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岩土研究院

工程实例-灰土挤密桩处理住宅楼地基工程实例

387 2022-02-23 09:44:52

一、工程概况

该工程是一栋7层砖混结构住宅楼,长 50.3m,宽9、6m,建筑面积3380.2m²。地基土由湿陷性黄土、杂填土和局部饱和土构成,场地条件较为复杂。由于地基承载力不能满足要求,原设计拟采用筏式基础,经灰土挤密处理后改用条形基础。基底平均压力不小于150kPa。

二、地基条件

该建筑场地位于兰州黄河二级阶地后缘与山前洪积扇交接地带。该场地标高低于相邻马路2~3m,处于低洼地带,雨水不易排出,而且历史上曾为水浇菜地。场地层上部普遍分布有1~2m厚的杂填土;其下为厚5~8m的洪、冲积黄土状粉土并含有碎石;再下为厚5~6m的冲、洪积黄土状粉土,呈饱和状态;15m左右为卵石层。地下水位埋深10m。8m 以上地层的主要物理力学性质指标如表4.9.1。

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由于经常性雨水入渗,使该场地地基土含水量增大,自重湿陷性消除。现自重湿陷量仅3.3cm。而分级湿陷量仍较大,根据室内试验资料计算为 20.3~36.6cm,属于Ⅱ~Ⅲ级非自重湿陷性场地。湿陷层厚度6~7m。另外,场地西部有一条污水排水管道横向穿越,近期由于管道经常渗漏,造成7~9m宽度内上部地层饱和,饱和带土的含水量最高达 30%,压缩系数大于0.5MPa-1,成为高压缩性土。地基土承载力特征值 90~120kPa,不能满足设计要求。

根据以上地质条件,经分析比较后确定采用灰土挤密桩法对上部地基土进行处理,其目的为消除湿陷性并提高地基土(特别是饱和带土)的承载力、降低其压缩性。

三、灰土挤密桩设计方案

对上部湿陷性土层进行整片处理,上覆0.4m素混凝土垫层,在素混凝土垫层上再做条形基础。灰土桩挤密处理深度以6.5m为宜,处理平面范围由基础外缘外扩2m 以达到隔水防渗的目的。填料采用3∶7灰土。根据击实试验,桩间土的最优含水量为19.9%,最大干密度为1.63t/m³,按压实系数为0.93计算,桩间土挤密处理后于密度应达到1.51t/m² 以上。

桩孔间距的设计选用两种方案进行比较后确定。第一方案采用桩距系数 L/d=α=2,L=0.8m;第二方案采用桩距系数α=2.5,L=1m。挤密后地基土应达到的指标如表4.9.2。

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要求,仅湿陷性消除程度略低于第一方案。这是由干上部土层天然于密度偏小,有效挤密区较小,三桩间挤密土局部存在小量湿陷性。但考虑到该工程为一般建筑物,处理后地基土为桩土共同作用的整体。剩余湿陷均匀分布在灰土桩之间的有效挤密区包围之中,不会影响地基稳定。因此。决定采用第二方案进行处理,并在处理后做 0.5m灰土垫层作防渗。这样不仅加快了工程进度,而且可以节约造价2.34万元。

关于饱和带的处理方法,有待成孔工艺的试验改进和处理效果检验后确定,暂按第二方案布置桩孔。

四,灰士挤密桩施工

施工机械采用兰州建筑机械厂生产的 DZF-40Y 可调偏心距振动沉桩机成孔。桩管直径38cm,带有可透气的活瓣桩尖。灰土填料经过过筛按体积比拌合回填,每次回填厚度 30~50cm,用120kg鱼雷锤夯击10~15锤,直到夯击时发生较大振动为止,经施工检验夯填后于密度均大于1.5t/m³的标准。

饱和带处理时,为克服严重缩孔现象,进行了试验与检验,确定采用下述施工方法;先将桩管送入预定深度,然后起拔,填以灰土;再以桩管挤密、直到送桩困难为止。如此反复由深到浅。虽然费时费土,但处理效果比较明显,经检验可以满足设计要求。

在挤密成孔过程中,地表土层被挤出隆起或振松,经采用蛤蟆夯夯实并做0.5m 厚灰土垫层加以弥补后,保证了处理地基的整体性。

五、,效果检验

考虑到场地地层的不均勾性,采用了多种测试手段进行处理效果的检验。现将检验结果分述于下∶

(一)密实度检验

探井采样测定挤密土干密度结果如表4.9.3。检测结果表明,挤密后干密度达1.59t/m²3,压实系数大于0、93,符合设计要求。

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六、效果评价

1.采用灰土挤密桩法处理由湿陷性黄土、填土及局部饱和土构成的复杂建筑场地地基土,既能达到消除其湿陷性,又能提高其承载力的目的。该工程处理效果是明显的。经建成投入使用三年未发生问题。

2.由于该场地地基土的天然含水量接近其最优含水量,挤密效果较好。同时,由于地基土天然干密度偏小,挤密后干密度增加幅度较大,密实度变化系数 D.一般均大于0.2,挤密后干密度大干按陕西省标准(DBI 24--2--85)计算的设计于密度。说明天然状态下密实度越差,只要合理选择桩距,处理效果越明显。

3.浅部局部为饱和土时,挤密处理需慎重对待。采取改进施工工艺,加大灰土用量;上覆灰土垫层,加强试验与监测等措施,也是可以取得较好处理效果的。

4.灰土挤密桩地基是桩、土共同支承上部荷重的复合地基,其中大部分荷载由灰土桩承担,灰土的硬化强度随数期增长,灰土的渗透性能比一般黄土地基降低约 10倍,因此,对灰土挤密地基的评价应从整体概念出发,该工程用多种手段检测结果进一步证实了这一观点。