所屬欄目:建筑設(shè)計(jì)論文 發(fā)布日期:2010-12-17 16:58 熱度:
【摘要】本文介紹了深層攪拌樁與石灰樁形成復(fù)合地基加固雜填土和軟土的工程實(shí)例,地基承載力有明顯提高(3倍),地基沉降控制在一定范圍,取得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
【關(guān)鍵詞】石灰樁,深層攪拌樁,復(fù)合地基
1 多元樁加固原理
⑴石灰樁加固雜填土機(jī)理
石灰樁加固雜填土和軟土地基的物理作用主要是擠密作用、置換作用和排水固結(jié)作用。其次石灰與樁周土還可發(fā)生部分的化學(xué)作用。由于擠密和置換作用,樁間土和石灰樁形成的復(fù)合地基,其承載力一般可提高天然地基的1.5-2倍。在樁體采用部分滲透性較好的摻合料時(shí),其排水固結(jié)作用非常明顯,據(jù)估算,60%以上的孔隙水壓力可消散掉。
⑵CFG樁復(fù)合地基加固作用
CFG樁是由水泥、粉煤灰、碎石、砂等加水拌合形成的高強(qiáng)度樁,樁體、樁間土與石灰樁復(fù)合地基基礎(chǔ)上和褥墊層一起構(gòu)成復(fù)合地基。CFG樁目前在地基處理技術(shù)中廣泛應(yīng)用,是較為成熟的技術(shù)。
由于每種地基處理方法都有其使用范圍和優(yōu)缺點(diǎn),可將兩種甚至三種樁綜合應(yīng)用于加固軟土地基。本文結(jié)合鶴壁市某10層綜合樓采用CFG樁、石灰樁形成的復(fù)合地基加固軟土和雜填土實(shí)例,對(duì)多元復(fù)合地基的設(shè)計(jì)和施工進(jìn)行研究。
2 多元復(fù)合地基設(shè)計(jì)
⑴建筑特征及地質(zhì)條件
該建筑物占地面積約1500m2,層高10層,平面形狀為L(zhǎng)型,地下室1層,框架結(jié)構(gòu),建筑安全等級(jí)為二級(jí)。場(chǎng)地地質(zhì)條件如下:①雜填土,厚3.5—4.5m;②淤泥,厚3.2—5.6m,fak=80kpa,Es=3.5Mpa③粉質(zhì)粘土,厚1.8—3.2m,fak=155kpa,Es=7.5Mpa④細(xì)沙,厚2.2—3.6m,fak=140kpa,Es=11.5Mpa⑤卵石,厚度未揭穿,fak=300kpa,Es=35Mpa。地下水埋深2m左右,細(xì)砂層具輕微液化,對(duì)基礎(chǔ)影響較大。
⑵方案論證
根據(jù)設(shè)計(jì)要求及地質(zhì)條件,天然地基承載力為80kpa,顯然不能滿足地承載力240kpa設(shè)計(jì)要求,必須進(jìn)行地基處理。如采用沉管灌注樁造價(jià)高,且施工振動(dòng)和噪音對(duì)四周緊鄰的建筑物產(chǎn)生不良影響;石灰樁可與軟土形成復(fù)合地基,但承載力提高幅度不大,經(jīng)充分比較論證,可采用多元復(fù)合地基方案,CFG(主樁)樁起主要置換作用,石灰樁(次樁)起輔助作用,CFG樁持力層選擇⑤層卵石。
㈠設(shè)計(jì)參數(shù)
多元復(fù)合地基主要考慮樁徑、樁距、樁長(zhǎng)、CFG樁的樁體混凝土標(biāo)號(hào)、褥墊層厚度及材料。復(fù)合地基的設(shè)計(jì)公式:
fspk=m1Ra1/Ap1+ß2m2Ra2/AP2+ß(1-m1-m2)fsk
式中:fspk——復(fù)合地基承載力特征值;m1、m2——主樁、次樁的面積置換率0.08和0.128;Ra1、Ra2¬¬¬¬————主樁和次樁的單樁承載力特征值320KN、60KN;Ap1、AP2¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬——主樁、次樁的單樁橫截面積;fsk——樁間土承載力特征值,據(jù)地質(zhì)資料取80kpa;ßß2——樁間土、次樁承載力發(fā)揮系數(shù)0.95、0.92。
