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岩土研究院

灰土挤密桩加固高层办公楼下非自重湿陷性地基

323 2022-05-26 10:48:10

(一)工程地质概况

机械电子工业部第七设计研究院建造的9层(局部8层)框架结构办公楼,位于西安市南郊的渭河三级阶地上。场地土自上而下大致可分为;

(1)杂填土。硬~稍硬状,密~稍密,层厚 2.0~2.6m。

(2)黄土状粉质粘土。硬~可塑状,稍密~中密,压缩性中等偏高,具有湿陷性,层厚1.5~4.9m,地基承载力标准值为150kPa。

(3)黄土状粉质粘土。呈可塑~软塑状,中密、饱和,压缩性中等,无湿陷性,层厚为5.1~6.0m,地基承载力标准值为130kPa。

(4)黄土状粉质粘土。呈可塑状。中密,饱和,压缩性较低,层厚5.5~6.2m,地基承载力标准值为 210kPa。

场地黄土层的物理力学性能指标见表8-15 所示。地质报告表明,场地属 Ⅱ级非自重湿陷性场地,且地基中横贯有一条砖混结构的人防地道。


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办公楼建筑面积达 4692mn²。柱距 4m。跨度 15m,长 31m;九层部分顶高 32.1m,八层部分顶高28.8m。基础来用钢筋混凝十箱形基础。基础尺寸为 38m X15m。趣深 3.0m。基底设计压应力为 150kPa。距新建办公楼两端各有五层的砖混结构办公楼,相距仅为 2.5m 和 5.0m。


(二)地基处理方案

尽管以第 Ⅱ层黄土状粉质粘土作为持力层,采用天然地基可以满足拟建建筑物的承裁力要求,但由于第 Ⅱ 层黄土状粉质粘土具有较大的湿陷性,场地为 Ⅱ级非自重湿陷性场地,且地质报告中提供的计算沉降量过大,因此必须对地基进行加固处理。


考虑到采用预制混凝土桩方案成本过高,而灰土垫层处理,相邻建筑过近,施工困难,因此,最终经讨论论证后决定采用灰土挤密桩加固挤密地基,以消除地基的湿陷性,减小场地土的压缩性。

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灰土挤密桩按等腰三角形满堂布置,桩径为 35cm,根据西安地区挤密桩施工的经验,有效挤密范围为 2.5~3.0倍的桩径,因此桩距取 90cm,行距为80cm。桩的加固深度以穿透整个湿陷层并深入第Ⅱ层非湿陷层1.0m 以上为原则,一般为5.0m。桩的加固范围以建筑四周轴线向外扩展2.7~3.2m。设计共计布桩 2034 根,覆盖面积745.8m²。


为了防止地上水浸湿湿陷土层和避免挤密地基表层挤密效果不好造成十质松软、压缩性较大,在桩顶设置了1.0m 厚的灰十封顶垫层。布桩时。考虑到施工可能对邻近办公楼产生不利影响,对原砖砌的人防地道进行了拆除,重新设计成钢筋混凝土人防地道,并要求回填土回填时适当予以夯实,以利夯打挤密桩。


(三)灰土挤密桩的施工

本工程采用D1-18型柴油打桩机,以直径为350mm 的无缝钢管作为桩管,桩尖作成30°的锥形,尖端处带有活瓣,在拔管时,活瓣可与桩管脱开,以免桩孔中产生负压,使拔管困难。


施工时,将桩管缓慢打入第Ⅲ层顶面以下lm 处,然后缓慢拔出桩管成孔。对于部分地段当含水量超过 24%,拔管后出现缩颈时,则向孔中填入适量生石灰块、干砂或碎砖碴,稍停一段时间后,再将桩管重新打入,将干灰、砖碴挤向孔壁,以吸收土中水份,如此重复,以基本消除缩颈现象。


桩孔填料的夯实,选用偏心轮夹杆式夯实机将 3;7 灰土随填随夯。位于南端地基,因离办公楼过近(约 2.5m),打桩机遇阻,未完全达到设计的布桩范围。


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(四)加固效果

地基实际处理面积745.8m²,处理周期仅1个半月(其中包括人防地道半个多月)。在建筑物竣工后的 20天,对设意在箱基上的4个沉降观测点进行了近1 年半的连续观测,4个点的累计沉降值如图 8-8所示。最大沉降量为9.7mm,最小沉降量的3.8mm,平均沉降量6.58mm。由于施工阶段未进行沉降观测,根据"地基基础设计规范"中"一般建筑物在施工期间完成的沉降量,对于砂土可认为其最终沉降量已基本完成,对于低压缩粘性土可认为已完成最终沉降量的50%~80%,对于中压缩粘性土可认为已完成 20%~50%,对于高压缩性粘性土可认为已完成5%~20%"的建议,偏于安全的认为竣工后的沉降量近似等于总沉降量的 80%,则建筑物的最大倾斜量为0.0014<0.003的变形允许值,满足规范的变形控制要求。


建筑物 自 1986年6月27 日竣工后投人使用以来,结构完整,沉降稳定,饰面块材完好,未出现不良沉降变形,表明该地基处理加固方案取得了成功。灰土挤密桩处理方案地基处理费为21.3元/m²,比采用直径为 4Ocm,桩长为11.2m 的灌注桩加固方案节约费用50%以上。