欢迎来到『东合南岩土』官方网站!

岩土研究院

钢渣桩加固多层楼软土地基

341 2022-04-13 10:39:52

(一)工程和地质概况

某六层框架结构的教学办公楼,占地 100多平方米,建筑面积达 5000余平方米,位于以黄浦江淤泥充填的菜地上。原设计开挖后采用链式基础天然地基方案,但经地质勘探发现,大楼部分基础位于淤泥回填的大土坑上,坑底最深处距自然地表面下 5.5m,而且土质结构疏松,均匀度很差。属中~高压缩性土。地基承载力远低于120kPa的承载力设计要求,不宜作为拟建建筑物的天然地基,因此,必须修改原基础方案或对地基进行加固处理。场地范围自上而下各土层的物理力学性能指标见3-9-3。

(二)地基加固方案的选择

鉴于填土层均匀性差,结构疏松,不宜作为持力层的状况,设计单位提出采用桩基础,以标高为-20.73~-22.76m 以下的暗绿色粘土层作为桩基持力层的加固方案。

image.png

根据计算,若采用设计部门建设的摩擦端承桩方案,需打23m长的钢筋混凝土桩178根,地基加固费用约 36万元,为建设单位难以承受,所以该方案未被采纳;如采用摩擦桩方案,采用10m长的钢筋混凝土桩,以第Ⅲ层淤泥质粘土夹粉土层作持力层,以筏式基础作短桩的承台,则需用桩 400根、耗资约24 万余无、地基加固费用仍过高。而如采用箱形基础,则因第Ⅲ、Ⅳ层淤泥质土承载力过低,压缩性高,变形和强度验算难以满足要求,此外建设费用也太高,未被采纳。而局部换填方案,则由于土方量过大,运输、换填、材料费用较高,约需16 万元以上,此外场地土的结构性较强,换填开挖过程中可能会对土层产生严重扰动,造成土体结构的破坏、强度的大幅降低影响地基加固的效果,因此,最后也未被采纳。

经过多种地基加固方案从技术经济等多方面论证后认为,上海地区钢渣资源丰富,价格低廉,而钢渣具有水硬性的特点,成桩后具有介于钢筋混凝土桩与碎石桩之间的半刚性桩受力特征,具有比碎石桩更高的加固效果,经钢渣桩加固,复合地基承载力可较原饱和软土地基据高 100%左右,地基的压缩变形也较碎石桩复合地基小,具有可靠的技术保证,而地基加固费用仅为 10.8万元。同时,由于地基表层土经钢渣桩的吸水挤密得到压实,只需挖去几十厘米的松散面层,可大大减少挖方量,加速了施工速度。所以最终确定采用钢渣桩加固方案。

(三)钢渣桩的布置

根据本工程的基础形式及工程地质特点,钢渣桩采用满堂布桩,桩间距取沉管直径(采用325mm 的桩管)的3.5倍,因本场地土质较差。实际取为1.1m,按正方形布桩。在建筑平面四周再增设一排护桩。桩长根据结构的设计要求及工程地质状况布置,在坑内吹填土5.5m深处采用Tm长的桩,在吹填土为 2.5m深的区域采用4m长的桩,两区域之间过渡区采用 5m长的桩,桩的布设见图3-9-1所示,保证桩尖处附加应力小于该处地基承载力设计值。

image.png

(四)钢渣桩的施工

钢渣桩施工采用上海铁路局打桩公司设计改装的汽车式振动打桩机,沉管直径325mm。长10m。振动器功率为 40kW。采用管外投料法施工。为避锐连续施打对十体产生过大扰动引起土体侧移造成断桩。打桩采用隔排跳打的方式由桩长较长的区域向桩长较短的区域推进。

打桩从1986年4月25 日开始到5月 24日结束,前后一个月共打钢液桩 935根。其中7m深的桩289 根,5m深的桩85根,4m深的桩 561根。总投钢渣量为 2162.85t,7m深桩实际投钢渣量为 939.88t。平均每根投钢渣量为 3.25t;5m 深桩实际投钢渣量为210.8t。平均每根投料量为 2.47t∶4m深桩实际投钢渣量为 1012.1t,平均每根投料量为1.81t。

(五)地基加固效果

在地基加固结束后28天,对复合地基的静力载荷试验表明,复合地基承载力已达160kPa,较原天然地基提高了 167%,达到了预期的加固要求。

在教学大楼基础施工起至竣工后的连续沉降观测表明(见图3-9-2),大楼在主体框架结构及楼屋盖结顶后的平均沉降量为6.2cm,在全部墙体砌筑完后的平均沉降量为9.4cm,在全部竣工后平均沉降量为 10,4cm,尔后。沉降趋于平缓。沉降曲线收敛于水平切线,最终沉降为11cn。建筑物各沉降观测点的沉降观测表明。沉降差异很小,最大仅0.6cm,满足了规范对变形控制要求。经钢渣桩加固后,地基的沉降量较原天然地基计算沉降量减少了 80%左右,并且消除了会给大楼造成破坏的不均匀沉降。地基加固圆满取得了成功。

image.png