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摘要:地基土承载力不足是影响工程建设的因素之一,针对这一类型地基土,若不采取相应的处理措施,直接在其上修建建筑物,则极易出现较大规模的沉降变形、开裂等问题。因此,为了保证工程的安全及使用年限,针对承载力不足的地基土采取相应的治理措施是十分必要的。
关键词:泵站工程;泵室地基;加固处理
前言
软土地基处理方法很多,其中有些方法目前设计和施工方面仍未成熟,特别是用于大面积的地基处理还有些困难,有些方法用于实际工程造价过高,与其他方法比较不经济。目前常用的地基处理方法包括换土垫层法、强夯法、碎石桩法、桩基础、沉井基础、水泥土深层搅拌桩法。
1常见的地基基础处理方法及适用条件
1.1换土垫层法
换土垫层法是将基底附近一定深度范围内的软土清除,然后采用壤土、级配中粗砂、级配碎石土及灰土等进行分层回填压实。换土垫层法在改善地基应力分布、提高地基稳定性及减少地基沉降方面具有一定的作用。换土垫层法一般适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理,从施工难度和经济性两方面考虑,垫层厚度一般不宜超过3m。换土垫层法技术经验成熟,垫层底面宽度应满足基底应力扩散的要求。
1.2强夯法
强夯法是一种快速加固软土地基的方法,夯锤重量一般在100~600KN,落距一般10~40m,较理想的夯锤形状为圆柱加圆台组合型夯锤。夯点可采用方格形或梅花形布置,第一遍夯点间距一般为1.5~3.5倍夯锤底面直径或边长,地基处理面积一般比基础底面积外扩1~2排夯击点。影响强夯有效加固深度的因素很多,目前尚无成熟的理论计算方法,因此,强夯有效加固深度应根据现场试夯结果或已建工程经验确定。
1.3碎石桩法
松砂、软弱的粉砂、砂壤土或砂卵石地基可采用振冲法加固处理。对采用振冲法成孔的碎石桩,直径宜采用800~1200mm,桩间距可采用1.5~3m;当采用振动沉管法成桩时,直径宜采用300~600mm,桩间距不宜大于桩直径的4.5倍。振冲法处理设计目前处于半理论半经验状态,加固效果应经现场试验验证。
1.4桩基础
常见的桩基础包括钢筋混凝土预制打入桩和钻孔灌注桩。预制桩一般适用于砂土、粘性土、有承压水的粉、细砂及碎石、卵石类地基,钻孔灌注桩几乎可用于各类土的软土地基。在有承压水的地基上进行桩基础施工时,在基坑开挖时应设足够数量的降压井以降低承压水头。对于摩擦桩设计时,可按桩间土承担10%~15%的荷载、桩基础承担85%~90%的荷载考虑,在实际工程中,为安全计,往往不考虑桩间土的承载作用。
1.5沉井基础
沉井基础一般适用于上部为软土层或粉砂、細砂层,下部为硬粘土层或岩层的地基,不宜用于上部夹有蛮石、树根等杂物的松软地基或下部为顶面倾斜度较大的岩石地基。当地基存在承压水时,考虑地基抗渗稳定性和施工难度,不宜采用沉井基础。
1.6水泥土深层搅拌桩法
水泥土深层搅拌桩固化剂应选择强度等级不低于42.5级的普通硅酸盐水泥,水泥掺量可为12%~20%。干法加固深度不宜大于15m。湿法加固深度不宜大于20m,该法主要用于正常固结淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土和粘性土地基加固。
2工程概况
原泵站设计方案无法满足现状排水需求,通过现场调查,采用异地扩建泵站的方案加以处理。新建泵站位于中山科技园生活配套区东侧,官塘河右岸,距离官塘河入马汊河河口450m。距离原泵站250m,紧邻南京市江北防汛物资储备基地。主要承担园区的排涝任务,排水区面积约1.05km2,排水标准按10a一遇设计暴雨计算。
3地基处理方案比选
拟建泵站根据其荷载及变形要求,天然地基难以满足设计要求,拟考虑采用钻孔灌注桩或深层搅拌桩处理。
3.1复合地基
