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岩土研究院

工程实例-中小型精整车间采用树根桩加固工程

309 2022-01-13 10:04:45

一、工程概况

太原钢铁公司第一轧钢厂建于三十年代,并在 1958年扩建老厂房。其中的中小型精整车间是三跨单层工业厂房,每跨均为27m,其中33线和 36 线部分柱基位于厚薄不均的人工填土上,地基又未经处理,因而产生了不均匀沉降,面且长期未能稳定,导致重级工作制天车运行因难,每次检修均需调梁拨轨,托架节点及屋架上下弦均出现多道0.2~1.0mm 宽裂缝,柱间支撑压曲或拉断,成为该厂轧钢生产运行中的重大隐患,长期未能彻底解决。

该厂房柱基埋深为2.9~3.4m,钢筋混凝土单独基硅的底面积为 4m×6m 和2.5m×5m 不等。上部结构为钢筋混凝土吊车梁或钢吊车梁,12~18m钢筋混凝土托架及27m预应力钢筋混凝土梯形屋架,1.5m×6m 大型屋面板,但有少部分为钢柱、钢托架及钢屋面板,,每跨均有4~8台15t重级工作制桥式吊车。

二、工程地质条件

场地由饱和黄土组成,表层为1.8~4.0m 厚人工填土,其下为厚5.7~6.6m的软塑~流塑状砂质粉土,灵敏度高,平均标准贯人击数N83s=2.3,容许承载力为90kPa;第三层为可塑~硬塑状态砂质粉土,压缩性中等偏低,平均N63s=11.5,容许承载力为 200kPa;在 28~30m深度处出现砂卵石层,地下水位在一2.8m 处。

三、树根桩设计和施工.

该厂的车间部分下沉的柱基 AA-33、BA一33和BA-36等八个柱基需进行加固,原拟采用旋喷桩,经比较后最终决定采用树根桩,后者较前者的优点是∶

(一)桩外形较规则;

(二)能下钢筋笼;

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(三)桩上部能与基础锚固成整体。

树根桩数量是根据柱基荷载大小设置,多则16根,少则6根,桩长18m,直径150mm,采用三角形钢筋笼,纵向主筋为3中14mm 螺纹钢,箍筋 φ6②250mm(图4.4-38)。

成孔采用 XJ-100 型百米油压钻机,桩身穿过基础第一个台阶。钻孔采用泥浆循环护壁,未加套管。钻孔达到设计深度后,压水进行清孔,待泛出的水变清为止,然后下钢筋笼和注浆管。并填人粒径为5~15mm 石子充满后继续压水清洗。注浆用UJ33型灰浆泵。注浆压力可达1.5MPa。水泥浆水灰比控制在0.5~0.6.注浆到水泥浆从孔口泛出为止,一般每孔注入水泥量约 400~500kg,个别孔达 900kg,表明基底局部有孔洞。

四、载荷试验

在施工现场进行不同长度树根桩竖向抗拔和抗压承载力试验。在桩身不同深度处埋设电阻应变片及混凝土应变计以测定桩身应力;桩端埋压力盒以测定 桩端反力。由于采用矿渣水泥,而试验加载前的养护龄期较短(18~26 天),因此试验加压时均为桩身强度破坏和纵向钢筋压曲,桩身下部的电阻片及混凝土应变计反映出的桩身应变都较小,桩端压力盒也反映不大,表明桩身摩阻力尚未充分发挥。根据按相对沉降量 s=0.03d 的标准确定的单桩竖向抗压容许承载力为140kN,容许抗拔力为125kN,最后纵向钢筋屈服后被拉断,而桩身未拔出。由于矿渣水泥早期强度低而晚期强度高,随着时间增长,可预计单桩承载力还将有所提高。

五、效果与评价

树根桩应用于单层工业厂房柱基础托换加固具有对地基扰动小,施工速度快。造价较低等优点,不失为对老厂房地基基础加固中一个值得推荐的托换方法。本托换工程由西安建筑科技大学承担设计,亦是树根桩首次应用于黄土地基上大型工业厂房的柱基托换,并取得了良好的成效。