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深層攪拌樁基復(fù)合基礎(chǔ)的應(yīng)用
隨著社會的發(fā)展,建筑行業(yè)的突飛猛進(jìn),各類形式的建筑相應(yīng)而生,但另一方面由于國家的土地資源的緊缺,需對現(xiàn)有的土地進(jìn)行充分而又合理的利用,因此地基處理在目前的建筑市場中被廣泛的運(yùn)用,現(xiàn)舉例說明本人的一個實(shí)例經(jīng)驗(yàn)。
某大型商貿(mào)城以三、四層的商鋪為主,局部地區(qū)達(dá)到七層,根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告:緊靠場地的東南邊為某一客運(yùn)中心,為人口流動集中地;場地以南為煤氣輸送管道從地質(zhì)資料上看部分地區(qū)素填層及淤泥層較厚,均在7m左右。從本次對客運(yùn)中心以北場地基強(qiáng)夯施工來看,對客運(yùn)中心影響明顯,因此需對該部分的地基采取相應(yīng)的處理措施。現(xiàn)提出以下兩種處理方案進(jìn)行比較。
方案一:采用置換法,將地基中的淤泥全部挖除,置換成砂石或灰土墊層,并分層夯實(shí),達(dá)到所需的設(shè)計(jì)強(qiáng)度。但由于該淤泥土層深達(dá)7米,挖填的過程中勢必采取相應(yīng)的護(hù)壁措施,否則將對附近相鄰建筑物的地基造成影響。根據(jù)計(jì)算,不論采用何種基坑支護(hù)措施,由于其計(jì)算深度較大,其經(jīng)濟(jì)成本都將大大提高。但由于工程工期緊,如采用置換法,勢必將工程的工期拖延加長。
方案二:采用振沖法,使填料在振沖器的水平振動力作用下擠向孔壁的軟土中,從而使樁體直徑擴(kuò)大,當(dāng)這一擠入力與土的阻力平衡時,樁徑不再擴(kuò)大。該方法施工工藝簡單,由于現(xiàn)場的山石較多,可就地取材,較為經(jīng)濟(jì)合理。但如果土質(zhì)越軟,會使抵抗填料擠入的阻力越小,造成的樁體就越粗。實(shí)踐中通過試樁表明,局部地區(qū)原土的強(qiáng)度過于低弱,以致土的阻力始終不能平衡使填料擠入孔壁的力,始終不能形成樁體。
方案三:采用水泥土深層攪拌法,在需要加強(qiáng)處理的地基上施工深層攪拌樁,使復(fù)合地基的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。該方法為直接在現(xiàn)有場地上施工,對施工環(huán)境要求簡單。該工藝在當(dāng)?shù)剌^為成熟,施工質(zhì)量有保證,施工的工期相對較短,且經(jīng)濟(jì)成本也不高。由于該施工場地地處郊區(qū),建筑物稀少,附近僅有一個客運(yùn)站,因此談不上施工對環(huán)境的噪音影響。
故綜上所述,采取方案三較好?;A(chǔ)處理擬采用深層攪拌樁復(fù)合地基,并對復(fù)合地基的承載力設(shè)計(jì)值進(jìn)行復(fù)核。
一、地基承載力特征值的復(fù)核
基礎(chǔ)形式及各土層承載力標(biāo)準(zhǔn)值一覽表
深層攪拌樁樁端天然地基土承載力標(biāo)準(zhǔn)值(qp)kpa
樁周摩擦力值(qs)kpa
備注
素填土
95
10
僅限于分層碾壓的素填土和車站以北的素填土
耕植土
105
10
淤泥質(zhì)土
60
5
粘土
170
15
(一)技術(shù)要求
復(fù)合地基承載力:200kpa
本計(jì)算采用逆推法,即在確定承載力的前提下倒算樁長。
