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閱讀 3890 次 寶雞某工程1#住宅樓地基處理方法淺析

摘要:寶雞市區位于渭河地塹,南依秦嶺、北靠黃土臺原。渭河由西向東穿越市區,在遠離河床的高漫灘后緣,多形成牛軛湖相沉積。軟弱夾層地質構造,給這些地區的工程建設帶來很大影響。如何有效的對這些軟土夾層進行加固處理是寶雞市區近年來基本建設的關鍵。...

寶雞某工程1#住宅樓地基處理方法淺析

傅軍禎

(寶雞市勘察測繪院 陜西寶雞 721000

寶雞某工程1#住宅樓為高層建筑,地下1層,地上32層,剪力墻結構,形狀為矩形,占地面積31×23m2。設計基礎埋深-7.9m,設計基底壓力570kPa,建筑場地位于渭河左岸高漫灘后緣。該處地下水位-8。9m,含水層為卵石層,以下部第三系半成巖密實砂土和半成巖粉質粘土為相對隔水層。由于河流的交替沖刷與堆積作用,地基在10.3~10.8m深度范圍內夾有厚度約1.0m的細砂夾層,夾層屬牛軛湖相沉積,寶雞市區抗震設防烈度為7度,場地類別為Ⅱ類,地基為不均勻地基。場地基本水平,周遍環境狹窄,東、北邊近臨道路,西、南邊鄰近已有建筑,場地地層結構詳見下表1。1《地層結構及物理力學指標》:

地層結構及物理力學指標 1。1

層號

巖土名稱

時代成因

天然狀態

層頂埋深(m)

天然重度(kN/m3)

內聚力C(kPa)

摩擦角φo

雜填土

Q42ml

可塑

16。5

0

0

粉土

Q42al+pl

稍密

0.7~2.0

17.5

12.0

25。0

中粗砂

稍密

0。3~3。4

18.5

0

33。0

礫砂

稍密

2.5~4.5

18。5

0

38.0

卵石

中密

3.6~5.8

20.5

0

42.0

-1

細砂

松散

10。3~10。8

17.5

0

35.0

礫砂

N2al+pl

中密~密實

11。2~12。3

20.5

粉質粘土

硬塑~堅硬

21.0~22.3

19。6

50

25.3

礫砂

中密~密實

23.8~25.6

20.5

砂土夾層的分布特征

為了查明軟土層的分布厚度和分布范圍,勘察時加密了勘探點。根據勘察結果顯示,砂土夾層的分布有以下特點:

1 平面上非連續性分布,主要分布于場地南部,約占基礎面積的30%(見下圖《⑤-1層細砂夾層分布區域》);

2)軟土的層頂近于水平,層頂埋深為10.3~10.8m、層底埋深11.3~11.8m,埋深大,上部卵石層厚度大、密實度較高,給地基處理增加了難度;

3)⑤-1層細砂夾層的分布厚度約1.0m,厚度分布較均勻(見上圖《A-A‘工程地質剖面圖》);

4)⑤-1層細砂夾層處于地下水位以下,天然飽和狀,經計算具液化性,地基液化等級為“輕微液化”,作為軟弱下臥層承載力驗算也不滿足設計要求。

地基處理方案建議

由于⑤-1層細砂夾層層面埋深較大,分布厚度也較大,若采用換填法處理,要完全清除⑤-1層細砂夾層,則開挖深度太大,局部開挖深度達12.0m,而場地鄰近存在已有建筑和道路,無放坡條件,面臨深基坑支護和降水的難題,施工難度太大。另外,過大的開挖深度和換填厚度也不經濟,增大工程造價。根據場地工程地質及水文地質條件,結合當地經驗,勘察提出了以下可選地基處理方案:

1)高壓噴射注漿法:對⑤-1層細砂夾層進行注漿處理,使注入的漿液和砂土拌合凝固為新的固結體,消除液化影響、提高其強度。實踐表明,本法對淤泥、淤泥質土、或軟塑粘性土、粉土、砂土等地基都有良好的處理效果。而且,高壓噴射注漿法處理深度大,適合于處理深部軟土地基,故此法對該場地地基處理較為適宜。此法不足之處是細砂層空隙性差,對注漿效果有一定影響,可通過調整注漿壓力及注漿間距來提高注漿效果。

2)樁基法:采用樁基礎法對⑤-1層細砂夾層進行局部加固處理,以下部第三系半成巖狀礫砂做樁端持力層,樁頂設置礫卵石褥墊層的復合地基方案。樁型可選用鉆孔灌注、也可采用CFG樁。該法缺點是無論采用何種樁型,穿透上部卵石層存在一定的難度。建議基坑開挖后,在坑底進行成樁作業,來降低穿頭難度。同時采用扭矩較大的大直徑樁,來增加成樁效果。

3)螺桿樁法:螺桿樁是近年引進寶雞地區的一種新的樁基技術,由于其扭矩力大,穿較硬地層的能力強,對處理硬層地基中存在軟弱夾層的地基,優勢很大。處理后的地基效果好,承載力高。缺點是成本較高,處理面積太小時施工方不愿承接任務。樁周土的極限側阻力及樁端土的限標端阻力標準值見下表:

