振冲碎石桩处理液化地基土应用实例

摘要:振冲碎石桩在该项目的成功运用取得了理想的效果,为黄河中下游地区地基处理提供了一种新的经济、合理的地基处理方法。文章阐述了振冲碎石桩法的设计及施工要点。

关键词:砂石桩;振冲碎石桩;振冲器;复合地基;液化地基土;承载力

中图分类号:TU472文献标识码:A

文章编号:1009-2374 (2010)21-0165-03

1工程概况

河南某化纤股份有限公司拟建第二生产基地,征地约3000亩,主要建设连续纺车间、酸站车间、自备电厂及配套车间项目。其酸站车间基础埋深7.2m。

2工程地质条件

场地地处黄河中下游冲积平原,原黄河故道。场地地层以粉砂、细中砂为主,夹薄层粉土,从上至下分述如下:

①粉砂,上部灰黄、浅黄色,下部灰、浅灰色,湿～饱和,松散,局部稍密。夹薄层粉土及细砂。层厚及层底埋深2.8～8.0m。

②细中砂,灰、浅灰色,饱和,松散～稍密,局部中密。夹薄层粉砂,局部夹薄层粉土。层厚3.2～8.7m,层底埋深6.5～14.5m。

③细中砂,灰、浅灰色,饱和,中密～密实。夹薄层粉砂,局部夹薄层粉土。层厚5.0～12.1m,层底埋深18.3～19.6m。

④粉土,浅灰、灰色,很湿,中密,粘粒含量高。层厚0.8～1.7m,层底埋深19.8～20.7m。

⑤细中砂,灰黄、浅黄色,饱和,密实,夹薄层粉砂。该层未见底,揭露最大厚度5.2m。

地下稳定水位埋深2.4～2.9m。

拟建场地地形较平坦,浅部土层地基承载力较低(各土层承载力特征值见表1),地基土持力层和主要受力层不稳定,均匀性较差;第①、②单元层为液化地层;液化指数7.62～25.58,综合判定为严重液化场地,液化深度在14.5m以浅。

表1各土层承载力特征值

层号 ① ② ③ ④ ⑤

承载力特征值kPa 100 120 170 140 260

3地基处理方案选择

建筑场地为严重液化场地,第①、②单元层为液化地层,根据相关规范,拟建建筑物应对地基液化进行地基处理。

目前处理场地地基液化的方法主要有砂石桩、振冲碎石桩等方法。根据岩土工程勘察报告,该场地地层均匀性差,软硬相间,且液化层厚度大,不连续,地层主要为粉砂、细中砂层,砂石桩法处理地基难度大,根据已有施工经验,该场地不宜采用砂石桩法。振冲碎石桩法是在振冲器水平振动和高压水的共同作用下,使液化砂土层振实挤密,然后回填碎石等粗粒料形成桩柱而桩间土则受到挤密和振密,桩和桩间土构成复合地基;振冲碎石桩法成本低,速度快,处理效果好,可使地基承载力提高,变形减少,并可消除土层的液化;酸站车间地基处理选用振冲碎石桩较适宜。

4试桩及结果

振冲碎石桩处理场地液化在黄河中下游地区尚属首次,为确定施工参数及处理效果,在场地外侧进行了试桩,共施打振冲碎石桩9根,根据投料情况分析,桩径皆在1.2～1.4m之间,原设计0.8m桩径应变更。在振冲碎石桩之间用标准贯入试验进行液化判别,无可能液化点。

5振冲碎石桩设计参数

(1)采用振冲碎石桩全部消除地基液化,处理后地基承载力特征值不小于170kPa。

(2)振冲碎石桩采用75kW功率振冲器,升降振冲器采用25t汽车吊。桩位布置按正三角形布置,桩距3.0m,桩径1.2m,孔深15.2m,桩长8.5m,有效桩长8.0m,保护桩长0.5m。

