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岩土研究院

振冲碎石桩加固高层框架结构建筑物下可液化地基

349 2022-04-01 14:47:04

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交通大厦主体十八层(地下两层,地上14~16层),总高59.1m,为钢筋混凝土框架结构;建筑物采用箱形基础,箱基基底平面设计压力为296kPa,在风荷载作用下。基础边缘压力达 350kPa.关然地基承载力不能满足设计要求,必须进行加固处理。

2、地基处理方案

原设计采用打入式预制桩基础,桩长 16.5m,截面0.4m*x 0.4m,经现场荷载试验,单桩承载力超过设计要求,效果良好。在有关部门建议下,将桩截面改为0.35mx 0.35m,桩长15m。再施打桩时,部分桩在打到7~8m后因地基土夹层中漂块石的阻挡就再也无法打入,工程被迫停工。建设单位经多方征询将单层箱基改为双层箱基,工程重新动工,当箱基基坑大开控到自然地面下 4.3m 时;发现持力层及下卧层地基土质软弱,远不能满足箱基要求,工程又被迫停工。

后经多方案的技术、经济、可靠性、工期等详细比较后。决定采用振冲法进行加固。加固后要求复合地基承载力达 300kPa,并消除地震液化的可能性。

3.碎石桩的施工参数

根据交通大厦上部结构构造的要求。结合箱型基础形状、性能。对地基各层土性进行分析后认为,主要加固土层为细砂、淤泥、粉砂和部分砾砂粘土层。最后确定箱基底板下采用8m、9.5m两种桩长。基础外采用两排围护桩,桩长5m,桩距一般为1.53m 左右,布桩平面形式为等边三角形或等腰三角形。碎石桩填料用粒径1~5cm 级配碎石,设计规定采用连续填料法施工振制碎石桩。采用 ZCQ-30型振冲器,制桩振密电流经试桩控制为 57A。在桩顶与箱基底板之间铺设 30cm 厚的碎石垫层。

4.振冲施工

由于交通大厦已进行箱基基坑开挖。坑长50m,宽 30m、深4,3m,坑内渗水汇积,坑底软泥稀糊,已施打的预制桩还残留在坑中。据此决定先将基坑表层稀泥人工清除出坑,将9根打不下去的预制桩用吊车拔除,从余下的预制桩处向下挖土两米深,将桩从距箱基底板下 2m处凿除,然后向挖坑内回填砂并用振冲器振实到基坑底平面,用砂垫减除地下残桩对箱基底板的集中顶承作用。为便于排除振冲施工泥浆,在坑内西北角挖了临时集水坑,坑内施工时振冲排出的泥浆汇集到集水坑,通过过滤用泥浆泵抽排到城市下水道排除。施工采用排孔法打桩顺序施工。

交通大厦地质勘察仅在南、北两侧作了6个地质钻孔。当施工楼体西部 A 区时。由振冲造孔返出的泥浆颜色和气味中发现与地质报告不符。经补充勘察认定,是一条由西山墙向东北斜穿入箱基下的一条3m 宽的旧河沟。施工到东部 C 区时,振冲造孔发现在箱基下约有6m直径范围的淤泥土,振孔返出的泥浆为黑色、有臭味,从深10m 的振孔中有朽木块随泥浆漂出.淤泥深达 12m左右,也与勘寨报告不符。经查证是几十年前一座染厂的废液沉淀井。因此对这两处地方增大了制桩振密电流和留振时间,从施工技术上也作了补充要求。本工程共布桩 597 根,基底碎石桩总长 4620m,全部桩仅用28天即施工完毕,使拖延了一年多时间的高层建筑工程地基处理难题终于获得迅速解决。振冲总费用仅为原预制桩基费用的 40%。

振冲施工完毕。基坑底面比振冲前增高近 80cm。按设计标高将高出部份挖除并注意不得超挖,在挖后的复合地基上铺设碎石垫层。碎石垫层用料径 2~4cm 碎石,第一层铺厚20cm,用平板振动器振实,然后再铺第二层碎石振实。振实垫层总厚为30cm,目的是均匀传力和起一定的减振作用。

5.加固效果

振冲施工一个月后开始对地基加固效果进行原位检测。对桩间土采用了标贯、重型(Ⅱ)动力触探。对碎石桩、桩间土分别进行了载荷试验。测试点在箱基底部左、中、右(A、B、C)三区,对细砂层、粉砂层、砂砾混粘土层的不同部位、不同深度进行了18次标准贯人试验,试验表明,经加固后桩间土承载力标准值在 260~290kPa之间,平均达 280kPa;对其下粉质粘土混砂砾的12次标准贯入试验表明,不同深度处的地基承载力标准值在 280~320kPa。平均达300kPa;砾碎石混粘土层用重型(Ⅱ)动力触探,结果表明地基承载力标准值达310~380kPa。

为更准确地了解加固效果,在箱基下还进行了静载荷试验。试验原计划用 5000cm²圆形压板压两处碎石桩和两处桩间土。但压完 B、C 区两处桩间土,B区一处碎石桩后,因碎石桩承鼓力很高,决定将第 4点改压 A 区桩间土以控制三个加固区地基土承载力的下限值。由于振冲加固后的地基十分密实,载荷试验每级荷载下沉降稳定很快,四个点的载荷试验仅用19天即完成,其p-s曲线见图3-6-17。其中桩间土测点1 最后荷载 850kPa。总沉降6.1lmm;桩间土测点2终荷为1050kPa,总沉降 10.59mm;碎石桩测点3终荷 1650kPa,总沉降8.75mm;桩间土测点 4终荷 1500kPa,总沉降15.22mm。开挖检查碎石桩桩径普遍为80-82mm。

交通大厦工程用振冲碎石桩加固后。地基承载力显著提高。压缩变形减少,稳定性增强。工程原拟用18万元在坑外四周设井点降水稳定边坡和降低基坑水位施工箱基,后因振冲复合地基和碎石垫层十分坚固、又不怕水浸,后改在基坑四角挖设直径 1m 的浅渗井排水,边坡用草袋装土圈护,仅用两万元即保证了箱基正常施工。

交通大厦工程于1986年底开建,1988年底楼体建筑全部完工,投人使用,经约两年时间的建筑施工过程及使用沉降实体观测。最大总沉降量仅为8mm,沉降均匀。

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