振冲碎石桩加固高层框架结构建筑物下可液化地基

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振冲碎石桩加固高层框架结构建筑物下可液化地基XXXXXX（XXXXXXXXXXXXXXXXXX）摘要：振冲碎石桩法通过采用振冲法在地基中以设置碎石桩加固地基，从工程实践表明，由于天然地基土体相对密度提高幅度很大，可有效提高地基承载力。有时可不用填碎石，只通过振冲挤密就可使砂性土密实，达到加固地基的目的。本文通过结合工程实例对该软基处理技术进行深入探讨，表明该技术的可行性。关键词：地基处理；碎石桩；振冲施工法1．工程概况某交通大厦位于市中心的一个杂填土场地上，场地平坦而地面下地下水十分发育，静止水位距地面仅o．70—1．40M。场地土自上而下分布为：(1)杂填土；厚0.7—1.7m;(2)新近沉积粉土：厚度0.3—1.5m；褐黄色，饱和，可塑~软塑，结构性差，质地较软。w＝22．5％，y＝19．2kN／m3，e=0.717，IP=6．82、Sr=87.3%、Es(1—2)=3．92MPa，地基承载力标难值为80kPa；(3)细砂：厚度4．80—5．40m；黄~灰色，松散~略中密、饱和，本层上部结构松散，混有少量粘性土，标贯N63.5＝5~7击，承载力标准值120KPa。本层内夹有厚约0.7~1.0m的淤泥层，w＝54％，y＝17．4kN／m3，e＝1．436，Ip＝22．8、IL＝1．26、Sr＝10．3％、Es(1—2)＝371MPa，地基承载力标准值为60kPa；(4)粉砂：厚度0.9—1.6m，饱和。稍密~略中密，e＝0.81，Dr＝0.59，地基承载力标准值为100kPa。按《建筑抗震设计规范》(GBJll—89)判定，7度地震时，该层液化可能性较小；(5)砾砂混粘土：厚8．1—9．3m;饱和、可塑，主要成份为砾砂，含10％~15％粘土及少量碎石块，块径一般为6~10cM，少量达15`25cm，呈星散状分布，标贯14击，w=22．3％，e=0.68，Ip＝11.3，Sr＝95．3％，Es=8．3MPa，y＝19．3kN／m3；，该层中夹有一层厚度1．5~5．3m的粉质粘土混砾砂层，以粘土为主混有砾砂及少量碎石。地基承载力标准值为160kPa；(6)碎石混粘土：层厚1．8~3.0m，饱和，中密，主要为岩石风化碎块及少量云母片岩风化碎屑物，混合少量砾砂及粘性土，地基承载力标准值达180~200kPa；(7)基岩层，距地表10~21m以下为基岩，为强风化黑云母片岩及个等风化黑云母片岩。该交通大厦主体十八层(地下两层，地上14~16层)，总高59.1m，为钢筋混凝土框架结构；建筑物采用箱形基础，箱基基底平面设计压力为296kPa，在风荷载作用下,基础边缘压力达350kPa，天然地基承载力不能满足设计要求，必须进行加固处理。2．地基处理方案原设计采用打入式预制桩基础，桩长16.5m，截面0.4mx0.4m，经现场荷载试验，单桩承载力超过设计要求，效果良好。在有关部门建议下，将桩截面改为0.35mx3 0.35m，桩长15m。再施打桩时，部分机在打到7~8m后因地基土夹层中漂块石的阻挡就再也无法打入，工程被迫停工。建设单位经多方征询将单层箱基改为双层箱基，工程更新动工，当箱基基坑大开挖到自然地面下4．3m时；发现持力层及下卧层地基土质软溺，远不能满足箱基要求，工程又被迫停上。后经多方案的技术、经济、可靠性、工期等详细比较后，决定采用振冲法进行加固后要求复合地基承载力达300kPa，并消除地震液化的可能性。1．碎石桩的施工参数根据交通大厦上部结构构造的要求，结合箱型基础形状、性能，对地基各层土性进行分析后认为，主要加固土层为细砂、淤泥、粉砂和部分砾砂粘土层。最后确定箱基底板下采用8m、9．5m两种桩长，基础外采用两排围护桩，桩长5m，桩距一般为1．53m左右，布桩平面形式为等边三角形成等腰三角形。碎石柱填料均粒径1~5cm级配碎石，设计规定采用连续填料法施工振制碎石桩。采用ZCQ—30型振冲器，制桩振密电流经试桩控制为57A。在桩顶与箱基底板之间铺设30cm厚的碎石垫层。2．