強(qiáng)夯結(jié)合灰土樁法地基處理設(shè)計(jì)探索

湯樹勇

摘 要:本文結(jié)合某建筑工程地質(zhì)情況,對(duì)該建筑物地基采取處理,最終經(jīng)研究而采取強(qiáng)夯結(jié)合灰土樁法對(duì)該擬建場地地基采取處理設(shè)計(jì),結(jié)合實(shí)例詳細(xì)地提出該地基處理方法的設(shè)計(jì)流程,為同類工程提供參考。

關(guān)鍵詞:建筑工程地基處理強(qiáng)夯法灰土樁法

中圖分類號(hào):TU7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2012)07(b)-0075-02

某污水處理工程擬建場區(qū)的主要建筑物由四部分組成,一區(qū)由過濾間、沉淀池、調(diào)節(jié)池等組成,該部建筑物占地面積185.5m²,結(jié)構(gòu)類型為一層框架結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)基礎(chǔ)埋深為-1.5m～-1.8m;二區(qū)由濃縮池、沉淀池、氧化池組成,該部建筑物占地面積358.9m²,結(jié)構(gòu)類型為一層框架結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)基礎(chǔ)埋深為-2.6m;三區(qū)由調(diào)節(jié)池、污水緩沖池等組成,建筑物占地結(jié)構(gòu)類型面積608.7m²,結(jié)構(gòu)類型為一層框架結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)基礎(chǔ)埋深-5.6m;四區(qū):主要由污泥脫水間、儲(chǔ)罐間、加藥儲(chǔ)藥間、分析室等組成,建筑物占地面積為450.0m²,結(jié)構(gòu)類型為一層框架結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)基礎(chǔ)埋深-1.5m。

2 地基處理設(shè)計(jì)方案比較分析

根據(jù)本工程場地所處地層分布的情況及勘察設(shè)計(jì)要求,兼顧地基處理上技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)上合理的原則,對(duì)該工程擬建場地勘察報(bào)告中提出的地基處理方案建議及設(shè)計(jì)選定的地基處理方式采取比較分析,最終經(jīng)研究而采取強(qiáng)夯結(jié)合灰土樁法對(duì)該擬建場地地基采取處理。地基處理設(shè)計(jì)方案比較分析結(jié)果表明如下。

2.1 地基處理方案分析

根據(jù)勘察報(bào)告,該擬建場地上部為厚度較大的(7.5m～9.5m)人工堆積的素填土,該土層松散,而且力學(xué)性質(zhì)差,為中等亞硫酸鹽漬土?？辈靾?bào)告中所提出的采取換土墊層或部分置換強(qiáng)夯法不理想,首先軟弱土層厚度比較大,進(jìn)行換土墊層處理成本較高,不經(jīng)濟(jì);而部分置換強(qiáng)夯法對(duì)該條件下的場地處理也不理想,其主要是由于強(qiáng)夯的夯擊能能夠影響的土層深度有限,一般為4m～6m,由于素填土較干燥(最優(yōu)含水量15.8%～16.6%,實(shí)際含水量估計(jì)在6%～8%),因此強(qiáng)夯影響深度有限,達(dá)不到規(guī)范要求。而采取基本防水措施及加強(qiáng)基礎(chǔ)或上部結(jié)構(gòu)的調(diào)整方法也不能解決根本問題,因此人工堆積的素填土由于自然沉積時(shí)間短,松散并且力學(xué)性質(zhì)差,本身就不能夠滿足設(shè)計(jì)承載力要求,因此該方法也不合理。

通過采用擠密碎石樁構(gòu)成的復(fù)合地基是目前處理具有濕陷性、力學(xué)性質(zhì)相對(duì)較差的粉土層、粉質(zhì)粘土層比較常用的方法,但是使用該方法的前提條件是原始土層必須具有與設(shè)計(jì)要求相近的力學(xué)性質(zhì),相差太大所需置換的面積就越大,置換率要求越高,在原始土體力學(xué)性質(zhì)太差的情況下,此種地基處理方法成本和整體換填碾壓沒有太大差別,而該擬建場地的素填土力學(xué)性質(zhì)太差(勘察報(bào)告未給出),因此并不適用。考慮到雖然人工擴(kuò)底墩主要適合框架結(jié)構(gòu)或柱基的建筑物,擬建場區(qū)的建筑物中雖然有部分為一層的框架結(jié)構(gòu),但是這部分建筑物荷載較小,使用擴(kuò)底墩不經(jīng)濟(jì);而緩沖池和調(diào)節(jié)池為荷載均勻分布的構(gòu)筑物,如果使用擴(kuò)底墩,則需將荷載均勻分布,所需要的擴(kuò)底墩數(shù)量較大,也不經(jīng)濟(jì)。

