強夯結合灰土樁法地基處理設計探索

湯樹勇

摘 要:本文結合某建筑工程地質情況,對該建筑物地基采取處理,最終經研究而采取強夯結合灰土樁法對該擬建場地地基采取處理設計,結合實例詳細地提出該地基處理方法的設計流程,為同類工程提供參考。

關鍵詞:建筑工程地基處理強夯法灰土樁法

中圖分類號:TU7 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)07(b)-0075-02

某污水處理工程擬建場區的主要建筑物由四部分組成,一區由過濾間、沉淀池、調節池等組成,該部建筑物占地面積185.5m²,結構類型為一層框架結構,設計基礎埋深為-1.5m～-1.8m;二區由濃縮池、沉淀池、氧化池組成,該部建筑物占地面積358.9m²,結構類型為一層框架結構,設計基礎埋深為-2.6m;三區由調節池、污水緩沖池等組成,建筑物占地結構類型面積608.7m²,結構類型為一層框架結構,設計基礎埋深-5.6m;四區:主要由污泥脫水間、儲罐間、加藥儲藥間、分析室等組成,建筑物占地面積為450.0m²,結構類型為一層框架結構,設計基礎埋深-1.5m。

2 地基處理設計方案比較分析

根據本工程場地所處地層分布的情況及勘察設計要求,兼顧地基處理上技術可行、經濟上合理的原則,對該工程擬建場地勘察報告中提出的地基處理方案建議及設計選定的地基處理方式采取比較分析,最終經研究而采取強夯結合灰土樁法對該擬建場地地基采取處理。地基處理設計方案比較分析結果表明如下。

2.1 地基處理方案分析

根據勘察報告,該擬建場地上部為厚度較大的(7.5m～9.5m)人工堆積的素填土,該土層松散,而且力學性質差,為中等亞硫酸鹽漬土?？辈靾蟾嬷兴岢龅牟扇Q土墊層或部分置換強夯法不理想,首先軟弱土層厚度比較大,進行換土墊層處理成本較高,不經濟;而部分置換強夯法對該條件下的場地處理也不理想,其主要是由于強夯的夯擊能能夠影響的土層深度有限,一般為4m～6m,由于素填土較干燥(最優含水量15.8%～16.6%,實際含水量估計在6%～8%),因此強夯影響深度有限,達不到規范要求。而采取基本防水措施及加強基礎或上部結構的調整方法也不能解決根本問題,因此人工堆積的素填土由于自然沉積時間短,松散并且力學性質差,本身就不能夠滿足設計承載力要求,因此該方法也不合理。

通過采用擠密碎石樁構成的復合地基是目前處理具有濕陷性、力學性質相對較差的粉土層、粉質粘土層比較常用的方法,但是使用該方法的前提條件是原始土層必須具有與設計要求相近的力學性質,相差太大所需置換的面積就越大,置換率要求越高,在原始土體力學性質太差的情況下,此種地基處理方法成本和整體換填碾壓沒有太大差別,而該擬建場地的素填土力學性質太差(勘察報告未給出),因此并不適用?？紤]到雖然人工擴底墩主要適合框架結構或柱基的建筑物,擬建場區的建筑物中雖然有部分為一層的框架結構,但是這部分建筑物荷載較小,使用擴底墩不經濟;而緩沖池和調節池為荷載均勻分布的構筑物,如果使用擴底墩,則需將荷載均勻分布,所需要的擴底墩數量較大,也不經濟。

2.2 地基土腐蝕性考慮

從地質勘察報告結果表明,本工程所處場地由于該回填土為中等亞硫酸鹽漬土,對灰土樁會有一定的影響,消石灰主要成分為氫氧化鈣,在有水的條件下會與土中的亞硫酸鹽發生反應,從化學角度分析,土中的亞硫酸鹽對灰土樁樁體影響較小,不會降低樁體強度,其原因有以下三點。

(1)土中含水量低,這種反應非常微弱,根據設計的承載力要求,2∶8配合比灰土樁已能夠滿足要求,考慮到會發生微弱反應這方面因素,因此,在樁體配合比上選擇用3∶7比例混合,即使發生了一定的反應,樁體強度依然能夠滿足設計要求。

(2)對于本地區氣候條件干燥,降水量小,蒸發量大,經過強夯處理的回填土層滲透量小,能夠提供的反應條件差,對樁體的影響小。

(3)在樁頂以上有30cm灰土墊層,有很好的隔水效果。通過綜合分析,鹽漬土對樁體影響小,方案可行。

2.3 地基處理設計方案提出

對本工程采取強夯結合灰土樁法來進行地基處理,其中原料便宜,除石灰需要購買,土體可以現場采取;對基礎埋深較淺、荷載較小的建筑物來說,在強夯處理后,夯擊面距設計基底標高0.5m～1.5m,再鋪設2∶8灰土墊層,既具備了防滲效果,又加強了基底土層的強度,可以滿足設計要求;對強夯與灰土樁相結合的方法進行地基處理的建(構)筑物來說,強夯加強了復合地基樁間土的承載力,根據經驗值,對于此類土體,強夯可將土的承載力提高到≥100kPa,而規范要求對灰土擠密樁復合地基的承載力特征值,不宜大于處理前的2倍,按處理后復合地基承載力為處理前的1.5倍計算,復合地基承載力≥150kPa,滿足設計要求。