根据野外钻探揭露:3#孔6.8~7.4m,4#孔7.8~8.0m,5#孔8.7~9.1m,6#孔7.4~8.1m为深灰色泥炭质土,夹大量腐植质,因此本场地不宜采用深层搅拌桩,建议采用振动挤密碎石桩。振动挤密碎石桩具有提高地基土的承载力和消除可液化土液化性的特点,缺点是施工时噪音大。碎石桩加固深度可控制在10~15m,桩径为φ500mm,桩距可按1.1~1.2m等边三角形布置,置换率0.16~0.19,处理后的复合地基承载力一般可达130kPa以上。当复合地基不能满足设计要求时可采用桩基础。
3.2桩基桩型、桩径和桩端持力层
根据拟建场地工程地质条件,结合建筑物荷重特点及周边建筑经验,桩型可采用预制桩或钻孔灌注桩。预制桩具有施工工期短、施工质量较稳定的特点,缺点是桩长不容易控制,会造成截桩。1C、1D层可作为桩端持力层。桩径可选择φ400、φ500mm等。进入持力层深度不宜小于2.0d。钻孔灌注桩具有施工工艺成熟、可以克服地下硬岩土层和地下障碍物、桩径大、单桩承载力高、桩长可根据持力层的埋深现场调节等优点,缺点是施工周期长,孔内残渣不易控制,施工时泥浆易污染周围环境。1C、1D层可作为桩端持力层。桩径可选择φ600、φ800mm等。进入持力层深度不宜小于2.0m。
3.3方案比选
适合本工程的方案较多,且根据岩土勘察报告,本场地不宜采用深层搅拌桩;预制桩施工机械较大,进场困难;钻孔灌注桩方案具有施工过程噪音低、对周围影响小、施工安全性好等诸多优点,且处理效果好、地基沉降控制好、施工占地少,因此钻孔灌注桩方案较适合本工程。根据建筑物位置处土层分布及构筑物地基承载要求,采用直径0.6m的钻孔灌注桩对泵(闸)室、扶壁挡墙2及闸门井进行处理,桩长12m。
4结论
(1)排上圩泵站土层厚度大,承载力较低,无法承担上部荷载。通过对比复合地基、预应力管桩、钻孔灌注桩等方案,采取钻孔灌注桩具有施工简便、适应性强等优势。(2)通过数值模拟分析,加固后的地基沉降量不大于40mm,上部荷载整体沉降量较小,满足相关要求。(3)桩土应力比、桩土沉降差随着上部泵站施工呈现动态变化,随着施工进度,桩土应力比、沉降差不断增大,施工完成时达到最大值,之后出现减小趋势。
参考文献
[1]邓少梅.软土地基沉降引起的桥梁病害原因分析[J].公路交通科技(应用技术版),2020,16(10):186-189.
[2]朱彦博,陈树培,石秀峰,等.考虑群桩效应的加筋碎石桩复合地基沉降比计算公式[J].铁道建筑,2020,60(2):86-90.
关键词:泵站工程;泵室地基;加固处理
前言
软土地基处理方法很多,其中有些方法目前设计和施工方面仍未成熟,特别是用于大面积的地基处理还有些困难,有些方法用于实际工程造价过高,与其他方法比较不经济。目前常用的地基处理方法包括换土垫层法、强夯法、碎石桩法、桩基础、沉井基础、水泥土深层搅拌桩法。
1常见的地基基础处理方法及适用条件
1.1换土垫层法
换土垫层法是将基底附近一定深度范围内的软土清除,然后采用壤土、级配中粗砂、级配碎石土及灰土等进行分层回填压实。换土垫层法在改善地基应力分布、提高地基稳定性及减少地基沉降方面具有一定的作用。换土垫层法一般适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理,从施工难度和经济性两方面考虑,垫层厚度一般不宜超过3m。换土垫层法技术经验成熟,垫层底面宽度应满足基底应力扩散的要求。
1.2强夯法
强夯法是一种快速加固软土地基的方法,夯锤重量一般在100~600KN,落距一般10~40m,较理想的夯锤形状为圆柱加圆台组合型夯锤。夯点可采用方格形或梅花形布置,第一遍夯点间距一般为1.5~3.5倍夯锤底面直径或边长,地基处理面积一般比基础底面积外扩1~2排夯击点。影响强夯有效加固深度的因素很多,目前尚无成熟的理论计算方法,因此,强夯有效加固深度应根据现场试夯结果或已建工程经验确定。
1.3碎石桩法
松砂、软弱的粉砂、砂壤土或砂卵石地基可采用振冲法加固处理。对采用振冲法成孔的碎石桩,直径宜采用800~1200mm,桩间距可采用1.5~3m;当采用振动沉管法成桩时,直径宜采用300~600mm,桩间距不宜大于桩直径的4.5倍。振冲法处理设计目前处于半理论半经验状态,加固效果应经现场试验验证。
1.4桩基础
