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      地基處理中的鉆孔柱錘沖擴(kuò)碎石樁法

      2009-07-28 08:00:22申作存
      中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2009年11期
      關(guān)鍵詞:鉆孔樁復(fù)合地基

      申作存

      摘要:鉆孔柱錘沖擴(kuò)法是綜合鉆孔樁和柱錘沖擴(kuò)法的一種方法,是在施工場地中,先進(jìn)行鉆孔然后再將碎石填入鉆好的孔中進(jìn)行夯實(shí)成孔的一種方法。一般鉆孔直徑采用300-600mm,深度不大于10米。質(zhì)量為1-8T的柱狀錘(簡稱柱錘),通過自行起重機(jī)或其它設(shè)備,將柱錘提升至距離地面一定高度后落下,將填充在孔內(nèi)的填料分層夯實(shí)形成樁體,同時(shí)對樁間土進(jìn)行擠密,形成復(fù)合地基,并在樁頂部設(shè)置200-300mm厚砂石墊層。

      關(guān)鍵詞:鉆孔柱錘沖擴(kuò)法;夯實(shí);復(fù)合地基;鉆孔樁;柱錘沖擴(kuò)法;附加應(yīng)力;承載力特征值

      1 加固機(jī)理

      鉆孔柱錘沖擴(kuò)碎石樁法的加固機(jī)理為:

      ①對擴(kuò)樁填充置換作用。

      ②對樁間土的擠密作用。

      上述作用依不同土類有明顯區(qū)別。對地下水位以上的雜填土、素填土、粉土、及軟-可塑的粉質(zhì)粘土、黃土等都適用,經(jīng)檢測孔底及樁間土在夯孔后都得到擠密,試驗(yàn)證明擠土影響范圍為2-3倍樁徑。一般對地下水位以下的飽和土層等鉆孔時(shí)塌孔現(xiàn)象嚴(yán)重,有時(shí)甚至無法完成,經(jīng)檢測樁間土的擠密效應(yīng)不明顯,樁身質(zhì)量也難保證,因此對上述土層應(yīng)慎用。

      2 施工

      2.1 成樁工藝

      成樁工具主要為長螺旋鉆,適用于地下水位以上的粘性土、粉土、素填土、雜填土、中等密實(shí)以上的砂土,成孔時(shí)不會(huì)發(fā)生塌孔現(xiàn)象,且當(dāng)周圍環(huán)境對噪聲、泥漿污染比較嚴(yán)格時(shí)。

      采用上述成樁工藝施工時(shí)除應(yīng)執(zhí)行國家現(xiàn)行的有關(guān)規(guī)定外,尚應(yīng)符合下列要求:

      ①長螺旋鉆孔施工至設(shè)計(jì)深度后,應(yīng)準(zhǔn)確掌握提爸鉆桿時(shí)間,一般拔管速度控制在1.2-1.5m/min左右,如遇淤泥或淤泥質(zhì)土,拔管速度應(yīng)適當(dāng)放慢。

      ②施工樁頂標(biāo)高宜高出樁頂不少于0.5米。

      ③褥墊層鋪設(shè)宜采用靜力壓實(shí)法,當(dāng)基礎(chǔ)底面下樁間土的含水量較小時(shí),也可采用動(dòng)力夯實(shí)法,夯填度(夯實(shí)后的褥墊層厚度與虛鋪厚度的比值)不小于0.9。

      2.2 樁身材料

      樁身材料可采用級配良好的塊石、碎石、礦渣、建筑垃圾等堅(jiān)硬粗顆粒材料,粒徑大于300mm的顆粒含量不大于全重的30%。

      2.3 施工順序

      ①清理場地并平整施工場地,當(dāng)表土松軟時(shí)可鋪設(shè)厚度1.0-2.0米的砂石施工墊層。

      ②標(biāo)出鉆孔位置,并測量場地高程,一般高出設(shè)計(jì)標(biāo)高0.5米左右。

      ③鉆機(jī)就位,進(jìn)行鉆孔,鉆至設(shè)計(jì)深度后,拔出成孔。

      ④樁體施工垂直度偏差不應(yīng)大于1%,對滿堂紅布樁基礎(chǔ),樁身偏差不大于0.4倍的樁徑;對條形基礎(chǔ),樁身偏差不大于0.25倍樁徑,對單排布樁樁位偏差不大于60mm。

      ⑤鉆機(jī)離開,使柱錘施工機(jī)具就位,使柱錘對準(zhǔn)已鉆好的樁體。

      ⑥成樁:用標(biāo)準(zhǔn)料斗或運(yùn)料車將拌合好的填料填入樁孔夯實(shí)。錘的重量、錘長、落距、分層填料量、分層夯實(shí)厚度、夯擊次數(shù)、總填料量等應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定。每個(gè)樁孔應(yīng)夯填至設(shè)計(jì)標(biāo)高以上至少0.5米,其上部樁孔宜用原槽土夯封。

      ⑦施工機(jī)具移位,重復(fù)上述步驟進(jìn)行下一根樁施工。

      3 設(shè)計(jì)與計(jì)算

      樁的布置

      處理范圍大于基底面積,一般在基礎(chǔ)的邊緣外擴(kuò)2-3排樁,并不小于基底下處理土的厚度的1-2。對存在軟弱土層或有可能存在砂土液化的粉土和細(xì)砂層,可適當(dāng)?shù)募訉挕?/p>

      地基處理的寬度超過基礎(chǔ)邊緣一定范圍,主要作用于增加地基的穩(wěn)定性,防止基底下被處理的土層在附加應(yīng)力的作用下產(chǎn)生測向變形,因此,越軟的土層,加寬的范圍應(yīng)越大。通常按應(yīng)力擴(kuò)散角θ=30度來確定加固的范圍,并不少于2-3排。

