劉紅剛 石小娟
(成都市勘察測繪研究院,成都 四川 610000)
當?shù)鼗至拥膹姸炔粔?,或壓縮性大,不能滿足作為天然地基的要求時,應針對不同地基土層的條件和地區(qū)特點,采取人工加固處理,以改善地基土層的性質。地基處理的目的是增大地基的強度和穩(wěn)定性,減少地基的變形,采取地基處理方法可以改善地基條件,主要作用:①提高地基承載力;②改善壓縮特性;③改善剪力特性,增加地基的穩(wěn)定性;④改善動力特性;⑤改善特殊土的不良工程特性;⑥改善透水特性。地基處理的方法很多,幾種較為通用的方法為:重錘夯實法、換土墊層法化學加固和熱加固法、擠密樁法、樁基法、噴水振沖法和堆載豫壓法。實際工程中,很多情況下采用一種處理方法就可滿足設計要求,但有時只用一種處理方法,其加固效果并不令人滿意,此時就需要聯(lián)合使用兩種甚至兩種以上的處理方法:①強劣與換填或復合地基聯(lián)合使用;②不同樁型的聯(lián)合使用:碎石樁可以消除液化,但不能達到設計要求的承載力,可采取碎石樁和CFG樁聯(lián)合使用,提高地基承載力;③復合地基與重錘夯實、換填墊層聯(lián)合使用:利用換填墊層法處理表層軟弱土層,再利用復合地基加固深層軟弱土層;④真空預壓、堆載預壓及其它方法聯(lián)合使用;⑤地基處理與加強上部結構剛度相結合。
某公司廠房,總用地面積96794.30m2,中心實驗樓與廠房均為六層鋼筋混凝土現(xiàn)澆結構,柱網7.5×7.5m,柱底最大軸力約6000KN。場地地形平坦,地下水屬潛水類型,主要埋藏在場地人工填土層及淤泥層中,其主要補給來源為大氣降水及地表涇流?,F(xiàn)將該場地地基土工程特性評價分析如表1。
表1 土層工程地質特性
天然地基:本場地屬軟弱場地類型,根據(jù)擬建工程特點及場地地層情況,擬建建筑物不宜采用天然地基。地基處理:在建筑場地范圍內分布的人工填土因新近填積,尚未完成固結過程,如果不進行處理,在使用過程中,隨著時間的推移,填土的固結,地面會產生一定的沉降,因而影響使用,因此應對其進行地基處理。
⑴塑料插板堆載預壓法:本場地上覆一層厚度較大的人工回填粉細砂,為強透水層,下臥厚度較大的淤泥層,如采用塑料插板堆載預壓進行排水固結處理,可在上覆回填粗礫砂形成強透水層,并在其中設置排水通道和豎井,而且該層還可作為堆載預壓的第一期荷載,可使下臥淤泥層得到良好的加固,但此種方法工期較長。
⑵注漿加固:通過對上覆人工填土層進行注漿處理,可大幅度地提高該層的承載力,對于上部荷載不大的小型或輕型建筑地段可采用此法。但應充分考慮下臥淤泥層的后期沉降對建筑物的影響,同時在正式施工前,應通過現(xiàn)場試驗確定水灰比及注漿有效影響范圍。該方法施工費用相對較高。
⑶強夯法:對于表層的人工填土層,采用強夯法,可加快其固結過程,預先消除人工填土部分沉降量,提高承載力,在表層形成一定的“硬殼層”,確保建筑物的安全使用。采用此法具有工期短、成本低的優(yōu)點,同時因場地地下水位埋藏較低,會對施工產生一定的影響。
⑷樁基:場地上部土層的工程性能較差,而下部土層工程性能好,且容易選擇到合適的樁尖持力層。根據(jù)當?shù)厥┕そ涷灲ㄗh采用預應力混凝土管樁,以殘積層及以下層位作為樁尖持力層。但在本場地上部填土層中存在大塊石,局部地段分布有較厚的粗礫砂層,在殘積層中分布有少量的花崗巖球狀風化體,這些會對管樁施工造成不利影響。
該場地分布的人工填土層,結構松散,尚未完成固結,其在自重固結時,會產生一定的負摩阻力,但同時也沒有考慮其樁側摩阻力的作用,兩種作用力互相作用,不會對單樁承載力造成太大的影響。該場地的飽和軟土層在其上增加了大面積荷載(填土)時,會產生一定的附加沉降量,從而產生一定的負摩阻力。因飽和軟土不作為持力層用,當上面荷載不斷增加時,隨著填土的逐步固結完成,附加應力減小,負摩阻力也會減小。因力也不會對樁基承載力造成太大的影響。在單樁承載力設計計算時,可以根據(jù)不同的情況酌情考慮負摩阻力的影響。也可對其作簡單的處理。負摩阻力系數(shù)ξn為:素填土ξn=0.05;淤泥質粘土 ξn=0.28;淤泥 ξn=0.25。當采用預應力混凝土管樁時,其樁的極限端阻力標準值qpk(KPa)及樁的極限側阻力標準值qsik(KPa)建議采用表2。
表2
表3 單樁豎向容許承載力
豎向極限承載力標準值的估算,單樁豎向極限承載力標準值按下式估算:
式中:
Quk——單樁豎向極限承載力標準值(Kpa);ξp——樁第i層土(巖)的側阻力修正系數(shù)、端阻力修正系數(shù);qsik——樁第i層土(巖)的極限側阻力標準值(Kpa);qpk——樁的極限端阻力標準值(Kpa);u——樁身外周長(m);li——樁穿越第i層土(巖)的厚度(m);Ap——樁的橫截面積(m2)。計算公式:Quk=uΣξsiqsikli+ξpqpkAp
式中:ξsi花崗巖殘積土ξsi=0.9;其余土層ξsi=1.0;ξp花崗巖殘積土ξp=1.05;強風化巖ξp=1.10。
當樁長超過30m時,不宜采用Ф300預應力管樁,柱基最大軸力約6000KN,可以采用2樁或3樁承臺,樁長考慮在32~35m左右。
先用強劣法加固地基上層土層,用3000KN·m的錘重進行試劣后地基承載力特征值達 fak=240kPa,壓縮模量 Es=21.9MPa;用8000KN·m錘重試劣后承載力特征值為263kPa;采用10000KN·m試劣后承載力特征值均大于300kPa,變形模量30MPa以上,滿足設計對上部土層荷載的要求。用樁基法將上部結構荷載傳到下部工程性好的土層,達到設計要求。
本工程采用強劣及樁基礎,樁基持力層為殘積層,克服了土質條件差、上部土層承載力低的難點,工程實踐過程中,根據(jù)承載力標準值,采用不同的地基處理,施工中嚴格按設計文件、規(guī)程規(guī)范施工,各方面協(xié)調配合,貫徹了設計意圖,確保了工程的順利實施。實施后取得了較好的技術經濟效果。
[1]王恩遠,吳邁編著.工程實用地基處理手冊.中國建材工業(yè)出版社.
[2]DBJ/T15-22-98.預應力混凝土管樁基礎技術規(guī)程.
[3]王鐵宏主編.新編全國重大工程項目地基處理工程實錄.中國建筑工業(yè)區(qū)出版社.