混凝土置换桩在软质岩层地基处理中的应用__墨水学术,论文发表,发

所属栏目：化工论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:193

副标题#e#摘要本文通过混凝土置换桩地基处理技术在成都地区软质岩层中的工程实践，介绍了混凝土置换桩的适用条件、加固机理及地基的承载力分析。实践表明，该地基处理技术具有施工方便、地基承载力高、施工质量易控制、工程费用低等优点，为成都地区同类地基处理工程的设计和施工提供了借鉴。
　　关键词混凝土置换桩软质岩层地基处理承载力
　　
　　
　　1    前言
　　近年来，随着城市建设的快速发展，复合地基解工程应用发展很快，新的复合地基形式在不断出现，如：“渣土桩”复合地基、“钢渣桩”复合地基、长短桩复合地基，以及在刚性基础下设置柔性垫层等[1]，同时，复合地基的施工工艺也在不断更新，复合地基技术的推广已经产生了良好的经济效益和社会效益，但随着高层和超高层建筑的不断出现，以前的复合地基承载力已不能满足它的设计要求。
　　由于成都地区的地层结构较为特殊，强风化泥岩属软质岩层，其承载力特征值约为350kPa，压缩模量约为20MPa。而30层以上的高层和超高层建筑设计要求经处理后的地基承载力特征值不小于900kPa，压缩模量不低于45MPa，无论是承载力还是压缩模量，强风化泥岩无法满足上部荷载要求。因此，采用混凝土置换桩地基处理技术对强风化软质岩层进行处理。该项工程技术具有施工方便、单桩承载力高、施工质量易控制、工程费用低等优点，对成都地区的建筑地基处理方法的改进起到了一定的推动作用，随着这项技术的推广，经济和社会效益将逐渐显现。
　　2    适用条件和加固机理
　　2.1    适用条件
　　使用该处理方法的建筑物必须具有以下特点：（1）在成都地区修建的30~48层的高层建筑；（2）地下室设计为3~5层；（3）对持力层承载力要求在800kPa~1000kPa；（4）强风化软质岩层的承载力不能满足设计要求。
　　由于这些特点，使得建筑物基础设计方案的选择成为一大难题。为此，采用混凝土置换桩地基处理技术，解决了成都地区的这一技术难题，提高了桩端承载力，降低了工程造价，缩短了工期，保证了工程的质量和安全。
　　2.2加固机理分析
　　该处理方法采用人工挖孔的方式，将不能满足地基承载力设计要求的强风化软质岩层进行清除，用符合设计强度要求的素混凝土进行置换，使处理后的地基能满足地基承载力的设计要求。
　　3    工程实例与检测分析
　　3.1工程实例
　　成都某工程包括十栋住宅（地上45～47层、地下2层）、地下车库（2层）。采用框剪结构，筏板基础，基础埋深约-12.60m，±0.000相当于绝对标高约484.95m。在建的十栋高层建筑荷重较大及地下室埋藏较深是本工程建筑物的主要特点，因此，对地基强度及变形要求较高。
　　根据地勘报告资料，场地内地层至上而下分布有：①杂填土，层厚0.30～2.30m。②素填土，层厚约1.5～3.20m。③粉土，层厚0.70～2.90m。④细砂，层厚0.30～2.00m。⑤中砂，层厚0.70～2.20m。⑥卵石，层厚0.60～8.00m。⑦)强风化泥岩，层厚0.60～4.90m。⑧中风化泥岩，层顶标高为457.31～464.45m。⑨泥质石膏岩，顶面埋深一般26.30～29.00m,标高453.85～456.68m，该层未揭穿。场地地下水为孔隙潜水，砂、卵石层为含水层，渗透系数K=16m/d。下部泥岩为隔水层，地下水不发育，该场地地下水对建筑材料不具腐蚀性。据成都地区区域水文地质资料，预计丰水期会上升2.00左右。