(二)設(shè)定參數(shù)
1、樁徑:50cm
2、由于復(fù)合地基承載力要求取置換率 ac=19.6%
3、水泥摻入比為18%
(三)單樁承載力設(shè)計(jì)值的計(jì)算
1、單樁承載力
pa=[(Rsp-ηRs)/ac+ηRs]×A
Rsp—復(fù)合地基承載力(200kpa)
Rs—樁間土天然地基承載力(95kpa)
ac—置換率(19.6%)
η—樁間土折減系數(shù)(0.5)
A—樁截面積(0.196m2)
則pa =[(200-0.5×95)/0.196+0.5×95]×0.196=161.8kN
取pa =170kN
2、加固深度(樁長)計(jì)算
根據(jù)勘察報(bào)告,場地軟土層包含:
a.上層回填土厚6.4m,減去基礎(chǔ)埋深后為5m,摩阻系數(shù)為10kpa;
b.耕作土層厚0.6m,摩阻系數(shù)10kpa;
c.粘土層厚5.3m,摩阻系數(shù)15kpa
d.細(xì)砂層厚0.5m,摩阻系數(shù)25kpa。
以摩擦樁計(jì),樁進(jìn)入粘土層為χm深,則單樁承載力
pa =1.57×(5×10+0.6×10+15χ)=170
故 χ=3.81m
因此推算有效樁長為5+0.6+3.81=9.42m
預(yù)留樁頭另加50cm,則實(shí)際施工樁長取10m,另加固深度考慮基礎(chǔ)埋深加1m,為11m。
綜上所述,取樁長10m,加固深度1~11m,置換率為19.6%,即每平方米1根樁。
二、施工要求
1、深層攪拌法施工的場地應(yīng)先平整,清除樁位處地上、地下一切障礙物(包括大塊石、樹根和生活垃圾等)。場地低洼時應(yīng)回填粘性土料,不得回填雜填土,基礎(chǔ)底面以上宜預(yù)留500mm厚的土層。攪拌樁施工到地面,開挖基坑時,應(yīng)將上部質(zhì)量較差的樁段挖去。
2、深層攪拌施工按下列步驟進(jìn)行:
(1)深層攪拌機(jī)械就位
深層攪拌機(jī)到達(dá)指定樁位,對中。當(dāng)?shù)孛嫫鸱黄綍r,應(yīng)調(diào)整機(jī)身,使設(shè)備保持水平,攪拌軸呈鉛直狀態(tài)。
(2)預(yù)攪下沉
啟動攪拌機(jī)電機(jī),放松起重機(jī)鋼絲繩,使攪拌機(jī)沿導(dǎo)向架攪拌切土下沉,下沉速度可由電機(jī)的電流監(jiān)測表控制。工作電流不應(yīng)大于額定值。如果下沉速度太慢,可從輸漿系統(tǒng)補(bǔ)給清水以利鉆進(jìn)。在深層攪拌機(jī)預(yù)攪下沉的同時,即開始按設(shè)計(jì)確定的配合比拌制水泥漿,待壓漿前將水泥漿倒入集料斗中。
(3)噴漿攪拌提升
深層攪拌機(jī)下沉到達(dá)設(shè)計(jì)深度后,開啟灰漿泵待漿液到達(dá)噴漿口,在按設(shè)計(jì)確定的提升速度,邊噴漿,邊提升。
(4)重復(fù)攪拌下沉
(5)重復(fù)攪拌提升直至孔口
深層攪拌機(jī)提升至設(shè)計(jì)頂面標(biāo)高時,關(guān)閉灰漿泵,集料斗中的水泥漿應(yīng)正好排空。為使軟土和水泥漿攪拌均勻,可再次將攪拌機(jī)邊旋轉(zhuǎn)邊沉入土中,至設(shè)計(jì)要求深度后在將攪拌機(jī)提升出地面。
(6)關(guān)閉攪拌機(jī)械
向集料斗中注入適量清水,開啟灰漿泵,清洗全部管線路中殘存的水泥漿,直至基本干凈。并將粘附在攪拌頭的泥土清洗干凈,然后移位。
3、施工前應(yīng)標(biāo)定深層攪拌機(jī)械的灰漿泵輸漿量、灰漿經(jīng)輸漿管到達(dá)攪拌機(jī)噴漿口的時間和起吊設(shè)備提升速度等施工參數(shù),并根據(jù)設(shè)計(jì)要求通過成樁實(shí)驗(yàn),確定攪拌樁的配比和施工工藝。
