第36卷 总第157期
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2010年10月
某住宅小区水泥土搅拌桩复合地基的应用
何柳青,张海涛
(机械工业第六设计研究院,河南郑州 450007)
摘 要:在软土地区,基础工程设计显得尤其重要。本文以濮阳某住宅楼为例论述水泥土搅拌桩复合地基在软土地区的工程应用,通过简述水泥土搅拌桩复合地基的设计原理,结合实际工程,从工程地质情况、基础方案的确定、试桩、计算、桩基检测等方面证明了水泥土搅拌桩复合地基在软土地区工程应用中的适用性和优点。 关键词:水泥土搅拌法;地基处理;水泥土搅拌桩复合地基;载荷试验 中图分类号:TU753文献标识码:B
文章编号:1672-4011(2010)05-0045-02
单层荷载标准组合按1610kPa,基础埋深210m,条形基础线荷载35010kN/m,估算基底压力14110kPa。
表1
土层编号及名称
①粉土夹粉质粘土②粉土③淤泥质土④粉质粘土⑤粉土⑥粉质粘土⑦粉土夹粉质粘土⑧粉质粘土⑧-1粉土⑨粉砂
土层厚度
(m)
fak(kPa)Es(kPa)qsi(kPa)qp(kPa)018～114018～219314～516015～115016～310110～210215～415015～614017～517118～710
11013090110140120150130150180
516810315410910416101251210151615
10101210710910121011101510131014101810
1201015010130101501018010
1 基本原理
水泥土搅拌法分为深层搅拌法(湿法)和粉体喷搅法(干法),它适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、粘性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。它是利用水泥作为固化剂通过特制的搅拌机械,就地将软土和固化剂强制搅拌,使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥加固土,从而提高地基土强度和增大变形模量。水泥加固土的基本原理是基于水泥加固土的物理化学反应,它与混凝土硬化机理不同。由于水泥掺量少,水泥是在具有一定活性介质———地基土的围绕下进行反应,硬化速度较慢,且作用复杂,水泥水解和水化生成各种水化合物后,有的又发生离子交换和团粒化作用以及凝硬反应,使水泥土土体强度大大提高。
311 天然地基方案
若采用天然地基,基础埋深210m,以第②层粉土为持力层(局部以第①层粉土夹粉质粘土为持力层)。由于人工水渠和池塘深均约410m,应将人工水渠和池塘的底部淤泥清理干净和把局部第①层粉土夹粉质粘土挖除,采用素土分层碾压至设计标高,压实系数不小于0195,素土垫层的承载力特征值应不小于11010kPa。
31111 采用天然地基下的柱下条形基础
天然地基承载力验算。
第②层粉土经修正后承载力特征值:
fa=fak+ηbλ(b-310)+ηdλm(d-015)
=11010+013×1810×(310-310)+115×1810×(115-015)=13710kPa
fa=13710kPa 本工程为濮阳某住宅小区项目,位于濮阳市濮阳县。 拟建建筑物为并排6栋六层单元式住宅,其中一层为商业服务网点(层高319m),二至六层为住宅(层高均为310m),结构类型为底层框架—抗震墙结构。工程地基基础设计等级为丙级,采用水泥土搅拌桩复合地基。本工程场地地貌为黄河古高漫滩与古泛流平原之间的古低漫滩浅平洼地,是黄河多次泛滥改道之场所,地貌单元区域上属于黄河中下游冲洪淤积平原。场地现有一条人工水渠自西向东贯穿6栋拟建建筑物,该人工水渠宽约1010m,深约410m;另外场地局部有两个废旧池塘,深约410m。本场地土类型为中软场地土,建筑场地类别为Ⅲ类,设计特征周期0145s。由于浅部土层多为新近沉积的软弱土层,判定本场地属建筑抗震不利地段。本场地地下水位埋深1513～1617m,属第四系松散岩类孔隙潜水,地基土不具液化性。 根据岩土勘察报告提供的野外钻探揭示、原位测试以及土工试验等结果,勘探孔揭露2010m深度范围内土层的物理力学特性简述如表1。 # 3 基础方案的确定(以6楼为例) 柱下条形基础不满足要求。 31112 采用天然地基下的柱下梁板式筏形基础 (1)天然地基承载力验算。 第②层粉土经深度修正后承载力特征值:fa=fak+ηbλ(b-310)+ηdλm(d-015) =11010+013×1810×(610-310)+115×1810×(115-015)=15312kPa fa=15312kPa>Pk=14110kPa,天然地基承载力满足。 (2)软弱下卧层强度验算。由于存在软弱下卧层第③ 层淤泥质土,应进行软弱下卧层强度验算。第③层淤泥质土层顶埋深314m,第③层淤泥质土层经深度修正后承载力特征值: faz=fak+ηdγ1810×(314-015)m(d-015)=90+110×=14212kPa γPcz=314=6112kPamh=1810× Pz=Pk-Pc=14110-1810×2=10510kPa(不考虑应力扩 本工程采用现浇钢筋混凝土柱下条形基础,上部结构散) ・46 ・2010年10月 Pcz+Pz=6112+15010=16612kPa>faz=14212kPa,软弱 2010年 第5期 第36卷 总第157期 水泥土配比相同的室内加固土试块的抗压强度平均值为: fcu=210MPa。 ηfcuAp=013×210×103×01196=11716kNRa= 两者比较,Ra取低值,即Ra=11716kN。 512 复合地基承载力特征值fspk计算 fspk=m RaAp +β(1-m)fsk 下卧层强度不满足,故柱下梁板式筏形基础不满足要求。312 水泥土搅拌桩复合地基方案 根据建筑物的荷载条件和场地地层条件,可采用水泥土搅拌桩复合地基。基础形式采用柱下条形基础,基础埋深按210m考虑,以第⑦层粉土夹粉质粘土层为桩端持力层。设计桩径为500mm,入土深度1110m,有效桩长910m。由于人工水渠和池塘深均约410m,应将人工水渠和池塘的底部淤泥清理干净,采用素土分层碾压至设计标高,压实系数不小于0195,素土垫层的承载力特征值应不小于11010kPa。 若桩间土承载力特征值fsk取9010kPa,β取014,根据上式估算复合地基承载力见表2。 表2 复合地基承载力特征值(kPa) 17010 布桩方式正方形 桩径 (mm) 置换率 (m) 桩间距 (m) 4 水泥土搅拌桩复合地基试桩试验 根据规范要求,本工程在水泥土搅拌桩复合地基施工前进行了试桩试验。桩径为500mm,正方形布桩,桩间距019m,入土深度1110m,有效桩长910m。本场地地下水位埋深1513～1617m,2010m深度范围内土层的含水量均小于30%。施工时应采用深层搅拌法(湿法),固化剂选用 3215级普通硅酸盐水泥,水泥掺量为被加固湿土质量的14%,水灰比为0151,现场试桩主要结论如下。411 桩身完整性(浅部开挖+轻型动力触探(N10))500012420190 6 水泥土搅拌桩复合地基检测 水泥土搅拌桩地基竣工验收时,承载力检测采用复合地基载荷试验和单桩载荷试验双控制,以确保安全度。 (1)桩身完整性(浅部开挖+轻型动力触探(N10))。本次桩总数1115根,共检测56根。其结果如下:Ⅰ类桩(完整桩)50根;Ⅱ类桩(基本完整桩)6根;Ⅲ类桩(缺陷桩)0根;Ⅳ类桩(严重缺陷桩)0根。 (2)单桩竖向承载力特征值Ra(单桩载荷试验)。根据12根单桩载荷试验结果,本工程的单桩竖向承载力特征值为Ra=12510kPa。 (3)复合地基承载力特征值fspk(复合地基载荷试验)。根据12点复合地基载荷试验结果,本工程的复合地基承载力特征值fspk=18810kPa。 本次试桩总数3根,共检测3根。其结果为:Ⅰ类桩(完整桩)3根;Ⅱ类桩(基本完整桩)0根;Ⅲ类桩(缺陷桩)0根;Ⅳ类桩(严重缺陷桩)0根。412 单桩竖向承载力特征值Ra(单桩载荷试验) 根据3根单桩载荷试验结果,本工程试桩的单桩竖向承载力特征值为Ra=12310kPa。 413 复合地基承载力特征值fspk(复合地基载荷试验) 根据3点复合地基载荷试验结果,本工程试桩的复合地基承载力特征值fspk=185kPa。 7 结 语 水泥土搅拌桩复合地基具有取材方便、施工方便、施工质量易控制、经济效益明显等优点,在软土地区的地基处理中得到了广泛的应用。[ID:6140] 参考文献: [1] GB50007-2002,建筑地基基础设计规范[S].北京:中国建筑 5 水泥土搅拌桩复合地基计算 511 单桩竖向承载力特征值Ra计算 2 桩径D=500mm,周长μp=1157m,截面积Ap=01916m n Ra=up ∑q i=1 sii l+αqpAp 工业出版社,2002. [2] JGJ79-2002,建筑地基处理技术规范[S].北京:中国建筑工 =1157×(1210×018+710×510+9×112+12×112+11×110)+012×150×01196=13217kN 业出版社,2002. [3] GB50011-2001,建筑抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业 根据经验,当水泥掺入比为13～15%时,与搅拌桩桩身出版社,2008. 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容