砂桩挤密法在软弱地基工程中的应用
摘要:砂桩挤密法可使较大深度范围内的地基土挤密,与软弱土形成复合地基共同承受建筑物的荷载,从而使土的压缩性减小,变形模量增大,提高地基土垢抗剪强度和承载力。该
方法
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适用于低层建筑浅基础下的软弱地基加固处理。
关键词:砂桩挤密法.软弱地基.承载力.
在淤泥质土等软弱地基上修建民用建筑,必须进行地基处理,目前在新疆对于2-5层民用建筑,地基常用设砂垫层换填法进行加固置换,基础类型采用钢筋混凝土筏板。用这种方法设计的地基基础,工程量大,成本高,一般地基基础隐蔽部分工程费用要占到工程总投资的1/4-1/3。我们在农七师130团职工文化中心建筑工程中,采用砂桩挤密法来加固地基,其施工简单,工期短,造价低,地基基础工程费用只占工程总投资的1/5左右,取得了较好的效果。
1.砂桩挤密法加固机理
130团职工文化中心工程为三层砖混局部框架建筑,总建筑面积2400M2,占地面积800M2 ,其基础设计采用2m宽混凝土条形基础,埋深1.2m,条基下地基土为粉质粘土,建筑场地不仅地下水位高达地面以下 1.5-2.0m,且土壤呈饱和状态含水量ω=35%,液限ωL=36%,淤泥层厚度4-6m。设计采用6m宽的梅花点砂桩带进行加固处理,其桩长5m,桩距1m,桩径300mm,桩顶夯填碎石土层与砂桩复合成砂桩(图1),可发挥砂桩自身强度较高及其排水效果较好的作用。
1).通过砂桩置换,在粘土中形成大直径密实砂桩体,其加固面积约占松软土的20%左右,使砂桩与粘土形成复合地基,共同承担上部荷载,提高了地基承载力和整体稳定性。
2).建筑物上部荷载产生对砂桩的应力集中,可减少粘土的应力,从而减少地基的固结沉降量。经测试,砂桩处理淤泥质粘性土地基可减少沉降量20%-30%。
3).砂桩在粘土地基中能形成排水通道,从而加速固结速率,达到排水固结的效果。
2.砂桩设计
130团文化中心工程采用振动成桩法,砂桩设计包括以下内容。
2.1 确定砂桩直径与平面布置
根据地基土质和成桩设备,确定砂桩直径采用300mm;排列采用等边三角形或梅花形,
2.2 砂桩的间距
通过现场试验和砂桩间距不宜大于砂桩直径4倍的要求,确定桩孔间距为1m,也可采用下式计算:
s=0.95d√λcρdmax /λcρdmax-ρd (1)
式(1)中s-桩孔间距m:d-为桩孔直径;m、λc-为地基挤密后桩土的平均压实系数宜采用0.93;ρdmax-为桩间最大密度t/m3;ρd-为地基挤密前土的平均干密度t/m3,ρdmax和ρd均可由试验得到。
2.3 砂桩长度
当地基中松软土层厚度不大时,砂桩长度应穿过松软土层,当松软土层厚度大时,桩长应根据建筑地基的允许变形值来确定,砂桩处理地基深度可达5-15m。
2.4砂桩挤密地基的宽度
挤密地基宽度应超出基础的宽度,每边放宽不应少于1-3排,该工程的加固宽度采用大于1.0倍的基础宽度。
2.5砂桩孔内填砂量
可按下式计算。
1)按砂的重量计: G=APLds /1+e0.(1+0.001ω) (2)
式(2)中: G-为填砂量kn; AP-为砂桩的截面积m2; L-为砂桩的长度m; dS-为砂桩的相对密度(或叫土垢比重), 一般为2.65-2.69;ω-为砂料的含水量%。
2)按砂料的体积计,每根砂桩单位长度灌砂量为:
q=e0-ey/1+e0.A×1 (3)
式(3)中: q-为单位长度灌砂量m3;e0-为天然孔隙比;A-为每根砂桩影响面积m2。
2.6 砂桩填料
填料应先备料,一般粗粒洁净材料,包括砾砂(大于2mm粒径达25%-50%);粗砂(大于0.25mm粒径超过50%);中砂(大于0.1mm粒径超过50%)等。填料中含泥量不得大于5%。这种砂粒材料在新疆广为分布,可就地取材。130团文化中心工程在奎屯河取砂,运距短、成本低,砂粒质量高,经过筛分总用量300m3。
3. 砂桩施工
3.1 施工方法与要求
用振动成桩法,其工序和要求为:1)钢套管在地面准确定位,可用白石灰点标明;2)开动套管顶部的振动机,把套管打入土中设计深度;3)将砂料从套管上部的送料斗投入套管中;4)向上拉拔套管,边拔边振动将砂料从套管底部压出;5)振动套管振密底部砂料,并挤密周围土体。
3.2 施工质量要求
控制每根套管的灌砂量、提升的高度与速度、振动频率和时间,以保证挤密均匀和砂桩本身的连续性。
3.3 施工中应主意的问题
1)砂桩正式施工前应进行现场挤密试验,试桩数量为7-9根。如发现质量不能满足设计要求时,应调整桩的间距及填入的砂量等有关参数。
2)施工顺序按从中间向两侧进行成桩的施工顺序进行施工。
3)质量检验。(1)控制砂桩的偏差,桩位水平位移偏差应不大于一个桩管直径,桩身垂直偏差不应大于桩管长度的1.5%;(2)实际填入的砂量应大于设计值的1.1倍;(3)桩及桩间土挤密量,可采用
标准
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贯入、静力触探(Ps)或动力触探(N10、N63.5)等方法检测。检测结果若占检测总数10%以上的桩未达设计要求时,应采取加桩或其它补救措施。
4 结语
130团文化中心工程软弱土地基实测承载力标准值为50-70KPa,压缩模量为2.3-2.5MPa,无法承受设计荷载。采用档桩挤密法,在加固地基上采用条形基础,地基强度可提高2.0-2.5倍,土层压缩模量增至4.5-5.0MPa ,不仅提高了地基承载力(处理后地基承载力标准值可达fk=160KPa),而且加快了固结时间,建筑物建成后使用近3年,情况良好,获得了成功。
此项技术和施工方法在新疆2-4层低层建筑物浅基础下的地基加固处理中值得广泛应用。
浙公网安备 33021202002483