2.2 地基土腐蝕性考慮

從地質(zhì)勘察報(bào)告結(jié)果表明,本工程所處場地由于該回填土為中等亞硫酸鹽漬土,對(duì)灰土樁會(huì)有一定的影響,消石灰主要成分為氫氧化鈣,在有水的條件下會(huì)與土中的亞硫酸鹽發(fā)生反應(yīng),從化學(xué)角度分析,土中的亞硫酸鹽對(duì)灰土樁樁體影響較小,不會(huì)降低樁體強(qiáng)度,其原因有以下三點(diǎn)。

(1)土中含水量低,這種反應(yīng)非常微弱,根據(jù)設(shè)計(jì)的承載力要求,2∶8配合比灰土樁已能夠滿足要求,考慮到會(huì)發(fā)生微弱反應(yīng)這方面因素,因此,在樁體配合比上選擇用3∶7比例混合,即使發(fā)生了一定的反應(yīng),樁體強(qiáng)度依然能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

(2)對(duì)于本地區(qū)氣候條件干燥,降水量小,蒸發(fā)量大,經(jīng)過強(qiáng)夯處理的回填土層滲透量小,能夠提供的反應(yīng)條件差,對(duì)樁體的影響小。

(3)在樁頂以上有30cm灰土墊層,有很好的隔水效果。通過綜合分析,鹽漬土對(duì)樁體影響小,方案可行。

2.3 地基處理設(shè)計(jì)方案提出

對(duì)本工程采取強(qiáng)夯結(jié)合灰土樁法來進(jìn)行地基處理,其中原料便宜,除石灰需要購買,土體可以現(xiàn)場采取;對(duì)基礎(chǔ)埋深較淺、荷載較小的建筑物來說,在強(qiáng)夯處理后,夯擊面距設(shè)計(jì)基底標(biāo)高0.5m～1.5m,再鋪設(shè)2∶8灰土墊層,既具備了防滲效果,又加強(qiáng)了基底土層的強(qiáng)度,可以滿足設(shè)計(jì)要求;對(duì)強(qiáng)夯與灰土樁相結(jié)合的方法進(jìn)行地基處理的建(構(gòu))筑物來說,強(qiáng)夯加強(qiáng)了復(fù)合地基樁間土的承載力,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值,對(duì)于此類土體,強(qiáng)夯可將土的承載力提高到≥100kPa,而規(guī)范要求對(duì)灰土擠密樁復(fù)合地基的承載力特征值,不宜大于處理前的2倍,按處理后復(fù)合地基承載力為處理前的1.5倍計(jì)算,復(fù)合地基承載力≥150kPa,滿足設(shè)計(jì)要求。

3 地基處理設(shè)計(jì)

根據(jù)本工程擬建場地建筑物特征,經(jīng)計(jì)算建議對(duì)整個(gè)建筑平面作整體基坑開挖至-2.0m,再對(duì)不同基礎(chǔ)埋深的建筑物進(jìn)行不同的處理方法,首先對(duì)一區(qū)、二區(qū)、四區(qū)地基土進(jìn)行強(qiáng)夯處理,對(duì)于基礎(chǔ)埋深較淺(-1.5m～1.8m)的一區(qū)淺基礎(chǔ)(1.5m～1.8m)建筑物、四區(qū)建筑物可在強(qiáng)夯處理后采用2∶8灰土墊層分層碾壓至設(shè)計(jì)標(biāo)高;一區(qū)深基礎(chǔ)(5.2m)建筑物及二區(qū)建筑物可采用強(qiáng)夯結(jié)合灰土樁法,在強(qiáng)夯處理后,進(jìn)行灰土樁施工,施工完畢后采用2∶8灰土墊層碾壓至設(shè)計(jì)標(biāo)高;對(duì)于基礎(chǔ)埋深-5.6m的三區(qū)建筑可在第一次開挖深度基礎(chǔ)上加深2.0m～-4.0m,進(jìn)行強(qiáng)夯處理,強(qiáng)夯處理完畢后再進(jìn)行灰土樁施工,施工完畢后開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高下30cm,做2∶8灰土墊層至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

3.1 強(qiáng)夯參數(shù)設(shè)計(jì)

對(duì)本工程地基處理采用試夯來確定強(qiáng)夯參數(shù)設(shè)計(jì),其中夯擊能為2000kN·m;夯點(diǎn)間距為6m;夯點(diǎn)布置成正方形。采用二遍點(diǎn)夯,一遍滿夯;點(diǎn)夯的夯擊次數(shù)以最后兩擊夯沉量不大于50mm為準(zhǔn),第一遍點(diǎn)夯與第二遍點(diǎn)夯交錯(cuò)進(jìn)行,滿夯擊數(shù)為二擊試夯后第三天和第七天進(jìn)行動(dòng)探(標(biāo)貫)試驗(yàn)或在4m深度取樣做室內(nèi)試驗(yàn)。若第三天取樣試驗(yàn)結(jié)果達(dá)到技術(shù)要求,則取消第二次取樣。采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定強(qiáng)夯參數(shù),參照鄰近場地或同類型場地的強(qiáng)夯經(jīng)驗(yàn)確定強(qiáng)夯參數(shù),但不能低于規(guī)范要求。