振冲施工技术鉴于交通大厦已进行箱基基坑开挖，坑长50m，宽30m、深43m，坑内渗水汇积，坑底软泥稀糊，已施打的预制桩还残留在坑中。据此决定先将基坑表层稀泥人工清除出坑，将9根打不下去的预制桩用吊车拔除，从余下的预制桩处向下挖土两米深，将桩从距核基底板下2m处凿除，然后向挖坑内回填砂并用振冲器振实到基坑底平面，用砂垫减除地下残桩对箱基底板的集中顶承作用。为便于排除振冲施工泥浆，在坑内西北角挖了临时集水坑，坑内施丁时振冲排出的泥浆汇集到集水坑，通过过滤用泥浆泵抽排到城市下水道排除。施工采用排孔法打桩顺序施工。交通大厦地质勘察仅在南、北两侧作了6个地质钻孔，当施工楼体西部A区时，由振冲造孔返出的泥浆颜色和气味中发现要地质报告不符，经补充勘察认定，是一条由西山墙向东北斜穿入箱基下的一条3m宽的旧河沟。施工到东部C区时，振冲造孔发现在箱基下约有6m直径范围的淤泥土，振孔返出的泥浆为黑色、有臭味，从深10m的振孔个有朽木块随泥浆漂出，淤泥深达12m左右，也与勘察报告不符，经查证是几十年前一座染厂的废液沉淀井。因此对这两处地力增大了制桩振密电流和留振时间，从施工技术上也作了补充要求。本工程共布桩597根，基底碎石桩总长4620m，全部桩仅用28天即施工完毕，使拖延了一年多时间的高层建筑上程地基处理难题终于获得迅速解决。振冲总费用仅为原预制桩基费用的40％。振冲施工完毕，基坑底面比振冲前增高近80cm。按设计标高将高出部份挖除并注意不得超挖，在挖后的复合地基上铺设碎石垫层。碎石垫层用料径2~4cm碎石，第一层铺厚20cm，用平板振动器振实，然后再铺第二层碎石振实。振实垫层总厚为30cm，目的是均匀传力和起一定的减振作用。3．加固效果分析3 对本工程振冲施工一个月后开始对地基加固效果进行原位检测。对桩间土采用了标贯、重型(Ⅱ)动力触探，对碎石桩、桩间土分别进行了载荷试验。测试点在箱基底部左、中、右(A、B、C)三区，对细砂层、粉砂层、砂砾混粘土层的不同部位、不同深度进行了18次标准贯入试验，试验表明，经加固后桩间土承载力标准值在260—290kPa之间，平均达280kPa；对其下粉质粘土混砂砾的12次标准贯入试验表明，不同深度处的地基承载力标准值在280—320kPa，平均达300kPa；砾碎石混粘土层用重型(Ⅱ)动力触探，结果表明地基承载力标堆值达310—380kPa。为更准确地了解加固效果，在箱基下还进行了静载荷试验。试验原计划用5000cm2圆形压板压两处碎石柱和两处桩间土。但压完B、C区两处桩间土，B区一处碎石桩后，因碎石桩承载力很高，决定将第4点改压A区桩间土以控制三个加固区地基土承载力的下限值。由于振冲加固后的地基十分密实，载荷试验每级荷载下沉陷稳定很快，四个点的载荷试验仅用19天即完成。其中桩间土测点1最后荷载850kPa，总沉降6．11mm；桩间土测点2终荷为1050kPa，总沉降10．59Mm；碎石桩测点3终荷1650kPa，总沉降8．75mm；桩间土测点4终荷1500KPa，总沉降15．22mm。开挖检查碎石桩桩径普遍为80~82mm。交通大厦工程用振冲碎石桩加固后，地基承载力显著提高，压缩变形减少，稳定性增强。工程原拟用18万元在坑外四周设井点降水稳定边坡和降低基坑水位施工箱基，后因振冲复合地基和碎石垫层十分坚固、又不怕水浸，后改在基坑四角把设直径1m的浅渗井排水，边坡用草袋装土围护，仅用两万元即保证了箱基正常施工。交通大厦工程历时施工两年，楼体建筑全部完工投入使用，经约两年时间的建筑施工过程及使用沉降实体观测。最大总沉降量仅为8mm，沉降均匀。1．结语文章通过结合工程实例，对采用振冲碎石桩处理的软基进行了分析，从工程实践效果表明，采取振冲碎石桩发在软土段可以起到加固以及提高承载力作用，振冲碎石桩是处理软基的有效方法之一，同时提出其在软基加固中的应用及施工注意事项，为同行提供参考。参考文献：[1]赵玉凡，马文涛，任萍.  振冲碎石桩在软基处理中的应用[J].辽宁省交通高等专科学校学报.2009(22)：30-31.[2]周权显，蒋祖浩. 振冲碎石桩结合水泥注浆在软基处理中的应用[J].西部探矿工程.2008(09)：28-34.[3]王焕珍. 振冲碎石桩在软基处理中的应用[J].浙江建筑.2012(11)：115-117.3