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1、第28卷第2期福州大学学报(自然科学版)Vol.28No.22000年4月JournalofFuzhouUniversity(NaturalScience)Apr.2000文章编号:1000-2243(2000)02-0067-05穿越厚松砂层的沉井基础刘格非(三明市房管局,福建三明365001)摘要:报导在砂层中采用沉井代替一般人工挖孔桩的成功实例,介绍了该工程设计中对沉井下沉的可能性的预测和各种助沉措施的拟定,以及下沉过程中井身垂直度的控制,并通过经济比效证明在特定的条件下该设计的经济性。关键词:沉井基础;桩;砂层中图分类号:TU441文献标识码:A1工程
2、概况1.1地质条件该工程建筑场地位于沙溪河一级阶地,地势由北西向南东呈阶梯状倾斜,其典型地层分布见图1。图1典型地质柱状图图2建筑平面示意图1.2建筑与基础形式建筑地处山区,拟建为6层、局部7层的办公楼(图2),单柱荷载一般在1500～2000kN,少数小于1500kN.鉴于当时当地施工手段有限,初选基础形式为人工挖孔桩.经试挖证明,收稿日期:1999-09-15作者简介:刘格非(1950-),男,工程师.·q}·福州大学学报(自然科学版)第28卷在穿越松散至稍密砂层时,尤其是在穿越松散粉细砂层时出现严重的孔壁坍塌现象,以致无法成孔.因为松散砂土层中沉井的下沉
3、比较容易实现,故决定试用沉井.经试验成功后,正式提出沉井基础设计.2沉井基础设计2.1沉井外径所设计沉井按荷载水平分为两类,即要求承受荷载设计值Q为3000和2500kN两类.作为沉井,由于施工过程中井壁土层处于连续的剪切破坏过程,且井身上小下大(图3),故不计摩阻力,按端承桩设计.基桩承载力的验算以[1]《建筑地基基础设计规范》为依据.以卵石为持力层,取qp=1000kPa,分别选用外径D1=1.8m、D2=2.0m两种沉井,相应将D1命名为井1(即桩1)、井2(即桩2),其承载力为:RK=qpAp1=11000×2.54=2540kN;R1=2540×1.
4、1=2800kN>Q1=2500kN;RK=qpAp2=10002×3.14=3140kN;R2=3140×1.1=3450kN>Q2=3000kN,证明所选沉井外径满足设计要求.2.2沉井壁厚图3井壁详图(括号内为井2尺寸)下节壁厚为0.5m.沉井1内径取0.8m,沉井2内径为1.0m.沉井下节取较大壁厚是为了保证下沉的重量;上节为了减少下沉的摩阻,在相同内径的条件下,壁厚减少0.1m,即上节壁厚均为0.4m.2.3沉井构造1)刃口按经验确定其底宽为倾斜角度,如图3.2)井壁注水孔高度方向l1500,平面内l45Ü、孔径30mm.3)下封底底部为C15素砼,
5、在井壁凹槽处设置厚300mm的钢筋砼封口板.以上井内中空.4)上封口最上节沉井至桩帽间段为厚250mm变径连接段.第2期刘格非:穿越厚松砂层的沉井基础·q~·3沉井下沉估算与主要助沉措施3.1穿越粘性土层的措施沉井施工中常见的问题是无法下沉或下沉失控.本工程的特点是场地表层为砂质粘土硬壳层.考虑可能存在的沉入困难,在制作下节沉井前,在原位形成坑槽,槽底下留0.5m厚粘性土层.下沉中的控制条件为即将切穿粘性土层时,刃脚侧面作用有相当于粘性土强度的摩阻力T,刃脚底作用平均压力p.工程设计中,参考文献[2]、[3],采用估算方法.22下节沉井重W0(井2):W0=2
6、.5π(R-r)=128kN.硬塑砂质粘土快剪:φ=24Ü,C=20kPa.侧阻T按粘聚力计算(图4(a)):T0=C×2πR×0.5=56.5kN.22刃口底面压力p(图4(b)):p=(W0-T0)Pπ(R-0.78)=223kPa.刃口内侧点A应力状态如图4(c)).其极限平衡的条件,当σ3µ0(沉井挖土形成)时,要求2φσ1=2cot(45Ü+)=95kPa.p=113kPa>σ1,说明刃口压力可以使下方土体进入极限平衡2状态.(a)初沉状态(b)切穿粘土层前受力(c)点A应力状态图4沉井穿越粘性土硬壳层3.2松砂层中的下沉条件由于粘性土的摩阻力高于松
7、砂的摩阻力,故控制条件为松粉细砂土进入中砂界面处.由于一般文献中未提供该参数,设计时参考文献[4]对“干作业钻孔桩”的规定,稍密状粉细砂的极限侧阻下限为20kPa.考虑到沉井对砂层的扰动,酌取松砂的极限侧阻为16kPa.则松砂的摩阻T1=16×2πR×2=180kN,总摩阻ΣT=T+T1=237kN.上节护壁为内径0.4m、外径0.228m、长度2.5m,则W1=25×π(0.8-0.4)×2.5=94.2kN,ΣW=W0+W1=222kN.ΣW接近于ΣT,故在浇注上节护壁后,应能沉至松砂底层.如有困难,稍微采用助沉措施即可.3.3中粗砂层的下沉措施砂土在天然
8、的稍密至中密状态下,仅凭沉井自重,按以