4、施工使用的固化劑和外摻劑必須通過加固土室內(nèi)試驗(yàn)檢驗(yàn)方能使用。固化劑漿液應(yīng)嚴(yán)格按預(yù)定的配比拌制。制備好的漿液不得離析,泵送必須連續(xù),拌制漿液的罐數(shù)、固化劑與外摻劑的用量以及泵送漿液的時間等應(yīng)有專人記錄。
5、應(yīng)保證起吊設(shè)備的平整度和導(dǎo)向架的垂直度,攪拌樁的垂直度偏差不得超過1.5%,樁位偏差不得大于50mm。
6、攪拌機(jī)預(yù)攪下沉?xí)r不宜沖水,當(dāng)遇到較硬土層下沉太慢時,方可適量沖水,但應(yīng)考慮沖水成樁對樁身強(qiáng)度的影響。
7、攪拌機(jī)噴漿提升的速度和次數(shù)必須符合施工工藝的要求,應(yīng)有專人記錄攪拌機(jī)每米下沉或提升的時間,深度記錄誤差不得大于50mm,時間記錄誤差不得大于5s,施工中發(fā)現(xiàn)的問題及處理情況均應(yīng)注明。
三、質(zhì)量檢驗(yàn)
1、施工過程中應(yīng)隨時檢查施工記錄,并對每根樁進(jìn)行質(zhì)量評定。對于不合格的樁應(yīng)根據(jù)其位置和數(shù)量等具體情況,分別采取補(bǔ)樁或加強(qiáng)鄰樁等措施。
2、攪拌樁應(yīng)在成樁后7d內(nèi)用輕便觸探器鉆取樁身加固土樣,觀察攪拌均勻程度,同時根據(jù)輕便觸探擊數(shù)用對比法判斷樁身強(qiáng)度。檢驗(yàn)樁的數(shù)量應(yīng)不少于已完成樁數(shù)的2%。
3、在下列情況下尚應(yīng)進(jìn)行取樣、單樁載荷試驗(yàn)或開挖檢驗(yàn):
(1)經(jīng)觸探檢驗(yàn)對樁身強(qiáng)度有懷疑的樁應(yīng)鉆取樁身芯樣。制成試塊并測定樁身強(qiáng)度;
(2)場地復(fù)雜或施工有問題的樁應(yīng)進(jìn)行單樁載荷試驗(yàn),檢驗(yàn)其承載力;
(3)對相鄰樁搭接要求嚴(yán)格的情況下,應(yīng)在樁養(yǎng)護(hù)到一定齡期時選取數(shù)根樁體進(jìn)行開挖,檢查樁頂部分外觀質(zhì)量。
4、基槽開挖后,應(yīng)檢驗(yàn)樁位、樁數(shù)與樁頂質(zhì)量,如不符合規(guī)定要求,應(yīng)采取有效補(bǔ)救措施。
四、結(jié)語
本工程的難點(diǎn)在于淤泥的分布廣,厚度大,但不能影響臨近的客運(yùn)站的正常運(yùn)作,且工程的工期要求緊迫。故在大面積施工前,先進(jìn)行了單樁試噴及承載力檢驗(yàn)試驗(yàn),其結(jié)果顯示達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求,且樁身的質(zhì)量良好。該工程主體竣工后半年內(nèi),未發(fā)現(xiàn)有不均勻沉降的現(xiàn)象。證明了該深層攪拌樁復(fù)合地基處理方式的施工質(zhì)量良好,滿足設(shè)計(jì)的要求,有效達(dá)到了地基加固的目的,為主體結(jié)構(gòu)創(chuàng)造了良好的施工條件,確保了施工總體進(jìn)度,受到了業(yè)主的高度評價,創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。
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