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岩土研究院

碎石桩质量检验与加固效果

361 2022-04-01 14:32:15

各类碎石桩法质量检验均应重视检查施工记录。如振冲碎石桩法要检查成桩各段密实电流、留振时间和填料量是否符合设计要求。沉管碎石桩法要检查各段填料量以及提升和挤压时间是否符合设计要求。

对碎石桩与桩间土可采用标准贯人、静力触探或动力触探等方法进行检测。考虑到成桩过程对桩间土的扰动和挤压作用、质量检验除砂土地基外,都应在施工结束后间隔一段时间进行。原则上应待桩间土中超孔隙水压力得到消散,土体结构强度得到恢复时进行质量检测。施工方法不同,地基土质不同,间隔时间要求也不同。如《建筑地基处理规范》(JGJ79—-91)规定对采用振冲法施工,除砂土地基外,施工结束后应间隔一定时间方可进行质量检验。对粘性土地基间隔时间可取 3~4周;对粉土地基,可取2~3周。

对大型的、重要的,或场地复杂的碎石桩复合地基应进行单桩、桩间土,以及复合地基载荷试验检验地基处理效果。

碎石桩法加固地基是通过形成碎石桩复合地基以提高地基承载力,减少工后沉降。视地基土质条件和施工工艺不同,碎石柱法加固地基有的以挤密作用为主,有的以置换作用为主。有的挤密与置换作用两者并重。对砂土地基与非饱和土地基各种施工方法均有挤密作用和置换作用,而且不少施工方法挤密作用明显。对饱和粘性土地基主要是置换作用。现举例说明碎石桩法加固地基效果。

(1)某油罐软土地基振冲碎石桩加固

工程地质情况;场区地基各土层自标高 28,00m 以下为∶①素填土∶黄揭色,为近期堆填,呈稍湿-很湿状。较疏松。分布在东、南部表层;②轻亚粘土;黄灰色,新近沉积,饱和,呈可塑-软塑状,中高压缩性,厚 2.5m~4.3m;③弱固结粉砂岩∶砖红、黄褐色,饱和,土质不均匀,呈硬塑-坚硬状(局部可塑),中压缩性,厚8.4m~14.3m。各土层物理力学指标见表3-6-6。

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质量检验与加固效果∶施工结束后采用载荷试验以检验地基加固效果。按下列原则选取检测点;①与周围桩相比过长或过短的桩;②与周围桩相比填料量过大或过小的桩;③桩较长且软土层较厚处。这样共选取了6个单桩复合地基、1个单桩、1个桩间土荷载试验点,各检测点位置见图3-6-15。单桩复合地基载荷试验采用面积为1.2m²(1根桩的加固面积)的方形载荷板,单桩试验使用直径0.8m 的圆形板。桩间土试验使用直径0.6m 的圆形板。试验结果列于表3-6-8。

试验结果表钥,经碎石桩加固后复合地基承载力和压缩模量与原天然地基相比提高了1倍以上,加固效果显著。但在整个加固区内其强度的增长不一致,其中F1、F2、F3、F4等4点的承载力超过190kPa,而 F5、F6、单桩P和桩间土S(相当于1个单桩复合地基)等3点的承载力低于设计要求,对此应作进一步分析。

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由施工造孔和再次勘察探明,加固区内地质条件变异很大。第 1层素填土强度很不均匀,由南向北静力触探锥尖阻力 g.从 300kPa到 800kPa不等,厚度也在3.0m 至1.4m 之间变化,在做碎石垫层时也只能除去表面的1.0m左右。尤其南部土层软而厚,桩间土试验只有 58kPa承载力;第2层轻亚粘土性质变化也很大,其中在加固区南部罐边一带深 5m和深7m处存在厚0.2m 和0.9m的淤泥软夹层,其承载力只有60kPa左右,这些都与设计选用的 100kPa天然地基承载力有较大差距,而正是在这一区域检测出加固后地基承载力低于设计要求(如 F5、F6和单桩 P)。填料量对加固效果也有较大影响。但从几根检测桩分析,承载力低者(如 F5、F6、P)填料量并不低,北部检测桩(如 F1、F2、F3)填料少而承载力却很高。地质条件不同时不能仅用填料量来评价加固效果。