3 地基處理設計

根據本工程擬建場地建筑物特征,經計算建議對整個建筑平面作整體基坑開挖至-2.0m,再對不同基礎埋深的建筑物進行不同的處理方法,首先對一區、二區、四區地基土進行強夯處理,對于基礎埋深較淺(-1.5m～1.8m)的一區淺基礎(1.5m～1.8m)建筑物、四區建筑物可在強夯處理后采用2∶8灰土墊層分層碾壓至設計標高;一區深基礎(5.2m)建筑物及二區建筑物可采用強夯結合灰土樁法,在強夯處理后,進行灰土樁施工,施工完畢后采用2∶8灰土墊層碾壓至設計標高;對于基礎埋深-5.6m的三區建筑可在第一次開挖深度基礎上加深2.0m～-4.0m,進行強夯處理,強夯處理完畢后再進行灰土樁施工,施工完畢后開挖至設計標高下30cm,做2∶8灰土墊層至設計標高。

3.1 強夯參數設計

對本工程地基處理采用試夯來確定強夯參數設計,其中夯擊能為2000kN·m;夯點間距為6m;夯點布置成正方形。采用二遍點夯,一遍滿夯;點夯的夯擊次數以最后兩擊夯沉量不大于50mm為準,第一遍點夯與第二遍點夯交錯進行,滿夯擊數為二擊試夯后第三天和第七天進行動探(標貫)試驗或在4m深度取樣做室內試驗。若第三天取樣試驗結果達到技術要求,則取消第二次取樣。采用經驗數據確定強夯參數,參照鄰近場地或同類型場地的強夯經驗確定強夯參數,但不能低于規范要求。

3.2 灰土樁及灰土墊層參數設計

本工程地基處理設計采用的灰土樁施工采取鉆孔成孔方式,設計鉆孔孔徑為Φ600mm,樁長為進入原始土層50cm。同時結合地質報告中圓礫層揭露深度,可確定一區深基礎(5.2m)及二區灰土樁樁長為7.4m,三區灰土樁樁長為4.4m,樁間距1.2m～1.5m,呈等邊三角形布設。然后將生石灰和土按照3∶7的比例混合,填入以挖好的孔中,錘擊成樁,錘重8kN～15kN,起吊高度不小于2m,自由落錘,要求每次填料厚度不超過50cm,多次循環直至基底。樁與已進行強夯處理的樁間土形成復合地基,從而提高地基的承載力。

施工時鉆孔法成孔可采用螺旋鉆、機械洛陽鏟或鉆斗等多種類型的鉆機,開始鉆孔或穿過軟硬土層交界處時,應低速慢鉆,保持鉆桿垂直。在含有磚塊、雜填土層或含水量較大的軟塑黏土層中難以鉆進時,凡土層厚度小于2m,可采用沖擊法成孔,穿越后再用鉆孔法成孔。鉆孔至設計深度后,應在原位深度處空鉆清土,提升鉆桿孔外卸土。采用鉆斗鉆機時,直接上提至孔外卸土,成孔后測量孔徑、孔深,并保護好孔口。當樁孔內用灰土分層回填、分層夯實時,樁體內的平均壓實系數不應小于0.96,消石灰與土的混合比例為體積配合比;灰土擠密樁復合地基承載力特征值,應通過現場單樁或多樁地基載荷試驗確定。初步設計當無試驗資料時,可按當地經驗確定。

3.3 地基處理工程量

對本工程采取強夯地基處理,強夯處理面積:整個場地進行強夯,面積3945.92m²?；彝翗对O計孔徑為Φ600mm,樁長為進入原始土層50cm即止,樁間距1.5m,呈等邊三角形布設,建筑物每邊外擴1排樁,一、二、三區進行灰土樁施工,其中:一區共設計灰土樁90根,每根樁長4.8m,二區共設計灰土樁495根,每根樁長7.4m,三區共設計灰土樁495根,每根樁長4.4m,合計灰土樁共計990根,總進尺6273m。另外,對于灰土墊層或戈壁墊層設計,根據估計1.0m的強夯夯沉量,一區淺基礎部分需回填碾壓量584.5m³,深基礎部分需回填碾壓量50m³,二區需回填碾壓量351.2m³,三區需回填碾壓量343.0m³,四區需要回填碾壓量2138.7m³,合計需要回填土量3467.4m³。

4結語

本建筑工程結合地質情況,采取強夯法結合灰土樁進行地基處理,設計中嚴格按照國家相應檢測規范要求進行,對強夯處理地基進行載荷試驗或動探(標貫)試驗檢測,對灰土樁及樁間土采用載荷試驗及動探(標貫)試驗進行檢測,從檢測結果來看,本地基處理設計方案有效地提高了復合地基承載力,滿足設計要求。

參考文獻

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