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岩土研究院

CFG桩用于低层建筑单独基础下的地基加固工程实例

338 2022-04-18 10:13:10

(一)工程概况

山西省太原冶金工业学校学生食堂位于太原市新建北路冶金工业学校,该拟建食堂为2层,采用独立基础框架结构,附属建筑部分为砖混结构,条形基础,上部结构设计要求处理后地基承载力标准值150kPa以上,并消除8度地震时产生液化的可能性。1996年度,冶金工业学校原定地基处理为振挤碎石桩,经设计共需打桩1757根,桩长8.0m;之后经研究,提出改用CFG桩进行处理,经设计共需打桩334根,桩长8m,桩位布置见图3-11-39。

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(二)工程地质条件

工程场地位于汾河西岸Ⅰ级阶地上,地基上主要为河床相和河漫滩场堆积物,系第四纪全新统冲击地层,岩土层主要由粉质粘土、粉土、粘土和中细砂层组成,地下水位埋深为3.3~3.5m,地下水位变化幅度为1m,地基土液化指数为11-15,属中等液化场地,液化主要发生在中细砂层中。

该场地基土为中软场地土,建筑物地类别为亚类。

根据该工程的钻探资料,该场地自上而下分为四层,分别为∶

①层∶杂填土,杂色,分布于地面下0.1~1m,厚度为1m,松散,主要为灰渣、砖块等系全新统新近堆积物(Q3),为欠固结,分布几乎遍及整个场地,堆积时间短,均为近10~20年的堆积物,不宜作为天然地基使用。

②层;粉质粘土,普遍存在于地面下5.2~6m之间,层厚4.2~5.4m,褐黄色,软~可塑状态,湿~饱和,含少量粉砂,沉积厚度稳定,但强度低,该层土地基承载力可达105kPa。

③层∶中细砂,主要为粉砂,其中砂透镜体,松散稍密,层底厚度12.3~15m,层厚7.0~7.2m,厚度稳定,产状水平,该层为液化层,地基承载力标准值可达140kPa。

④层∶粉质粘土、粘土和粉土互层,地基承载力标准值200kPa,青灰色,可塑~硬塑,孔深18m,未见底,各层土的物理力学性能指标见表3-11-17。

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(三)设计与施工概况

该工程为独立基础,上部结构设计要求地基承载力标准值达140kPa以上,但作为主要持力层的粉质粘土,由于沉积时间短,结构松散,地基承载力不能满足上部结构的要求,建设单位原定为用碎石桩进行地基处理,经设计桩长8m,桩距1.0m,桩径4400mm,总桩数1757根,累计桩延米数为14056m,这样地基处理费用据当时的施工费用计算,共计21.79万元。之后,针对该工程的规模、用途、地质条件等综合考虑,建议采用CFG桩进行处理,经建设单位审核认可后,改为用CFC桩进行处理。CFG设计桩长8.0m,桩距1.0~1.6m,桩径 4400mm(用 *377mm套管成孔),总桩数 334 根,累计桩长延米数为2672m,桩身28d抗压强度设计值为10MPa,单桩承载力标准值达85kN,处理后复合地基承载力为140kPa以上。

褥垫层的设置∶桩顶标高以上设置30cm厚的级配砂石,最大粒径石大于3cm,或用粗砂。褥垫层的平面处理范围,在基底的各方向向处延伸30cm,虚填后压实至中密状态。

施工采用中377mm振动沉管机施工,桩机就位调整其垂直度不大于1%。混合料(由水泥、粉煤灰、石屑和碎石组成)配合比按10MPa进行,坍落度控制在3-5cm,成桩后浮浆厚度不超过20cm,桩身不得有夹泥、离析等质量缺陷。

为防止成桩过程中出现挤土形成扁桩、断桩,对独立基础下的孔先打中间,再打两侧桩;条形基础桩要隔桩跳打,同时要随时观测桩顶位移和隆起。施工时,启动马达,留振5~10s,开始拔管,拔管速率为1.2~1.5m/min拔管过程中不允许反插,保护桩长不得少于60cm。沉管拔出地面,确认成桩符合设计要求后,用粒状材料或湿粘土封桩顶,施工结束28d后,做桩土及复合地基检测。

(四)效果及评价

该工程竣工后,于1997年4月1日~4日对该工程的10根CFG桩进行了低应变动力检测,对7根CFG桩钻取桩身原芯测其抗压强度,对桩间土进行了标准贯入试验和取样进行室内土工试验分析。

桩身抗压强度如表3-11-18。

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实测标贯锤击数均大于其临界锤击数,处理后桩间土地基的液化基本消除,复合地基承载力大于150kPa,满足了设计要求,达到了预想的处理效果。从地基的加固费用看,CFC桩的加固费用仅为碎石桩加固费用的1/3。