3.2 灰土樁及灰土墊層參數(shù)設(shè)計(jì)

本工程地基處理設(shè)計(jì)采用的灰土樁施工采取鉆孔成孔方式,設(shè)計(jì)鉆孔孔徑為Φ600mm,樁長為進(jìn)入原始土層50cm。同時(shí)結(jié)合地質(zhì)報(bào)告中圓礫層揭露深度,可確定一區(qū)深基礎(chǔ)(5.2m)及二區(qū)灰土樁樁長為7.4m,三區(qū)灰土樁樁長為4.4m,樁間距1.2m～1.5m,呈等邊三角形布設(shè)。然后將生石灰和土按照3∶7的比例混合,填入以挖好的孔中,錘擊成樁,錘重8kN～15kN,起吊高度不小于2m,自由落錘,要求每次填料厚度不超過50cm,多次循環(huán)直至基底。樁與已進(jìn)行強(qiáng)夯處理的樁間土形成復(fù)合地基,從而提高地基的承載力。

施工時(shí)鉆孔法成孔可采用螺旋鉆、機(jī)械洛陽鏟或鉆斗等多種類型的鉆機(jī),開始鉆孔或穿過軟硬土層交界處時(shí),應(yīng)低速慢鉆,保持鉆桿垂直。在含有磚塊、雜填土層或含水量較大的軟塑黏土層中難以鉆進(jìn)時(shí),凡土層厚度小于2m,可采用沖擊法成孔,穿越后再用鉆孔法成孔。鉆孔至設(shè)計(jì)深度后,應(yīng)在原位深度處空鉆清土,提升鉆桿孔外卸土。采用鉆斗鉆機(jī)時(shí),直接上提至孔外卸土,成孔后測量孔徑、孔深,并保護(hù)好孔口。當(dāng)樁孔內(nèi)用灰土分層回填、分層夯實(shí)時(shí),樁體內(nèi)的平均壓實(shí)系數(shù)不應(yīng)小于0.96,消石灰與土的混合比例為體積配合比;灰土擠密樁復(fù)合地基承載力特征值,應(yīng)通過現(xiàn)場單樁或多樁地基載荷試驗(yàn)確定。初步設(shè)計(jì)當(dāng)無試驗(yàn)資料時(shí),可按當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定。

3.3 地基處理工程量

對(duì)本工程采取強(qiáng)夯地基處理,強(qiáng)夯處理面積:整個(gè)場地進(jìn)行強(qiáng)夯,面積3945.92m²?；彝翗对O(shè)計(jì)孔徑為Φ600mm,樁長為進(jìn)入原始土層50cm即止,樁間距1.5m,呈等邊三角形布設(shè),建筑物每邊外擴(kuò)1排樁,一、二、三區(qū)進(jìn)行灰土樁施工,其中:一區(qū)共設(shè)計(jì)灰土樁90根,每根樁長4.8m,二區(qū)共設(shè)計(jì)灰土樁495根,每根樁長7.4m,三區(qū)共設(shè)計(jì)灰土樁495根,每根樁長4.4m,合計(jì)灰土樁共計(jì)990根,總進(jìn)尺6273m。另外,對(duì)于灰土墊層或戈壁墊層設(shè)計(jì),根據(jù)估計(jì)1.0m的強(qiáng)夯夯沉量,一區(qū)淺基礎(chǔ)部分需回填碾壓量584.5m³,深基礎(chǔ)部分需回填碾壓量50m³,二區(qū)需回填碾壓量351.2m³,三區(qū)需回填碾壓量343.0m³,四區(qū)需要回填碾壓量2138.7m³,合計(jì)需要回填土量3467.4m³。

4結(jié)語

本建筑工程結(jié)合地質(zhì)情況,采取強(qiáng)夯法結(jié)合灰土樁進(jìn)行地基處理,設(shè)計(jì)中嚴(yán)格按照國家相應(yīng)檢測規(guī)范要求進(jìn)行,對(duì)強(qiáng)夯處理地基進(jìn)行載荷試驗(yàn)或動(dòng)探(標(biāo)貫)試驗(yàn)檢測,對(duì)灰土樁及樁間土采用載荷試驗(yàn)及動(dòng)探(標(biāo)貫)試驗(yàn)進(jìn)行檢測,從檢測結(jié)果來看,本地基處理設(shè)計(jì)方案有效地提高了復(fù)合地基承載力,滿足設(shè)計(jì)要求。

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