地層結構及物理力學指標 3。1

層號

巖土名稱

時代成因

樁的極限側阻力標準值 qsik(KPa)

樁的極限端阻力標準值qpk (KPa)

粉土

Q42al+pl

30

中粗砂

60

礫砂

80

卵石

140

-1

細砂

35

礫砂

N2al+pl

80

3000

地基處理方案初選

擬建建筑物為甲類建筑,地基基礎設計等級為甲級,考慮到地基不均勻沉降對上部結構的影響以及施工的難易程度,設計單位選用了螺桿樁技術的樁筏基礎方案,即對地基進行了整片處理。但建設單位預算后認為樁數太多,施工周期長,造價太高,不愿采用此方案。

在建設單位的提議下,會同勘察,設計及施工單位對地基處理方案進行重新論證,與會單位從各自的專業及地區經驗出發,發表了不同的觀點和看法,最終統一了意見,建議采用高壓噴射注漿法對⑤-1層細砂夾層進行局部處理,大大 減少了建設投資。

地基處理施工

高壓噴射注漿法加固地基的處理方案得到了建設單位及設計單位的認可,由于地基土上部為卵石層,為了減少施工難度,對基坑進行了先開挖、后注漿的施工方案。為了減少對地基土的擾動,開挖深度至設計標高上0.5m,即地坪下-7。4m。這個深度可不考慮降水,并對坑壁采用了土釘墻支護。

現場進行了多點試噴,由于砂土的空隙性差,注漿效果不理想,增大注漿壓力,漿液從坑底溢出地表。分析原因,主要是砂土的空隙差,而上部卵石層顆粒粗大、空隙大,漿液從卵石空隙外泄,降低注漿壓力,又無法達到注漿效果,導致注漿試驗失敗。

地基處理方案的最終確定

在此情況下,建設單位邀請了陜西省建筑界四位專家組成了專家組,召開了專家論證會,對地基處理方案進行了專家論證,并召集了勘察、設計、施工等單位參加了專家論證會。專家組在聽取了前期地基處理方案和現場施工情況匯報后,詳細閱讀了相關資料,分析了前期失敗的原因和場地的工程地質條件,形成了以下結論性意見:

1)充分利用卵石層承載力高、變形性小的天然良好地質條件,在查明⑤-1層細砂夾層的分布范圍后,建議采用局部處理的方法對⑤-1層細砂夾層進行加固處理;

2)建議采用扭矩力較大的大直徑CFG樁法對⑤-1層細砂夾層進行加固處理。為了減小差異沉降,在樁頂設置500mm后卵石褥墊層。

設計單位采納了專家組的意見,確定采用500mm直徑CFG樁,樁間距1.50m,按梅花性布樁,樁端穿透⑤-1層細砂夾層,置于⑥層半成巖狀礫砂層中。樁頂褥墊層壓實系數不小于0.95,設計單樁承載力不小于1150kN,單樁復合地基承載力不小于570kPa。

地基處理效果的檢測

對處理后的復合地基由陜西省建設工程人工地基質量寶雞檢測站進行了靜載荷試驗,為了進行對比,共布置6個靜載荷點,在天然卵石地基上布置了3個靜載荷點,在處理后的人工復合地基部位布置了3個靜載荷點,另外還進行了3根單樁豎向抗壓承載力試驗。試驗結果,單樁豎向抗壓承載力滿足設計要求Ra=1150KN,天然地基及人工復合地基承載力滿足設計承載力特征值fak=570kPa要求,天然卵石層的變形模量E0=61.3Mpa, 人工復合地基變形模量E0=73.3Mpa,地基的不均勻系數小于其界限值K=2.5,滿足規范及設計要求。

地基沉降監測結果

該工程20105月主體竣工,沉降觀測工作開始于20096月,由中鐵一局五處測繪隊進行主樓的地基沉降監測工作。共布置觀測點9個,從主體施工第一層開始觀測,后每一層觀測1次,主體封頂后第一年觀測4次,第二年觀測2次,第三年觀測1次。從20096~20126月,共觀測37次。觀測結果,地基最大沉降量12.5mm,最小沉降量9.3mm,平均沉降11.2mm。由差異沉降引起的縱、橫向傾斜率分別為0.02‰和0.03‰,總沉降及差異沉降均滿足《建筑地基基礎設計規范》(GB50007-2002)要求。

結論

寶雞某工程1#住宅樓地基是寶雞地區多年來高層建筑較為復雜的地基,由于缺乏相關建筑經驗,導致在進行地基處理時,頗費周折,但通過本工程案例,為以后類似工程提供了豐富的建筑經驗。

參考文獻:

1、《高層建筑巖土工程勘察規程》JGJ72-2004/J360-2004

2、《建筑地基基礎設計規范》BG50007-2002

3、《基礎工程學》 陳仲頤、葉書麟主編,中國建筑出版社

4、《工程地質手冊》(第三版) 中國建筑工業出版社

(本文來源:陜西省土木建筑學會 文徑網絡:劉軍 呂琳琳 尹維維 編輯 劉真 文徑 審核)

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