常见的桩基础包括钢筋混凝土预制打入桩和钻孔灌注桩。预制桩一般适用于砂土、粘性土、有承压水的粉、细砂及碎石、卵石类地基,钻孔灌注桩几乎可用于各类土的软土地基。在有承压水的地基上进行桩基础施工时,在基坑开挖时应设足够数量的降压井以降低承压水头。对于摩擦桩设计时,可按桩间土承担10%~15%的荷载、桩基础承担85%~90%的荷载考虑,在实际工程中,为安全计,往往不考虑桩间土的承载作用。
1.5沉井基础
沉井基础一般适用于上部为软土层或粉砂、細砂层,下部为硬粘土层或岩层的地基,不宜用于上部夹有蛮石、树根等杂物的松软地基或下部为顶面倾斜度较大的岩石地基。当地基存在承压水时,考虑地基抗渗稳定性和施工难度,不宜采用沉井基础。
1.6水泥土深层搅拌桩法
水泥土深层搅拌桩固化剂应选择强度等级不低于42.5级的普通硅酸盐水泥,水泥掺量可为12%~20%。干法加固深度不宜大于15m。湿法加固深度不宜大于20m,该法主要用于正常固结淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土和粘性土地基加固。
2工程概况
原泵站设计方案无法满足现状排水需求,通过现场调查,采用异地扩建泵站的方案加以处理。新建泵站位于中山科技园生活配套区东侧,官塘河右岸,距离官塘河入马汊河河口450m。距离原泵站250m,紧邻南京市江北防汛物资储备基地。主要承担园区的排涝任务,排水区面积约1.05km2,排水标准按10a一遇设计暴雨计算。
3地基处理方案比选
拟建泵站根据其荷载及变形要求,天然地基难以满足设计要求,拟考虑采用钻孔灌注桩或深层搅拌桩处理。
3.1复合地基
根据野外钻探揭露:3#孔6.8~7.4m,4#孔7.8~8.0m,5#孔8.7~9.1m,6#孔7.4~8.1m为深灰色泥炭质土,夹大量腐植质,因此本场地不宜采用深层搅拌桩,建议采用振动挤密碎石桩。振动挤密碎石桩具有提高地基土的承载力和消除可液化土液化性的特点,缺点是施工时噪音大。碎石桩加固深度可控制在10~15m,桩径为φ500mm,桩距可按1.1~1.2m等边三角形布置,置换率0.16~0.19,处理后的复合地基承载力一般可达130kPa以上。当复合地基不能满足设计要求时可采用桩基础。
3.2桩基桩型、桩径和桩端持力层
根据拟建场地工程地质条件,结合建筑物荷重特点及周边建筑经验,桩型可采用预制桩或钻孔灌注桩。预制桩具有施工工期短、施工质量较稳定的特点,缺点是桩长不容易控制,会造成截桩。1C、1D层可作为桩端持力层。桩径可选择φ400、φ500mm等。进入持力层深度不宜小于2.0d。钻孔灌注桩具有施工工艺成熟、可以克服地下硬岩土层和地下障碍物、桩径大、单桩承载力高、桩长可根据持力层的埋深现场调节等优点,缺点是施工周期长,孔内残渣不易控制,施工时泥浆易污染周围环境。1C、1D层可作为桩端持力层。桩径可选择φ600、φ800mm等。进入持力层深度不宜小于2.0m。
3.3方案比选
适合本工程的方案较多,且根据岩土勘察报告,本场地不宜采用深层搅拌桩;预制桩施工机械较大,进场困难;钻孔灌注桩方案具有施工过程噪音低、对周围影响小、施工安全性好等诸多优点,且处理效果好、地基沉降控制好、施工占地少,因此钻孔灌注桩方案较适合本工程。根据建筑物位置处土层分布及构筑物地基承载要求,采用直径0.6m的钻孔灌注桩对泵(闸)室、扶壁挡墙2及闸门井进行处理,桩长12m。
4结论
(1)排上圩泵站土层厚度大,承载力较低,无法承担上部荷载。通过对比复合地基、预应力管桩、钻孔灌注桩等方案,采取钻孔灌注桩具有施工简便、适应性强等优势。(2)通过数值模拟分析,加固后的地基沉降量不大于40mm,上部荷载整体沉降量较小,满足相关要求。(3)桩土应力比、桩土沉降差随着上部泵站施工呈现动态变化,随着施工进度,桩土应力比、沉降差不断增大,施工完成时达到最大值,之后出现减小趋势。
参考文献
[1]邓少梅.软土地基沉降引起的桥梁病害原因分析[J].公路交通科技(应用技术版),2020,16(10):186-189.
[2]朱彦博,陈树培,石秀峰,等.考虑群桩效应的加筋碎石桩复合地基沉降比计算公式[J].铁道建筑,2020,60(2):86-90.