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岩土研究院

粉喷桩在多层住宅地基加固中的应用

390 2022-05-06 16:36:48

工程概况

上海平阳新村四衡坊位于上海西南角。东邻南新泾淮,南至古美路,西靠龙茗路。北起平阳路。 上海市城市登设投资开发总公司市政动迁用房登设有限公司拟建 44 幢5~6 层住宅,占地15ha,建筑固积13万 m²。场地内明、暗浜分布较多,采用粉喷桩进行地基加固,从1996年4月18日至1997年4月 23 日历时370天,共完成桩径为500mm、桩长4~11m 的粉喷桩 23079根,总计 220785.5延米。

该工程由上海建平房地产开发公司、上海建北房地产开发公司组成联建办负责筹建,由上海中房设计院承担设计,上海住宅总公司机施公司开浦工程部承担粉喷桩施工,同济大学承担粉喷桩质量检测。

工程地质条件

拟建场地在自然地面以下 30m.左右深度范围内的土层,以第四系河口~~滨海相、浅海相及湖滨相沉积的粘性土为主,局部夹薄层状粉性土。场地内分布有多条明浜和暗浜,其宽度和淤泥埋深均较大,暗浜的回填以建筑垃圾及杂物充填物为主,土质较杂,厚度不均,明、暗浜浜底均含较多黑色有机质和腐烂植物。各土层的物理力学性质指标见表 13-7 所示,

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设计计算、设计思路

软土地区的建筑物。都是以沉降进行控制的,故采用以下设计思路,

1.根据地层结构采用适当的方法进行沉降计算。由 建筑物对变形的要求确定加固深度,即选择施工桩长;

2.根据十质条件、固化剂擒量、室内配比试验资料和现场工程经验,选择桩身强度和水泥播人量及有关施工参数。根据上海地区的工悲经验。当水泥橡人比为12%左右有时。拼身强度一般可达1.0~1.2MPa;

3.根据桩身强度的大小及桩的断固尺寸,计算由桩身强度控制的单桩承载力;4.根据单桩承载力及土质条件,计算有效桩长;

5.根据单桩承载力、有效桩长和土部结构要求达到的复合地基承载力,计算桩土面积置换率;

6.根据桩土面积置换率和基础型式进行布桩。桩可只在基础平面范围内布置。

二、设计参数

根据以上设计思路,结合施工工期的要求,决定在四街坊分四个组团进行设计施工,并根据前一组团的试验测试情况,对下一组团的粉喷桩设计进行及时修改,从某种程度上体现了"信息化设计和施工"。

第一组团建筑物均为六层住宇。复合地基承截力要求为120kPa。粉喷耕的有效桩长取11.0m,桩径为500mm,设计置换率为16.3%(见图13-3),水泥掺人量为 45kg/m,桩顶以下 3m进行复搅。

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第一组团施工后,进行了二根单桩和四组复合地基静载荷试验,同时随机抽查总桩数的5%左右的桩进行小应变动测试验,测试结果很好。在此基础上,经几方协商,在二组团和三组团中,将粉喷桩长减少到10.0m,设计置换率和水泥擦量不变。

在四组团中。建筑物基本上为五层住宅,复合地基承载力要求为100kPa,粉喷桩的有效桩长为9.0m,其余参数不变。

三、明、暗浜的处理

在四街坊的场地内,分布有许多明、暗浜,有些建筑物是一部分处在浜内、一部分处在好土上。或者建筑物整个座落在浜内。以前的处理方法有的采用清淤后回填,经压路机

分层压实后再进行粉喷桩施工; 有的则不清淤育接在浜内进行粉喷桩施工。将浜域内的桩长加大。前者由于回填土的土质各异。加上压路机碾压后也很难保证回填十的密实度。则其复合地基承载力将比非浜区低3后者由于粉畴桩的上部(5~10)d范围内受力最大。而对浜域内桩身不作特别处理。其桩身强度将很难满足荷载传递的要求。故两种方法均不能取得满意的效果。

此次在明、暗浜的处理方法上,聚用提高滨域(指平面和深度上)内粉喷桩的设计置换率,即在浜的范围内采用长短桩相结合的方法(见图 13-4)。先按非浜进行常规设计,然后在四根长桩中间的空隙部分插一根短桩,短桩的桩长以超过浜底0.5~1.0m为宜(此次取为4m)。根据浜的深度和分布范围,可采取每个空隙均加短桩或间隔加短桩的布桩方式,这样,浜区部分的置换率加大,强度和沉降都能满足设计要求。

此次实践证明,这样处理浜区的方法取得了较好的效果,不仅省却了清淤回填的繁琐工作,同时也节省了投资,这是一种值得推荐的处理明、暗浜的加固手段。

施工方法

施工采用上海探矿机械厂生产的GPP-5型和 GPP-7 型单轴粉体喷射搅拌机及配套设备,施工桩长 4.5m、9.5m、10.5m、11.5m。固化剂使用425 普通硅酸盐水泥,水泥播入量为 45kg/m,桩顶3m 左有进行复搅,浜内水泥用量增加到 60kg/m。实际水泥用量为理论用量的1.05~1.15倍。

为了保证粉喷桩的施工质量,根据场地情况、施工机具和水泥品种等的变化,进行工艺性施工,经开挖验查和轻便动力触探检验合格后,方可大面积施工;在施工前用小螺钻摸清每一建筑物下浜的准确界限;基础开挖时严禁机械开挖,以保护桩头避免桩顶损伤。

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质量检验

一、静载荷试验

粉喷桩施工后,分别进行了长桩单桩(2 根)载荷试验、短桩单桩(3 根)载荷试验、非浜区复合地基(4根)载荷试验、明暗浜区复合地基(4根)载荷试验。

载荷试验采用堆重平台试验装置和地锚反力装置,用油压千斤顶加荷。单桩和复合地基试验结果分别见表13-8 和表13-9所示。

二、小应变动力检测试验

基础开挖后,随机抽查总桩数的5%的桩进行了小应变动力检测试验,共抽查了近 1200 根左右。试验结果表明,桩身质量基本完好,桩身平均波速在 1000m/s 左右。通过动测,发现有几幢建筑物在基础开挖时机械挖土过底(按要求,基底标高以上 50cm 须采用人工挖土),造成粉畴桩浅部断裂。所以建议基底标高以上 50cm 严禁机械挖土。避免桩头损伤。试验结果还表明,桩身上部水泥土强度偏高,对充分发挥复合地基的潜力不利,建议设计单位和施工单位适当降低桩身上部的水泥用量,使桩身强度与单桩承载力相匹配。

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