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岩土研究院

沉管挤密碎石桩加固办公楼下可液化粉土地基

364 2022-05-24 15:58:59

(一)工程地质概况

首钢集团公司烟台空调器厂位于烟台市以西约 20km 的黄海畔,空调器厂五层的砖混结构条形基础的办公楼位于第四纪海相沉积层上,办公楼场地自上而下各土层分别为∶


(1)人工填土层。主要由强风化的云母片岩碎块组成,稍湿、稍密。厚 0.4~1.2m。

(2)细砂层。褐黄一浅灰色,湿~饱和,Nn.s平均10击。松散~稍密。厚1.7~2.9m。

(3)粉土、粉砂互层。灰色,含有机质、饱和、粉土为软~可塑状态;粉砂为松散状态,N63.5平均4击;中等压缩,厚1.3~3.4m。

(4)粉土层。灰色~灰黑色,含有机质及贝壳,饱和、流塑状态,Ns3.平均1击;中等压缩,厚 0.9~2.5m。

(5)淤泥质粉质粘土层。灰黑色,含有机质及贝壳,饱和、流塑状态;N.。平均0.5击,近于高压缩性,厚 2.3~4。4m,是该场地最差的地基土。

(6)粉土层。褐灰~黄褐色、饱和、软塑,N8.5平均2.6击;中等压缩性,厚0.4~4.2m。

(7)中砂层。黄褐色、饱和、松散~稍密状态,Ns3.8平均10击,厚 1.5~2.8m。

(8)粉质粘土层。黄褐色、湿、可~硬塑,中等压缩性,N8.;平均8击。未钻穿此层。主要受力层土的物理力学性能指标,见表7-58。


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建筑场地抗震设防烈度为7 度,建筑物基础坐落在第3层粉土层上,基压设计应力为150kPa,远远大于天然地基的承载力设计值;并且根据标准贯入试验所测得的锤击数,按《建筑抗震设计规范》(GBJ11-89)推荐的液化标准贯入试验判别法,场地内的第2 层细砂和第 3、4层粉土层和第7层中砂层,均为可液化土层。所以必须进行地基加固处理。


(二)地基处理方案

由于碎石桩处理方案对砂性土地基具有挤密、预振、排水、加筋等作用,使被加固土体密实性增大,液化势消除,承载力提高等优点。而且施工周期短、投资较少、施工机具简单;经对多种加固方案的分析比较后,决定采用碎石桩加固方案。而与振冲碎石桩相比,振动沉管碎石桩施工环境整洁,无须考虑泥浆排放和对场地的污染,而且施工速度更快,在相同加固效果下置换率要求较小,因而也更廉价。最后确定采用振动沉管挤密碎石桩方案加固该粉土场地。


碎石桩按建筑物条形基础呈方型和梅花型布置,外加一定数量的保护桩。总共布桩 622 根。桩径为426mm。桩间距为1.1~1.2m。桩长根据下卧可液化层的深度而定,以穿透可液化粉土层抵达可液化的第7层中砂层为准。桩长一般长度为10m。


填料采用2~4cm 的级配碎石,泥土和杂质含量控制在 10%以内。施工采用如下流程进行。


平整场地——桩位放点——桩管就位———校正垂直度——启动振锤,并沉管到设计深度——填石料至进料口——振动拔管成桩——清理桩顶。——根桩施工完毕。移动桩机至下一桩位进行下一根桩的施工。


施工中,在填完石料后,应启动振锤先拔管0.5m左右,并留振 20~30s。之后,每拔出1~2m 留振5~10s,至桩顶部再留振10~20s。拔管速度一般控制在 1.0~1.2m/min 左右。


(三)加固效果

在碎石桩施打完毕后,未等地基土中超孔隙水压充分消散、地基土强度的恢复提高,就立即分别进行了静力触探试验、动力触探试验、室内土工试验和复合地基静载荷试验。


1.静力触探试验

表7-59反映了加固区域土体在加固前后的静力触探试验结果。由表7-59 可见,经振动沉管挤密后,在处理深度范围内,砂土和粉土的锥尖阻力和侧壁阻力都有明显的提高,而淤泥质粉质粘土由于在施工时受振动和挤压等的扰动,致使土体结构遭受破坏而强度较低,静力触探值也较加固前低,但随着土体的排水固结,其强度将逐步得到恢复并提高。


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由表7-59可见,砂土、粉土层加固效果可达保护桩外2.0~2.5m。2.动力触探试验


表7-60所示为场地加固前后各土层的标准贯入试验实测击数。由表7-60可见,经沉管挤密桩加固后,砂土锤击数提高最明显,加固效果最好,粉土次之,淤泥质土较差,并且影响范围可达保护桩外2.5m,随着土体强度的逐渐恢复,各土层尤其是淤泥质土层的强度指标还会有所提高。


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