　　根据其岩土工程详细勘察报告揭露，建筑物基础底或基础底一定范围内存在较厚的强风化泥岩（包括强风化和中等风化互层），强风化泥岩承载力特征值为350kPa，压缩模量为20MPa，无论是承载力还是压缩模量，强风化泥岩无法满足上部荷载要求，需对该层进行加固处理。而设计要求经处理后的复合地基单桩承载力特征#p#副标题#e#值不小于4500kPa，中风化泥岩层桩侧极限摩擦阻力特征值不低于100kPa。由于上部荷载要求地基承载力高，若采用以前的复合地基处理方式，则地基承载力不能满足设计要求，若采用桩基础，则成本又太高。因此，在综合考虑这两方面的情况下，提出了混凝土置换桩的概念。本工程设计在保证满足承载力和变形要求的原则下采用混凝土置换桩地基处理方案，依照规范公式计算[2][3]，设计有效桩径为1500mm，桩长不小于12500mm，在建筑物基础内采用等边三角形满堂布置，桩间距为3000mm，且桩端进入中等风化泥岩深度不小于300mm，成桩高度宜比桩顶设计标高高出100～200mm，桩身为素混凝土,褥垫层为C10的混凝土垫层。经计算，将中风化岩层作为持力层后，单桩承载力特征值应大于4500kPa，桩体强度为C20。
　　3.2检测方案及成果分析
　　根据设计要求，由于本工程单桩承载力特征值不低于4500kPa，地基承载力特征值不小于900kPa，桩间地基土（天然地基，密实卵石层）承载力特征值不低于800kPa，设计桩径为1500mm，采用静载的检测方案存在很多困难，根据专家组的评审意见，采用对地基设计计算参数进行检测，根据检测结果复核处理方案的可靠性。具体检测内容为：
　　（1）采用深层平板载荷试检测中风化泥岩的桩端端阻力特征值；
　　（2）采用桩侧摩阻力试验检测桩侧摩阻力特征值；
　　（3）采用浅层平板载荷试检测桩间地基土（天然地基，密实卵石层）承载力特征值；
　　（4）采用低应变反射波试验检测桩身完整性。
　　为了对地基设计计算参数进行复核，检验施工质量，便于分析研究，该工程在4个试验点进行深层平板载荷试和桩侧摩阻力试验、在3个试验点进行浅层平板载荷试，检测成果分别见图1、图2、图3。
　　
　　图1深层平板载荷试验
　　 
　　
　　图3浅层平板载荷试验
　　从图1可以看出，混凝土置换桩的桩端极限端阻力很高，达到了5000kPa，且最大沉降为22.342mm；从图2可以看出，混凝土置换桩桩侧的极限侧阻力可达120kPa，累积位移为28.908mm.；从图3可以看出，混凝土置换桩桩间地基土（天然地基，密实卵石层）承载力特征值达到了840kPa，最大累积沉降为19.525mm；
　　综合比较，桩端端阻力特征值、桩侧的侧阻力特征值和桩间地基土（天然地基，密实卵石层）承载力特征值均满足上部结构设计的地基承载力要求；桩端端阻力特征值比桩侧的侧阻力特征值和桩间地基土承载力特征值大得多，说明在竖向极限荷载的作用下，桩顶荷载大部分由桩端端阻力承受，桩间土承担其中的小部分，而桩侧摩阻力相对桩端端阻力而言非常小；在竖向极限荷载的作用下，桩的累积位移量仅为22.342mm，说明其沉降很小，完全满足建筑物沉降变形要求。
　　此外，对抽取总桩数的10%的桩进行低应变反射波试验成果表明，本工程所抽的31根桩中除3根为II类桩外，其余均为I类桩，表明桩身完整性良好，进一步证明了该地基处理技术的可行性。
　　4    结论
　　（1）经混凝土置换桩处理后的地基承载力显著提高，实际检测测得的桩端极限端阻力大于设计计算要求的单桩极限承载力特征值，说明软质岩层在经混凝土置换桩处理后的地基承载力完全能满足设计要求。
　　（2）针对成都地区特殊的地质构造，混凝土置换桩地基处理技术弥补了其它复合地基对强风化软质岩层进行加固的局限，显著提高了地基的承载力，同时又有施工方便、施工质量易控制、单桩承载力高、工程费用低等优点，经济效益明显。
　　（3）从该工程检测成果来看，复合地基承载力提高幅度大，均匀性好，沉降量小，沉降稳定快，桩身质量容易得到控制。
　　
　　参考文献
　　[1]龚晓南.复合地基理论及工程应用(第二版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2007.
　　[2]JGJ79-2002建筑地基处理技术规范#p#副标题#e#[S].
　　[3]JGJ94-2008建筑桩基技术规范[S].