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岩土研究院

工程实例-加筋碎石垫层工程实例

331 2022-03-28 14:06:39

一、工程概况

本工程为山西大同某机关职工住宅楼,4单元6层砖混结构,层高 2.9m,总高18.2m,东西长 71.06m,南北宽13。6m,总建筑面积为5330m²。基础为钢筋混凝土筏片基础,纵横墙承重,7度抗震设防。开工时间为1997年5月中旬,竣工时间为1998年9月。

二、场地地质条件

根据该拟建场地的工程地质勘察报告中所揭露的地层条件。场地地貌单元履山前倾斜平原。东北高,西南低。

根据钻孔资料,拟建场地地层形成条件比较复杂,人工填土层的分布厚度不甚规律,填土下地层属洪积、冲积型地层。该场地地层又受到场地东侧及南侧排水沟的侧渗影响,大部分地段形成上层滞水。场地地层自上而下分述如下;

1.细砂∶厚度为0.70~2.00m,岩性特征为;黄褐色、湿度为湿~很湿,为松散状态,颗粒组成不均匀。夹粉砂和粉土薄层或透镜体。含少量粒径为 3~4mm 颗粒。场地表层局部地段分布有厚度不均匀的人工填土。其岩性特征∶颜色为灰褐色,湿度为稍湿~很湿,呈松散状态,物质组成杂乱,以粉砂、粉土为主,局部为细砂,含少量煤屑、砖块和碎石块等。

2.粗砂十粉土;厚度为0.50~3.90m,底板埋深为2.50~5.10m。岩性特征;呈黄褐色,湿度为湿~饱和,密实度为松散,颗粒组成很不均匀,夹粉细砂薄层或透镜体,层理明显欠规律性,该层具有轻微液化现象。其标准贯人试验锤击数 N在5~15击,平均值为9击,最小平均值为7击。

3.粉细砂∶厚度1.40~3.00m,底板埋深为5.50~6.50m。岩性特征;颜色呈黄褐色,湿~饱和,稍密,颗粒组成较匀,夹中细砂薄层或透镜体。其标准贯人试验锤击数N 的平均值为8击,最小平均值为7击。

4.粉质粘土∶揭露厚度1.60~6.40m,顶板埋深5.50~6.50m。岩性特征;颜色呈黄褐色,在 8.00m以下为灰绿色,湿~很湿,可塑~硬塑状态,土质不均匀。夹粉土、粘土薄层或透镜体。其标准贯入试验锤击数 N的平均值为8击,最小平均值为6击。该层未穿透。该场地地下水位埋深为一1.2m。场地土类型为软弱场地土,场地类别为Ⅱ类。

该场地在一2.50~一5.10m范围内存在轻微液化现象。土的特性如表2.8.11。

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本工程的基础原设计方案为钢筋混凝土灌注桩,由于成孔较为困难,改为预制混凝土桩,预制桩在打桩过程中,对周围居民的干扰较大并经和加筋碎石垫层进行技术经济比较,最后决定采用加筋碎石垫层。

三、加筋碎石垫层的设计和施工1.加筋碎石垫层的设计

所谓加筋碎石垫层就是在碎石垫层中水平向铺设一层或数层土工织物所构成的复合垫层。这种加筋碎石垫层在建筑物荷载作用下,土工织物与碎石颗粒接触面的摩擦力,使碎石颗粒侧向移动受到限制,颗粒之间的联络增强,这种复合垫层具有一定的抗拉、抗剪强度,抑制了垫层的拉断、冲切破坏,保证了垫层的整体性。

加筋十碎石组成的复合垫层整体强度的提高可用垫层内同一处加筋前后的应力圆分析如下(图 2.8.10)27∶图中未加筋垫层达到极限平衡状态时的最大主应力为a1,侧限应力为a。(应力圆Ⅰ),加筋后达到极限平衡时,侧限应力增量为 △c;,主应力增量为 Ag,(应力圆 Ⅲ),因此可以认为加筋能使垫层的侧限作用增大,复合垫层承载能力也相应提高了。此外未加筋时应力圆I的抗剪强度包线为r=atg仰、加筋后应力圆Ⅱ强度包线为r=atgp十c,表明,假定侧限应力a。不变时,加筋垫层的抗剪强度增加了一个c值,复合垫层具有了"粘聚力",c 可称为"准粘聚力"。由此可见,加筋垫层工作时,其侧限作用与 "粘聚作用"是同时存在的,因此,提高了垫层的整体性,发挥出调整应力分布、扩散应力的能力。

可以认为加筋碎石垫层加固地基的原理是∶通过硬土板的复合垫层的应力扩散,调整应力分布以及增强侧限等能力,阻止软弱地基土的侧向挤出与隆起,达到减小沉降变形、发挥软弱下卧层天然状态时的地基潜力的目的。

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2.加筋碎石垫层的施工

对材料的要求;碎石垫层材料采用 2~4cm 粒径碎石,含泥量不得超过5%,石料不得含有草根、坟圾等杂物。

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施工时挖到碎石垫层的设计底标高后,把基坑底部的土碾压加密后,再分层填筑碎石,逐层用10~12t压路机碾压 3 次。第一次铺筑厚度为 300mm,待其被压之后。按图 2.8.12 所示的方法铺设TG复合加筋带、之后,再在 TG加筋带之上铺设碎石垫层,按一般的碎石垫层的施工方法将其逐层压实。直至基底的设计底标高即可。

四、加筋碎石垫层的检验和经济核算

垫层施工结束后;对其进行了检测,检测的碎石垫层的干密度(坑积法)均大于20kN/m³,满足了设计要求。

该工程竣工已有3年,经观测沉降仅为15mm,小于规范规定的最终沉降量。该碎石加筋垫层与前述的预制桩相比,地基处理费用可节约 30余万元。