挤密桩复合地基浅析

[关键词]挤密桩;地基;建筑

一、挤密桩复合地基

挤密桩复合地基,由于成孔简单,挤密效果好,且提高了地基承载力,造价低廉,因此,无论民用建筑或工业建筑,在软弱地基处理中均有大量应用。

1.一般距地面3m左右的软弱土层,多采取换土办法,施工较简单,但如软土层距地面4～5m时,则换土方法不可取,多采用挤密桩进行地基处理。例如,某机关住宅楼,5层砖混结构,地基允许承载力为110kN/m2,开槽后,遇连续降雨,经检测,地基承载力降为80kN/m2,采用灰砂挤密桩办法对地基进行了处理。灰砂桩孔径250mm,桩长2m,采用梅花式布桩,孔距3倍孔径。该地基软土层深约5m,基础适当下坐,桩长2m成桩后,其桩底以下土承载力较高。地基处理后进行了检验,建筑物主体完成后又进行了检测,地基承载力提高较多,完全达到了设计要求。

2.当持力层有软土层而又不厚,且软土层下为强度较高土层,如将软土层挖除换土,费工费时,极不经济。如在老基底下打桩,又因软土层不深,既不经济,技术上也不合理。采用挤密桩沿基底布桩,使桩直抵承载力较高的土层,使提高承载力的复合地基下有较强的持力层。例如,某厂生产车间为3层框架结构,基础为钢筋混凝土独立桩基,基础埋深为2.30m,基底下有2m多软弱土层,承载能力仅100kN/m2,达不到设计要求的150kN/m2,而软土层下土的承载力较高。采用灰砂碎石挤密桩对软弱土层进行处理,按基坑布桩,桩径250mm,桩距750mm,行列式布桩,桩长2m。车间全部基础底采用了挤密桩处理,经检测,满足设计要求,效果理想。

3.灰砂挤密桩和碎石桩的联合应用。灰砂挤密桩一般适合于浅层软弱地基处理,超过一定深度则挤密效果较差。遇软弱地基埋深不同,且埋深又遇地下水,可视不同情况采用挤密桩和碎石桩的联合应用。例如,某商场,地上4层,地下1层,框架结构,场地位于老城墙边,紧邻护城河,浅层均系杂填土,基坑挖至地下室基础底下2～3m后见原状土,地基承载力虽达110kN/m2,但软硬不一,这部分地基约占整个地基的4/5。该地基采用灰砂挤密桩,孔径400mm(受机械成孔最小孔径限制),孔距900mm,按梅花形布孔,桩长2～3m。地下室南部约占总地基1/5,从地下室基底向下6m见地下水,地下水位以下全是淤泥,深约3～4m,采用挤密桩已不适用,决定这部分采用干振碎石桩,桩径400mm,桩长6m,其上面用灰砂挤密桩夯填,灰砂桩桩长3m,桩径为400mm。

为使两种桩体挤密效果大体一致,通过现场测试,掌握碎石桩的挤密强度,原则上使下部挤密强度高些,上部挤密强度低些,使4/5地基上的灰砂挤密桩与1/5地基上的干振碎石桩联合作用,共同组成该建筑场地较均匀的、满足设计要求的复合地基。

二、实例

1.某厂住宅楼,5层砖混结构,钢筋混凝土条基,持力层为新近沉积粘性土,地基承载力为100kN/m2,地基软弱且不均匀。采用生石灰粉煤灰桩处理,粉煤灰:生石灰(体积比)为1:3桩径250mm,桩长2.50m,桩距750mm。竣工1年后,由市勘察测绘院对地基持力层进行检验。

检测结果:天然含水量比未处理前下降18%,孔隙比下降4.2%,桩间土承载力标准值为120kN/m2,桩体强度达300kN/m2,综合试验及计算结果,复合地基承载力为150kN/m2,较未处理前提高50%。本次检测取点均在外墙及山墙处,因此检测数据偏低些,实际大面积复合地基承载力要高于此值。

2.某商场为5层框架结构,钢筋混土十字交叉梁基础,持力层为轻黏土及细、中砂层,地基承载力110kN/m2,土质软硬不一。采用灰砂桩处理,其生石灰块:粗砂(体积比)为7:3,桩径400mm,桩长3m,桩距900mm。桩基竣工28d后由省地质学院勘察技术施工处进行检测。

检测结果:桩间土含水量、孔隙比、压缩系数等有所降低,桩间土的地基承载力为150kN/m2,灰砂桩单桩承载力为200kN/m2。灰砂桩复合地基允许承载力为150kN/m2,较未处理前提高36%,随着固结时间增长,孔隙水压逐渐消失,复合地基的承载力将继续增长。

三、分析

1.地基处理后,石灰块吸水、膨胀、挤密桩间土,以及桩本身的胶凝固结需要有一定的时间,时间长短与土质、含水量、孔隙比等因素有关。一般地基处理后1～2月内被加固的土层承载力提高20%～50%,即桩间土承载力提高不太多,但考虑桩和桩间同组成的复合地基,根据检验数据通过计算,其地基承载力提高较多。特别是建筑物竣工后,上部结构荷载全部传至地基,桩与桩间土的膨胀、挤密及固结作用均已达到较好效果,此时复合地基承载力即达到稳定值。一般复合地基承载能力捉高100%左右,含水量降低10%～30%,孔隙比减少10%～20%,压缩模量提高10%～50%。

2.根据工程地质勘察资料,遇软弱地基时,在进行建筑物基础设计时,同时考虑对地基的处理。但是,由于建筑场地布探孔较少,工程地质勘察报告中难以准确提供局部软弱地基分布情况,这种在开挖基槽后遇到的局部软弱地基,在实际工程中也是常遇到的。根据开槽后的实际情况,除软土层较浅采取换土外,一般亦采用挤密桩挤密软土的办法。采用局部挤密桩可以用人工成孔,不受场地狭窄的影响,较快地夯填料,形成复合地基后,与其他未处理的地基同时进入下一道工序施工。应注意的是,不要使地基局部处理过硬,造成整个建筑物地基不均匀。在桩径、桩深、桩距上予以控制,使处理的地基与未处理的地基接近一致。

3.挤密桩复全地基的检测问题。从以上列举检测项目中可以看出,一个是成桩28d后检测,地基承载力仍在增长,并非最终承载力;另一个是建筑物竣工1年后检测,虽基本达到最终承载力,但如检测达不到设计要求怎么办?因此,对挤密桩复合地基就提出须事先试验、事后检测的要求。在工程开工前,紧邻建筑物地基处做试验用桩,成桩后一个月做试验,达到设计要求,则工程项目即可正式开槽成桩,否则要修改设计。工程主体竣工后,对挤密桩复合地基进行检测,检验其地基承载力各项物理力学性能指标是否达到预期要求。

对复合地基的检测要注意积累资料,以便使实际检测与积累资料相结合,从而准确地判定地基承载力及其他指标。

4.复合地基桩成孔,各地多为机械成孔,即向机械化发展,某市以人工成孔为主,目前小型成孔机具缺乏,一般多用洛阳探铲或卷刃铁锨挖成。人工成孔可不受施工现场基槽基坑操作面的限制,比较灵活,且没有机械移位的时间,不受机械数量的限制,多孔成孔,可以齐头并进,加快施工进度。

5.采用短桩,一般处理深度3m左右,提高持力层地基承载力,满足设计要求;复合地基所用材料都是廉价的土产材料,甚至是工业废料,因此价格便宜;由桩径、桩深、桩距控制,达到预期地基处理效果。(编辑/李舶)