桩体密实度是另一个影响加固效果的因素。从现场检测开挖情况看,南部地区桩体密实度较低,与北边相比较为松散。但施工控制如密实电流、留振时间并无显著差别,说明桩周围土质的好差对制桩密实度也有较大影响。由单桩和桩间土载荷试验结果计算,在检测点处的桩土应力比n约为4.8。超过了设计用值3.5。但此单桩的密实度并不高,因为桩土应力比 n是桩所承担荷载与土所承担荷载的相对值。尽管桩身不是很密实,但由于土质很软,承载力低,桩与桩间土承担应力的比值并不低,但复合地基的承载力不高。

从上面分析可以看到,碎石桩承载力很大程度取决于桩周土能提供的侧限力。振冲碎石桩加固在油罐软粘土地基处理上取得了很好的效果,加固后地基承载力及压缩模量较原天然地基增长1倍以上,大部分地区达到设计要求,但在南部髓边缘一带由于原土质较弱,加固后仍达不到设计要求。对这一地区需进行进一步处理。

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加固施工 517根桩,总进尺6230m,总填料量 8365.5m³,平均每米桩用料量1.34m²,平均桩径大于1.10m,满足设计要求。

效果检测;加固施工结束后,采用重型动力触探进行加固效果检测。相应标准贯人击数老15击。天然地基勘测成果砂层最大击数15击。最小击数3。5击。平均8击。可见砂层加密效果是显著的。

基槽开挖后,测量碎石桩的直径。粉质粘土区实测79根,平均1.21m,其中大于1.20m 的48根。小于1.20m的31根,置换率0.521。淤泥质粘土区,实测 9根桩。平均桩径1314m,其中小于等于1.20m占14根,大于1.20m占45根,面积置换率0.61。

静载荷试验成果∶粉质粘土区;承载力按沉降比2%取值,桩为 500kPa,桩间土为160kPa,计算复合地基承载力标准值为337.14kPa。淤泥质粘土区;桩的试验荷载达到600kPa时虽未出现明显破坏迹象,但稳定时间超过标准。

粉质粘土区复合地基承载力标准值337 14kPa,考虑开挖深度6.5m,地下水位接近地表,经深度修正后已大于设计值 350kPa。满足设计要求。淤泥质粘土区桩不能受大的荷载并非桩体质量不好。按淤泥质船土承载力为 60kPa计算。桩土应力比达到4.,是因为淤泥质粘土对碎石桩侧向变形约束力低造成的。在实际基础底面下淤泥受力的情况改变碎石桩承载力随侧限力提高也将提高。为安全计。对淤泥质粘土区挖除碎石桩周围淤泥填入砂石,形成垫层的加深部分,其厚度不超过1.0m。用3∶7砂和碎石混合料回填,每层铺厚20cm~30cm,采用人工夯实,砂石层密度达到稍密-中密。

垫层处理后进行了载荷试验,结果按沉降比1%取值,垫层的承载力标准值≥350kPa。

大楼为1994年5月封顶,施工中实测沉降量 2em左右。最终沉降量为4cm。

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从加固影响范围看,砂土、粉土可达桩外2.0m~2.5m。

场地加固前后标准贯入试验实测击数统计见表3-6一11,从表中可以看到,场地加固后,砂土及粉土的标准贯入试验锤击数均有提高、砂土最明显。影响范围最大,达桩外2.5m 或更远一些;粉土欢之∶而淤泥质粉质粘土。从数据上看。击数提高0.5击以上。但实际上,由于施工完毕立即进行检测。与静力触探结果相似。该土的强度不可能迅速恢复并有所提高。

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加固前后取样室内土工试验成果如表3-6-I2所示。由表可以看到,地基土性质有所改善,天然含水量略有降低,天然孔隙比略有减小,液性指数有所降低,粉土的压缩系数略有减小,压缩模量略有增加,而淤泥质粉质粘土的压缩系数略有增大,压缩模量路有减小。表3-6-12还表明,加固影响范围为桩外1.5m 以内。

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