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岩土研究院

锤击沉管碎石桩加固Ⅲ级自重湿陷性油罐地基

334 2022-05-25 10:22:48

(一)工程地质概况

某 5000m³的贮油罐为钢筋混凝土环梁基础,基础外径为 24.064m,厚 0.35m,高2m。基底设计压力为160kPa,建设单位要求油罐倾斜值不得不超过0.005。

根据地质勘探报告。该场地地基土质很不均匀,表层为厚 0.5~2.5m、含水量在 8%左右的素填土,其下,在罐基的中西部为第四纪洪、坡积堆积物,厚达 20·余米,以黄土状粉土为主,内含砾砂、卵砾石夹层或透镜体。夹层及透镜体厚度、范围分布极不均匀,在场地南部,其厚度可达5.5m 以上。黄土状粉土具有湿陷性,综合评定为Ⅲ级自重湿陷性黄土。东部约三分之一基础面积下为樱状的第三纪风化砂岩及砾岩。见,图7-81。在勘探深度内未见地下水。

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(二)地基处理方案

根据地质勘探报告和室内土工试验,本场地地基承载力基本能满足设计要求,但由于黄土状粉土具有严重的自重湿陷性,且部分罐基坐落在相对较为坚硬的风化砂岩上,必然会造成地基过大的不均匀沉降,因此必须进行加固处理。

本油罐按乙类建筑考虑,根据"规范"要求,地基部分湿陷层的最小处理厚度不应小于湿陷性土层厚度的 2/3,并应控制未处理土层的湿陷量不大于 20cm;据地质勘探报告,基底以下黄土状粉土层处理厚度至少为 4.5m。

在选择湿陷性地基加固方法时,曾先后考虑过土(灰土)垫层及强夯法,但由于场地窄小及对邻近建(构)筑物和管道的振动影响等原因而不宜采用。而采用挤密法加固,若采用普通的柴油锤沉管,显然无法贯穿厚的砾砂及卵砾石夹层,所以最后决定采用内击沉管式 KPF31K 型福兰基桩机进行挤密。

为了减小岩石地基与黄土状粉土地基在变形性能上的差异,在岩石地基上采取设置炉渣"褥垫",减小其刚度∶使之与挤密后的黄土状粉土地基变形能协调。为减小黄土状粉土本身因砾砂、卵砾石夹层或透镜体厚度及分布不一而引起的不均一性,在挤密加固过程中,根据孔内土层分布情况,采用了"土中填砂石、砂石中填土"的处理方法。

对黄土状粉土的处理,应满足消除场地的湿陷性并尽可能提高复合地基的整体刚度为原则,但如桩间距过小又会给施工造成困难,因此,桩间距的选取以消除桩间土的湿陷性来控制。根据《湿陷性黄土地区建筑规范》(GBJ25—78)规定,本工程挤密碎石桩孔位按正三角形布设,桩径 0.43m。根据"规范' 推荐的湿陷性黄土地基挤密桩桩间距计算式计算桩间距S。

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的总沉降为5.03cm,挤密地基一侧的总沉降为13.33cm,基础倾斜值为0.0035,小于0.005,满足要求。

(三)施工工艺和控制参数

本工程采用KPF31K型福兰基打桩机沉管;导管为直径43cm的无缝钢管,导管上每隔1.5m左右割一个投料口;冲锤为下端车呈抛物线型,重25kN。

施工初期采用传统的福兰基施工工艺,即移机定位一填石制塞一击石沉管一击穿石塞一分段填冲。但由于该工艺施工速度慢而且管塞要耗费大量碎石料,所以后期考虑到土体抗剪强度较高,孔壁直立情况较好,因此改进了施工工艺,不再击穿石塞,在沉管到预定深度后即拔管、分段填料夯实。

回填夯实时采用卷扬机提升式夯击设备,夯锤重25kN,锤下端为抛物线型,落高控制在3m左右。在黄土状粉土中成孔时,拔管后孔底虚土厚度一般在30~40cm左右;当土层中含有砾砂或卵砾石夹层时,在成孔振动的影响下,粗粒物质坍落,孔底回落土厚度最大可达2m左右。为了保证桩孔填料的密实度,根据孔底虚土厚度,采用不同的处理工艺;虚土厚在50cm以内时,填料前夯5~8击;虚土厚在lm以内时,夯15击以上;当虚土厚度大于1m时,拔管后先填含水量合适的黄土状粉质粘土,然后沉管复打至设计标高。复打过程中含水量适中的黄土形成硬壳起到护壁作用。

由于本场地上部土层含水量偏低,仅为8%~9%,远低于最优含水量14%。因此,在成孔前,在场地范围内用直径为8cm的洛阳铲掏注水孔。注水孔以lm左右间距呈正方形布设,孔深达增湿土层底面以上0.5m处,并在孔内填以砂卵石。根据预计的成孔速度,在成孔前2~3天对注水孔注水。每孔的注水量W按下式计算∶

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