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岩土研究院

掺砂石灰桩加固高层建筑软土地基

328 2022-05-27 09:36:21

(一)工程和地质概况

山东潍坊市某高 45m、框剪结构箱形基础的十一层楼房建于高触变性的软弱地基上,地质勘探表明。基底自上而下各土层分别为含有机质的粘土、粉土、含有机质的粉质粘土、粉土。各土层主要物理力学性质指标见表8-31。


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由于地基土承载力较低,压缩性较大,不能满足设计要求,必须进行地基加固处理。


(二)地基的加固

考惠到该建筑荷载较大,而石灰桩桩身强度高于碎石桩和土桩,并且通过一系列与土体的物理-化学反应能有效隆低土体的含水量。提高土体的抗前强。减少土体的压缩性。

由于石灰桩复合地基的承载力和压缩性等各项指标均优干碎石桩和土桩复合地基。因此经对多种地基处理方案的分析比较后,最终决定采用石灰桩加固方案。

石灰桩复合地基采取1200mm×1200mm 的正方形满堂布桩,桩径 400mm。考虑到第三层有机质土的压缩性较大,承载力较低,而第四层粉土的压缩性较低,承载力相对较高,加固设计的重点是有机质土层。因此设计石灰桩穿透有机质土,进入第四层压缩性较低的粉土层,桩长 4.72m。为了约束加固范围内桩间土,隔断加固区外水份浸人软化桩间土,沿13.4m×29.5m 的箱基底板外沿每边加设三排围护桩,实际共布桩 532根。


基于提高桩身的密实度和强度,防止纯石灰桩桩心软化,经现场试验,桩身填料采用生石灰∶中粗砂∶粉煤灰为57∶37;6的配合比。

施工采用φ400 的长螺旋钻孔机成孔,填料以振动棒分层振捣,每米填料充盈系数不小于1.6,振捣至设计标高后,在桩顶用灰土封压密实,以防地表水浸入软化桩身。


(三)地基加固效果

地基加固实际施工15天。完工后一个月,分别进行了标准贯人试验、旁压试验、轻便触探试验、室内土工试验,并进行了现场开挖验桩,以检验地基加固效果。

成孔后 45天所进行的轻便触探结果表明,深度1.8m处及其以下的桩间土承载力显著提高,贯人击数在第二层粉土为25~28击/30cm,在第四层粉土则增至 159~180击/30cm,表明生石灰桩对深度大于1.5倍桩距(或 4.5倍桩径)的土层加固效果较好,小于该深度时加固效果则随深度的减小而减小。


室内土工试验表明,经石灰桩加固后1~2个月,土体的含水量、孔隙比均有所减小,压缩模量、土层的承载力有明显提高,见表8-32,其中透水性较好的粉土层含水量的降低较弱透水性的有机质土大。承载力提高幅也大,加固效果更为明显。由于实测时距加桩仅1个月,石灰桩的物理一-化学反映尚未结束,随着时间的推移,石灰桩对桩间土的加固效果将进一步增加。


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地基加固结束一个月后。经现场开挖验桩检查表明,桩体直立、密实均匀,桩径由原400~410mm,膨胀至420~450mm,体积膨胀率达 10%~26%。


成桩11个月后,采用 2m×2m 的钢筋混凝土载荷板对一组四根试验桩复合地基进行了静载试验。试坑深度为 1.0m、每级加载 7.5kPa,以沉降量为 0.02b(b为载荷板宽度)所

对应的荷载为复合地基承载力基本值,荷载试验p-s 曲线见图8-29,0.02b所对应的复合地基承载力基本值达390kPa,比原天然地基提高了3.1倍。由于试压前对桩间土和桩外土所做的标准贯人试验和室内土工试验所显示的土体指标相差不大,既反映出石灰桩的吸水涨发效果是很有限的,同时又表明在没有围护桩的屏障作用下,桩间土在石灰桩吸水涨发过程中失去的水份有可能重新得到补充而失去压密脱水的效果。因此,试验实际上测得的复合地基的承载力,反映的是原天然地基与石灰桩的联合承载性能,比加固后的实际复合地基的承载力要低,也表明在加固地基外设置围护桩对提高地基承载力是十分重要的。


(四)沉降观测结果

从箱形基础施工到建筑物完成外装修为止,对该11层框剪结构楼房进行了连续沉降观测,观测表明建筑物沉降十分平稳,没有明显的突变和发展,表明地基加固达到了预期的目的。