(3)振冲碎石桩碎石粒径40～150mm,含泥量不得大于5%。

(4)成孔水压应保持在300～500kPa;成桩水压保持在300～400kPa;密实电流80～90A,留振时间10s左右;每次提升振冲器高度为1.0m左右;每次填料厚度应≤0.5m;

(5)振冲碎石桩处理范围应大于建筑物基础范围,设计每边超出基础外缘6.0m。

6施工要点

(1)放桩:按照桩位平面图实地测放桩位,用钢纤打入地面下30cm并灌入白灰,插上筷子,防止桩位偏移及便于找桩。

(2)对桩:施工机具就位,使振冲器对准桩位,允许偏差10cm。

(3)成孔:启动水泵,开启振冲器,记录成孔水压、成孔电流及振冲器下沉速度,成孔至设计深度后,上提振冲器至孔口,再快速下沉至孔底,重复2～3次。

(4)填料成桩:成孔后,即向孔中填入石料,待密实电流和

留振时间达到要求后,上提振冲器一段距离,继续投料挤密,如此逐段进行直至成桩。记录成桩水压、密实电流及留振时间。

(5)成桩后,关闭振冲器和水泵,移至下一桩位。

7检验结果评述

基础埋深7.2m,振冲碎石桩施工结束一定时间后,先进行基坑开挖,然后对承载力和液化指标进行检测,振冲碎石桩施工质量均符合设计要求。

(1)承载力检测。通过对振冲碎石桩施工后桩体的6处静载荷试验,桩体承载力特征值皆≥375kPa,按相关规范进行复合地基承载力计算,复合地基承载力特征值≥170kPa,符合设计要求。

表2振冲碎石桩单桩静载荷试验结果表

试验点序号 单桩竖向承载力特征值(kPa) 最大沉降量(mm) 最大回弹量(mm) 回弹率% 桩径(mm) 有效桩长(m)

1 375 7.61 2.71 35.61 1200 8

2 375 7.95 3.77 47.42 1200 8

3 375 6.77 3.06 45.20 1200 8

4 375 7.52 2.95 39.23 1200 8

5 375 6.98 3.04 43.55 1200 8

6 375 7.35 3.26 44.35 1200 8

(2)液化指标检测。通过用标贯试验(施工6个标准贯入试验孔)对振冲碎石桩处理后地基土进行检测,场地液化全部消除,地基土均匀性有了显著提高,符合设计要求。

因场地已开挖7.0m,现就对场地内7.0～15.0m以内土层标贯击数按不同深度进行振冲碎石桩施工前、后统计,统计结果见表3:

表3振冲碎石桩处理前、后不同深度实测标贯击数对比表

检测深度

(m) 振冲碎石桩处理前 振冲碎石桩处理后

样本数(n) 区间值(击) 平均值(击) 液化 样本数(n) 区间值(击) 平均值(击) 液化

7～9 42 9～20 12.5 存在 12 23～36 28.6 不存在

9～11 46 13～38 22.4 存在 11 25～38 30.2 不存在

11～13 39 16～36 24.6 存在 12 24～42 29.8 不存在

13～15 48 14～42 23.1 存在 12 27～45 33.7 不存在

8结语

振冲碎石桩的质量主要取决于造孔和清孔时的水压,填料成桩时的密实电流和留振时间,以及每次的填料量,因此在施工中应详细记录、认真分析总结,发现问题及时处理解决。

用振冲碎石桩处理该场地砂土液化地基的成功应用,为黄河中下游地区的地基处理方案开辟了一种新的地基处理方法,振冲碎石桩在消除了砂土液化的同时,提高了地基土承载力和均匀性,是一种造价低、施工速度快、经济效益好的地基处理方法,值得推广应用。

参考文献

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[2] 刘景政,等.地基处理与实例分析[M].北京:中国建筑工业出版社,1998.

[3] 中华人民共和国建设部.建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002)[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.

[4] 曾国熙,等.地基处理手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2002.

作者简介:田翊(1973-),男,河南郑州人,河南省水文地质工程地质勘察院助理工程师,研究方向:地基处理。