通過(guò)計(jì)算fspk=265kpa>240kpa,滿足設(shè)計(jì)要求。CFG樁數(shù)據(jù):樁徑400mm,樁長(zhǎng)9m,樁間距155*135mm,樁身強(qiáng)度C20,褥墊層30cm。石灰樁配合CFG樁作,樁長(zhǎng)6米,樁距同CFG樁。
㈡加固區(qū)和下臥層均按分層綜合法計(jì)算s’=28.45mm;Es=15.35Mpa;ψ=0.385s=ψs’=0.385*22.45=10.81mm
3 多元復(fù)合地基的施工
CFG樁施工采用長(zhǎng)螺旋管內(nèi)泵壓施工工藝,共成樁545根,灰土樁165根,為控制施工質(zhì)量,采取了以下措施:
⑴拔管速度:根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn),拔管速度過(guò)快是造成縮頸和斷樁的主要原因,拔管速度過(guò)慢易造成樁端水泥較少,樁頂浮漿過(guò)多;本工程將拔管速率控制在1.0—1.5m/s,樁頂以下2米要留振10s,以確保樁端和樁頂?shù)幕炷撩軐?shí)度。
⑵施打順序:首先進(jìn)行石灰樁施工,主要目的是形成良好的排水通道,提高一定程度的地基承載力。為防止大面積土體向上隆起和擠斷樁的可能性,CFG樁采用隔樁跳打的施工工藝,順序從中心向外推進(jìn)。為進(jìn)一步提高工期,第一遍施工時(shí)摻入早強(qiáng)劑。
⑶混合料坍落度:本工程樁身強(qiáng)度為C15,混凝土坍落度控制在5cm以?xún)?nèi),每天做一次混凝土坍落度試驗(yàn)和一組混凝土試塊。
⑷樁長(zhǎng)控制及墊層:保護(hù)樁長(zhǎng)可取50cm,上部再用土封頂。剔除樁頭時(shí),應(yīng)盡量減少對(duì)樁體的擾動(dòng)。墊層采用級(jí)配砂石厚度為30cm,最大粒徑不超過(guò)3cm。
4復(fù)合地基的測(cè)試
⑴該工程依據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》JGJ79-2002規(guī)定采用單樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn),本工程共測(cè)試4組,其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)區(qū)Q-S,S-㏒t曲線整理得到極限荷載值。加固后的復(fù)合地基承載力特征值滿足設(shè)計(jì)要求。
⑵對(duì)石灰樁和樁間土采用輕便動(dòng)力觸探檢測(cè)樁身強(qiáng)度和成樁質(zhì)量,數(shù)據(jù)表明,樁身質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。樁間土強(qiáng)度也有一定程度提高。
⑶該工程共布置觀測(cè)點(diǎn)6個(gè),竣工1年后平均沉降值15.6mm,完全滿足設(shè)計(jì)和施工要求。
4 結(jié)論
⑴石灰樁、CFG樁充分發(fā)揮各自樁型的優(yōu)點(diǎn),與樁間土形成復(fù)合地基,可以大幅度提高承載力和減少沉降,一般能提高2-4倍,在本區(qū)中最高在26層建筑中使用過(guò),取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。
⑵多元樁可有效降低孔隙水壓力,加速土體的固結(jié)時(shí)間,并能有效消除地基的輕微液化。
⑶多元樁工藝簡(jiǎn)單,施工方便,造價(jià)較低,據(jù)推算,本工程較其它樁如CFG樁,粉噴樁等低30-50%,經(jīng)濟(jì)效益明顯。
參考文獻(xiàn):
[1]建筑地基處理技術(shù)規(guī)范JGJ79-2002
[2]地基處理技術(shù)鄭俊杰華中科技大學(xué)出版社
文章標(biāo)題:多元復(fù)合地基在工程中的應(yīng)用
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