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岩土研究院

锤击沉管碎石桩加固多层综合楼下软土地基

334 2022-05-25 09:57:59

(一)工程地质概况

珠海经济特区住宅公司兴建的石榴园综合楼位于珠海市城区内一块在池塘沟渠上回填面成的软弱地基上。场区主要土层自上而下依次为∶


(1)素填土层,主要成份为由附近山头推来的花岗岩残积粉质粘土,呈红黄色,含石英砂,土层平均标准贯入击数为3击,地基承载力标准值为50~60kPa,填土层厚3~4m。


(2)淤泥质粉质粘土层。埋藏有大量的植物层和塘泥等有机成份,并有大量的上层滞水。土层局部为淤泥,呈软~流塑状。土层平均标准贯入击数为 3.6击,淤泥部分标准贯入击数为0~1击,十字板剪切强度仅1.2kPa;地基承载力标准值为50~60kPa,层摩一般为0.5~1.0m,池塘沟渠部位厚1.5~2.0m。


(3)冲洪积粘土质粗砂层。稍~中密,混粘性土 20%左右,厚 2.1~5.2m,其顶部1m 左右较松软;土层地基承载力标准值为160kPa。


(4)冲洪积粘土~粉质粘土层。中密~密实,力学性能高于上层的冲洪积粘土质粗砂。


(5)花岗岩残积粉质粘土层。中密~密实,距地表10~17m,最大揭露厚度8.2m。由于城市车辆和行人的辗压,地表土体呈明显的"三明治"结构。地表 2m 厚左右的土体相对较硬,形成一相对较硬的硬壳,底部又有0.5m 左右相对较好的土层,而中部2~4m 厚特别湿软,一般取土器难以取样,标贯击数仅为0~1击。


综合楼总建筑面积12796m²,其中主楼为8层的框架结构,十字交叉钢筋混凝土条形基础∶副楼为2层的框架结构,独立基础。设计要求地基承藏力标准值为200kPa,显然,天然地基不能满足设计的要求,必须进行加固处理。


(二)地基处理

经对多种加固方案技术经济分析比较后,初步决定采用碎石桩进行地基加固,因该场地位于市区,采用振冲法施工所产生的泥浆排放问题难以解决,所以最终决定采用锤击沉管碎石桩进行加固。


1.现场试桩

为了给实际处理提供可靠的设计和施工控制参数,地基处理前分别选择了二块试验场地进行试桩。基中一号区为淤泥质粉质粘土一般厚度地段,碎石桩按正三角形布桩,桩间距1.3m;二号区为淤泥质粉质粘土较厚地段、碎石桩也按正三角形布设,桩间距为1.1m,试验桩桩长按勘探报告揭示的软土层厚度而定,要求穿透软土层进入相对较硬的粘土质粗砂层深度不小于1,0m 为准。实际施工中同时要求导管最后1.0m 的标准击数为 20击左右方可停止沉管。


施工采用内击沉管工艺,其基本步骤为∶移机就位→填石制塞→击沉导管→击穿石塞→分段填冲等五个步骤,见图7-77。


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成桩后45天,在试验场地分别对复合地基、碎石桩、桩间土采用堆载法进行静载试验,复合地基静载试验布置见图7-78,静载试验p-s/b曲线和按相对变形值确定的承载力基本值分别见图7-79和表7-66。静载试验表明,采用1.1m和1.3m桩间距的地基加固方案均能取得良好的加固效果,能满足地基承载力标准值不小于200kPa的设计要求。


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2.地基加固方案


根据现场试桩获得的数据和主楼部分十字交叉条形基础底面宽度和总底面积都较大的特点,主楼部分碎石桩沿基础轴线呈近似正三角形满堂对称布设,并使一排桩与基础轴线相重合。桩距分别取1.10m 或1.14m。沿建筑物四周基础外缘,加设1排保护桩。2层副楼部分,碎石桩沿基础平面和地基梁平面满堂布设,桩距同主楼部分。沿独立基础四周,加设保护桩1排。


由于场地软土层总厚度小于基础压缩层厚度,且下卧的粘土质粗砂层的承载力标准值又仅为160kPa,所以为了减小建筑物的沉降并提高地基的承载力,要求桩体穿透软土层进人粘土质粗砂层的深度不小于1.0m。根据揭示的软土层的埋藏深度,桩身一般长5~7m。


碎石桩桩径要求达0.50~0.55m。


根据建筑物的平面布置形式,设计碎石桩共 2028根。


3.施工机械和施工参数控制


本工程分期共先后投入4台由地质钻机改制而成的锤击碎石桩打桩机。打桩机主要设备和规格为∶由无缝钢管制作的长 6~7m、外径 325mm 的导管,导管管壁上每隔1.5m 割有一个加料口;由圆钢车制而成的冲锤。重10~12kN;主、副卷扬机各一台,提升能力分别为 25~30kN和 15~20kN;电动机一台,功率 25~30kW;桩架一付。


内击沉管法施工分移机就位、填石制塞、击沉导管、击穿石塞,分段填冲五个步骤。移机就位时,导管中心与桩位偏差不得大于 5cm,倾斜度不得大于2度。


填石制塞时,一般宜为0.6~1.2m,以免太短在沉管过程中被击穿而失效或过长而使管壁承受过大的侧向冲挤力发生鼓胀变形或使穿塞困难。


击沉导管时,开始1~2m 应低落距夯击,以免导管歪斜;随后改为高落距夯击,以加快沉管速度。导管的终 止夯击深度应根据碎石桩的设计桩长和最后1m的夯击次数二项指标确定,即同时满足不小于按地质剖面图确定的最小设计深度(误差不超过 0.1m)和最后1m 导管夯击数为20击的标准。


击穿石塞时,应将沉达预定深度的导管拔离孔底数十厘米,以低程冲击将石塞击出管外。然后再冲数击,使冲锤冲入管下土中一定深度。


分段填料时,应适当拔起导管使导管底与下段碎石顶面接近为宜,然后再进行填料。每次填料量不得超过 0.1m²,其误差不得超过0.01m³。装料后。单位体积填料承受的冲击能量不得小于 3500kN·m/m³。也即每加料 0.1m。需进行不少干10击。落高 3.0~4.Om 的冲锤夯击。


填料时,如土体发生明显隆起,则应降低每次填料量,增多填料次数,采用低落高冲挤的方法先将填料夯至一定密实度后,再加大落高冲挤。


碎石填料选用级配的微风化花岗岩,粒径5~10cm,含泥量要求不大于10%。


施工顺序按图7-80所示顺序,逐桩逐排打设。


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