17 mm。再對(duì)2號(hào)試點(diǎn)進(jìn)行加載,壓板開(kāi)始下沉,當(dāng) P=276 k Pa時(shí),出現(xiàn)明顯拐點(diǎn),可視為比例界限 Pcr,相應(yīng)沉降 S=0.60 mm,同樣對(duì)3號(hào)試點(diǎn)進(jìn)行加載,當(dāng)荷載P=330 k Pa時(shí),在P—S曲線中出現(xiàn)明顯拐點(diǎn),則該點(diǎn)可視為比例界限 Pcr,相應(yīng)沉降 S=0.86 mm。復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)結(jié)果匯總表見(jiàn)表2。根據(jù)JGJ 79-2002建筑地基處理技術(shù)規(guī)范中規(guī)定,本次試驗(yàn)試點(diǎn)數(shù)量為3個(gè)點(diǎn),復(fù)合地基承載力其極差不超過(guò)平均值的30%,取其平均值為復(fù)合地基承載力特征值。

表2 復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)結(jié)果匯總表

5 結(jié)語(yǔ)

1)試驗(yàn)成果表明,高壓噴射灌漿技術(shù)是處理非均勻地層和特殊地層地基加固的一種有效技術(shù)手段。2)根據(jù)該工程場(chǎng)地地質(zhì)條件和施工條件,以及巖、土埋深情況,采用“鋼管樁+高壓灌漿”技術(shù)進(jìn)行施工,以高壓灌漿將鋼管樁周圍密實(shí)的素填土凝結(jié)成一體,使土層內(nèi)的土洞、部分縫隙得到填充,進(jìn)一步提高其地基承載力,加大素填土的摩擦力,控制基礎(chǔ)的沉降量和沉降差,以滿足設(shè)計(jì)的要求。3)經(jīng)過(guò)試驗(yàn)結(jié)果分析,該復(fù)合地基承載力特征值 fspk=290 kPa,復(fù)合地基變形模量 Eq=83.6 M Pa,滿足承載力要求,達(dá)到地基處理技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),大大提高了填土地基整體的均勻性及穩(wěn)定性。4)采用高壓噴射灌漿技術(shù)處理地基方案是合理的,但是水泥用量過(guò)大,易造成大量水泥浪費(fèi),也增加了排污工作量,尚需不斷改進(jìn)和完善施工工藝。

[1] JGJ 79-2002,建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[2] GB 50007-2002,建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] DB 22/46-2004,貴州建筑巖土工程技術(shù)規(guī)范[S].

[4] 薛國(guó)杰,邵晶晶.預(yù)應(yīng)力管樁靜載試驗(yàn)異常沉降的原因及處理[J].山西建筑,2009,35(4):157-158.

[5] 鄭樹(shù)俊.復(fù)合地基質(zhì)量檢測(cè)中的靜載試驗(yàn)方法研究[J].西北水電,2007(7):15-16.

[6] 徐至均.高壓噴射注漿法處理地基[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004:1.