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岩土研究院

强夯处理后采用灌注桩的工程实录

320 2022-07-11 15:53:30

一、概 述

该国营厂是"八·五"期间国家重点脱险搬迁工程,也是电子工业部和河南省的重点工程,由豫西山区搬出。新厂址位于洛阳市西南郊,南与电子部158厂一墙相隔,北邻丽春路,东邻浅井南部,沿丽春路向东与市区主要干道南昌路相接,交通十分便利。该工程生产厂区部分,南北长 460m,东西宽 300m,占地面积约为13.8万m²。

工程勘察表明,拟建厂区广泛分布新近堆积黄土,均匀性差,厚度变化大,具湿陷性。场区横跨两个地貌单元,自然地面高差变化大,另外场区内有大量古墓开挖,因此场区挖方和填方工程量较大。由新黄土和回填土组成的地基均匀性差,湿陷性强,无法满足天然地基承载力和变形的要求,需进行地基处理 。


在对各种地基处理方案进行分析比较后,最终采用强夯法对生产厂区进行处理。除荷重相对较大的高架仓库采用强夯处理后的灌注桩基础方案外,其他建 (构)筑物均采用处理后的浅基础方案。本文主要介绍高架仓库处地基处理和采用桩基的情况。


二、地基处理前后土体性质

1.地层结构

生产厂区地貌单元属洛河Ⅱ级阶地后缘与秦岭余脉(丘陵)的交界处。原始地形高差悬殊,最大高差达5.5m。

鉴于场区地面高差较大,现场勘察前进行了挖填整平,勘察揭示的场区地层自上而下分别为∶


①黄土状粉质粘土;黄褐色,湿,稍密,可塑状态为主。可见砖屑、灰末。为坡、冲积成因为主的新近堆积黄土,具较强湿陷性。厚度为4m左右。

(1-1)(古墓区)回填土;洛阳为九朝古都,地下古墓较多,厂区探明需挖掘的大小古慕达800 多座,其中个别慕穴埋藏深度达9.5m。回填土质量均匀性较差,大部分地段仍具有湿陷性。

②黄土状粉质粘土∶棕褐至浅褐色,稍湿至湿,含有姜石及铁镭质,结构强度较高,厚度在3.0m左右。

③)黄十状粉质粘土;黄褐~棕褐色,湿,稍密~中密,可塑~硬塑状态,含有铁锰质及贝壳,厚约3.0m。

④黄土状粉质粘土∶黄棕褐色,硬塑,可见针状孔隙,厚度在 2.5m 左右。

⑤~⑥黄土状粉质粘土∶棕褐色,湿,可塑至硬塑,含有姜石及铁锰质,厚约5.5m。⑦黄土状粉质粘土及粉土∶黄褐~棕褐色,湿,可~硬塑,含有铁锰质及姜石。底部一般可见少量粉土,下伏为广泛分布的卵石层。


各分层土的主要特征指标见表1。


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2.强夯处理后地层土性变化

由于厂区上部分布有厚度变化较大的新黄土和回填土,均匀性差,湿陷性强,因此,采用了强夯对地基进行处理。

强夯采用三遍法施工,一、二遍采用1600kN·m 的夯击能,第三遍采用1000kN·m 的夯击能。夯后经检验地层主要指标见表1。

从表1 可看出;上部新黄土、回填土及②)层黄土状粉质粘土经强夯处理后性质均得到明显的改善,土的干重度、压缩模量明显提高,压缩性明显降低,湿陷性均已消除,地基土的强度均提高至 200kPa 以上。对于一般的厂房采用浅基础均可满足强度和变形的要求。对于多层高架仓库,由于上部荷重较大,且对于不均匀沉降要求较高,承载力达 230kPa 的情况下仍不能满足要求,故在强夯处理后采用了灌注桩基础。


三、强夯后灌注桩试验结果

高架仓库采用强夯处理后的人工洛阳铲成孔灌注桩基础,全面施工前完成了两根桩的静载荷试验,桩基施工后对工程桩进行了全面的质量检测。

试桩以⑤层黄土状粉质粘土为持力层,采用人工洛阳铲成孔,桩设计直径为0.4m,桩长为12m,桩底虚土均采用钢锤进行夯实。

强夯处理后经检验场区土的湿陷性已全部消除,因此试桩只做天然状态的试验,未做浸水饱和后的试验。

桩的试验米用慢速维持荷载法。用经标定的千斤顶施加桩顶荷载,用 4 只百分表测量桩顶沉降。反力由反力架两端的锚桩提供。所有试验均按有关规范规定进行21.0,其中的一根加荷载出现第二拐点并继续加载至破坏,另一根未进行破坏性试验。


两根桩试桩概况详见表2。


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四、与天然土体中灌注桩试验结果比较

七四四厂搬迁厂区与生活区同时进行,两区隔浅井南路相望,所处地貌单元相同,生活区住宅楼多采用天然状态土中的灌注桩基础。同时对生活区的灌注桩基也进行了两组天然状态及浸水状态的静载荷试验,因地层结构一致,故生活区与厂区桩基试验结果有可比性。


1.相邻生活区地层结构及桩试验结果生活区处地层结构如下∶

①黄土状粉土及粉质粘土;为新近堆积黄土,含有砖屑碎末,具湿陷性,厚约 4.2m。

②~③层为黄土状粉质粘土∶黄褐~浅褐色,可塑为主,含有小姜石,厚约3.8m。

④层为黄土状粉质粘土;棕褐色,硬塑,含有姜石及铁锰质,厚约 2.0m。

⑤~⑥层为黄土状粉质粘土;黄褐~棕褐色,硬塑为主,含有姜石,厚约 4.5m。各层土主要物理力学性指标见表3。


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五、结论

1.豫西地区尤其是洛阳地区,对于一般多层建筑物,人工洛阳铲成孔的灌注桩基础应用比较广泛。由于洛阳为九朝古都,大部分工程场地分布有古墓古穴,开挖回填土质量较差。再者还广泛分布有较厚(达6.0m左右)的新近堆积黄土,这些地层湿陷性较强,遇水反应较敏感,饱和状态时的桩侧极限阻力较低,对于荷重稍大的建筑物采用的灌注桩较长,

费用较高不经济。采用强夯处理后的灌注桩基础是处理这种地层的一个较好的方法。


2.国营七四四厂高架仓库荷重相对较大,强夯处理后采用灌注桩基础,通过桩静载荷试验结果可看出,强夯处理后桩周土丧失了原有黄土的固有特征,激注桩表现为一一般粘性土的受力性状。桩极限侧摩阻力平均值较自然土饱和状态提高约120%。使桩的承载力大大的提高,缩短了桩长,经济效益显著。


3.该厂高架仓库。采用强夯处理后的灌注桩基础,桩承载力设计值取950kN,建成并使用两年后,经观测平均沉降量仅约 3mm,上部结构未出现裂缝等现象,效果良好。