砖桩在鲁北软土地基中应用

摘要:砖桩在鲁北地区应用较广,本文根据当地多年工程实践及实验的基础上,对砖桩处理软弱土地基的应用进行了分析,以供建筑界同仁参考。

关键词:软弱土地a基处理;应用分析;鲁北

中图分类号:F407.9 文献标识码:B文章编号:1009-9166(2009)014(c)-0080-01

鲁北地区地处黄河下游冲积平原,区内浅层岩性多以粉质粘土、粉土为主,呈层状沉积,交替出现。软弱土地基分布较广。砖桩处理软弱土地基的应用虽没有在国家及行业标准中列出。但近几年来,砖桩处理软弱土地基因其施工速度快、造价低、就地取材等优点,在鲁北地区应用较为广泛,并取得了良好的经济效益和社会效益。因此砖桩应用的理论研究与实践经验的推广有其积极进步意义。

一、鲁北地区软土地基特点

鲁北地区浅层(0-20米)软土(地基承载力范围50kpa≤fk≤100kpa)平面分布既有成片、成条分布的规律,又有零星分布的现象。软土层地基主要特点如下:1.浅层软土分布较广,成层情况较为复杂。一般是软土呈条带状或透镜体状。软土层成层及其成分大体分为三种情况:一是粉质粘土(粘土)夹粉土薄层;二是粉土层夹粘土块;三是唯一的淤泥或淤泥质土。2.鲁北地区浅层地下水属上层滞水,水位不一,季节性变化大。由于季节的更替,水位呈上下浮动现象,一般浮动范围在0.5-1.0米左右。工程实践证实在其浮动范围之内,往往会出现软弱土薄层。3.软土的工程性质及其物理力学指标特征:软土的共同特征是天然含水量大、压缩性高、空隙比大、承载力低等。鲁北地区软土的一般工程性质:(1)触变性:当原状土受到振动以后,破坏了结构连接,降低了土的强度,很快使土变成稀释或流动状态。土的灵敏度高St一般在3-4.5之间。软土振动后,易于产生侧向滑动、沉降,基础地面四周有有软土挤出等现象发生,危害较大。(2)压缩性高:软土一般空隙比较大e≥0.9,压缩系数大a0.1-0.2一般在0.5-1.2Mpa-1之间,试验证明大部分压缩变形发生在垂直压力100Kpa左右。因此压缩系数a0.1-0.2的大小能较好地反映建筑物的沉降量。(3)流变性:软土除排水固结引起变形外,在剪应力作用下,土体会发生缓慢而长期的剪切变形。对建筑物的沉降及边坡、堤岸、码头等稳定性不利。(4)低强度:软土层的地基承载力较低fk一般在50-100Kpa,其不排水抗剪强度一般小于20Kpa。(5)不均匀性:软土层中成分的不一性,沉积环境的变化,在同一个建筑物的基底范围内,往往在平面及垂直方向上都有所差异,建筑物易产生差异沉降。

二、砖桩的一般概念与作用机理

1.一般概念:砖桩是一种利用机械,带动重锤靠锤重将四块砖(单块砖上下表面均为6x24cm2)排列一起分层打入地基土,砖的上下两层垂直交错摆放,形成砖桩,与周围土体组成复合地基,起到加固地基的作用,从而提高地基土的承载力。2.作用机理:打入式砖桩主要是靠砖体打入地基土时对土的横向挤密作用,砖体吸收土体中的部分水份。使土粒互相移动彼此靠近,空隙比减小,土体整体骨架作用随之增强。从而使松散软弱的地基土起到挤密固结作用,土体抗剪强度随之增强,压缩性降低。这样砖桩就与挤密的桩间土形成复合地基,基础下地质条件增强,提高了地基承载力。同时由于桩体起到了一种骨架支撑的作用,避免了地基土在外力作用下的液化效应。

三、砖桩的设计和施工中应注意的问题

1.本法适用于处理六层以下民用楼房地基空隙比较大的粉土、粉质粘土,饱和度在80%左右的软弱土地基。当地基处理深度低于地下水位,饱和度较大时,应采用有效的降水措施,而后进行砖桩的地基处理。2.工程实践中砖桩的设计参照《建筑地基处理技术规范》JGJ―91(下称《规范》)中“土或灰土挤密桩法”第7.2.3条。桩径按同面积圆折算求得d=27.1cm。桩孔宜按等边三角形布置,桩间距可按《规范》中式7.2.3进行计算。3.砖桩的入土深度视处理软弱土地基的深度,一般应控制在1.0-1.7m。砖桩超过1.7m深将不易打入,若继续加层易击碎砖体,使桩间土地基表面隆起,挤密效果不佳。4.施工时应注意,当打入式砖桩未达到设计深度,就出现桩间土地基表面隆起现象时,应停止打入。5.质量检验。施工结束后,对砖桩处理地基的质量,应及时进行检验。重点工程应做复合地基的静载试验,确定地基承载力标准值。一般工程依据地基处理后的标准贯入试验或静力触探法,结合工程实践,提出承载力标准值。一般较处理前提高20-30kpa。6.砖桩施工结束后应将基底的松散土层清除干净,用30-50cm厚的砂或灰土垫层找平。

四、工程实例应用分析

(一)工程概况:禹城市城区某五层住宅楼,勘察报告提供的地层情况如下:1层杂填土及素填土,层底埋深1.0-1.6m;2层粉质粘土,层底埋深3.0-3.25m,fk=80kpa;3层粉土,层底埋深7.0-7.25m,fk=105kpa;4层粉质粘土,层底埋深7.5-8.7m,fk=105kpa;5层粉土,层底埋深10.3-11.5m,fk=150kpa;6层粉质粘土,层底埋深11.9-13.8m,fk=130kpa;7层粉土,孔深范围内未揭穿,fk=145kpa。地下水位埋深2.9m。(二)地基处理方案1.工程勘察报告建议挖除第1层杂填土及素填土,若使用第3层做天然地基,空隙比e=0.901,压缩系数a0.1-0.2=0.5Mpa-1,标准贯入击数仅2.5击,地基承载力较低,自然地基不能满足工程需要。若下挖换填工程量大,经综合比较确定基槽挖至1.5m深,采用砖桩处理地基较为经济合理。2.设计要素:桩长控制在1.5m左右,打入15层砖。(因桩体底部四周外延,根据以往施工经验桩底一般在1.5m左右)砖桩采用正三角布桩方式,桩间距1.0m。3.施工采用18马力拖拉机,自制链条带动重锤分层将砖体打入地基土中,十五层砖均全部打入。4.复合地基的检验:砖桩施工结束后,采用静力触探法进行现场试验,沿基槽对角抽取了6个点孔深3m范围内,推荐复合地基承载力fk=110kpa。满足设计要求。楼房竣工投入使用3年来,未出现任何异常现象。

结语:砖桩加固地基,工期短、就地取材、节约资金,在鲁北地区已较为广泛地应用于6层以下民用建筑。施工、设计、勘察各方大都认同,各方反映效果良好。

作者单位:山东省禹城市水务局