      樁位布置可采用正方形、矩形三角形布置。常用樁距1-3米,或樁徑的2-3倍,樁徑可采用400-800mm,孔內(nèi)的填料必須經(jīng)過檢驗(yàn)和現(xiàn)場試驗(yàn)確定。

      鉆孔柱錘沖擴(kuò)法的承載力設(shè)計(jì)與計(jì)算因無現(xiàn)成的公式計(jì)算,復(fù)合地基承載力應(yīng)通過現(xiàn)場復(fù)合地基載荷試驗(yàn)確定初步設(shè)計(jì)可按公式①

      fspk=mRa/Ap+β(1-m)fsk進(jìn)行估算。式中fsk為樁間土的承載力特征值,可取天然地基承載力特征值,β為樁間土承載力折減系數(shù)。當(dāng)樁間土未經(jīng)修正的承載力特征值大于樁側(cè)土承載力特征值的平均值時(shí),可取0.1-0.4,差值大時(shí)取低值,當(dāng)樁側(cè)土未經(jīng)修正的承載力特征值小于或等于樁側(cè)的承載力特征值的平均值時(shí),可取0.5-0.9,差值大時(shí)取高值;當(dāng)設(shè)置褥墊層時(shí)均取高值;Ra為鉆孔柱錘沖擴(kuò)樁的單樁承載力特征值。

      也可按公式②Ra=ηfcuAp進(jìn)行計(jì)算。式中fcu為鉆孔柱錘沖擴(kuò)樁現(xiàn)場的實(shí)際檢測出的承載力,η為樁身折減系數(shù),干法可取0.2-0.3,根據(jù)公式①和②進(jìn)行比較取小值作為此設(shè)計(jì)的依據(jù)。

      變形計(jì)算。地基處理后的變形驗(yàn)算可按照《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007-2002)鉆孔樁有關(guān)規(guī)定進(jìn)行,樁長范圍內(nèi)復(fù)合土層方法和天然地基相同。初步設(shè)計(jì)時(shí)復(fù)合土層的壓縮模量可按公式

      Esp=【1+m(n-1)】Es并結(jié)合柱錘沖擴(kuò)法進(jìn)行計(jì)算。

      Esp為復(fù)合地基的壓縮模量,Es為加固后樁間土的壓縮模量,可按當(dāng)?shù)厝≈怠?/p>

      4 質(zhì)量檢驗(yàn)

      4.1 施工過程質(zhì)量

      施工過程中應(yīng)隨時(shí)檢查施工記錄及現(xiàn)場施工情況,并對照預(yù)定的施工工藝標(biāo)準(zhǔn),對每根樁進(jìn)行質(zhì)量評定,對樁身質(zhì)量有懷疑的工程樁,應(yīng)用重型動(dòng)力觸探進(jìn)行自檢。

      4.2 柱身及樁間土質(zhì)量檢驗(yàn)

      在施工結(jié)束后7-14天內(nèi),可采用重型動(dòng)力觸探進(jìn)行樁身及樁間土進(jìn)行抽樣檢驗(yàn),并對處理后的樁身質(zhì)量及復(fù)合地基承載力做出評價(jià)。檢驗(yàn)點(diǎn)數(shù)一般為總數(shù)的2%。每一單體工程樁身及樁間土總點(diǎn)數(shù)不應(yīng)少于6點(diǎn)。

      基槽開挖后,應(yīng)檢查樁位、樁徑、樁數(shù)、樁頂密實(shí)度及槽底土情況。如發(fā)現(xiàn)漏樁、樁位偏差過大、樁頭及槽底土質(zhì)松軟等質(zhì)量問題,應(yīng)采取被動(dòng)補(bǔ)救措施。

      4.3 竣工驗(yàn)收及承載力檢驗(yàn)

      應(yīng)進(jìn)行單樁復(fù)合地基或多樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn),載荷試驗(yàn)應(yīng)在成樁14d后進(jìn)行。檢驗(yàn)總數(shù)為總樁數(shù)的0.5%,每一單體工程不應(yīng)少于3點(diǎn)。

      5 工程實(shí)例

      某市一廠房,單層,無地下室,長200米,寬50米,上部為雜填土,深6-7米,下部為承載力為fak=150Kpa,含水量在23%-27%之間的粉質(zhì)粘土,因如采用樁基礎(chǔ),不經(jīng)濟(jì)。故進(jìn)行地基處理。

      因場地主要為雜填土,里面含有大量的建筑垃圾,如采用普通柱錘沖擴(kuò)法,成孔鉆進(jìn)難度較大;如采用鉆孔樁,樁長較大,不經(jīng)濟(jì),所以采用了鉆孔柱錘沖擴(kuò)碎石樁法進(jìn)行地基處理。

      本工程鉆機(jī)采用普通長螺旋鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔,樁徑采用直徑600mm,樁距為2.00米,樁長8米,進(jìn)入下部粉質(zhì)粘土層。將無錫生產(chǎn)的SH-30鉆機(jī)將重1T的夯錘,吊起1米以上進(jìn)行夯擊,用標(biāo)準(zhǔn)料車填充,每填一車,用夯錘夯擊10次,然后再填,再夯,直至地表。

      在處理完整個(gè)場地后,在14天后進(jìn)行樁體和樁間土進(jìn)行檢測,采用的是重型動(dòng)力觸探和多樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)。動(dòng)力觸探進(jìn)行了103處,多樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)6點(diǎn)。

      經(jīng)檢測,所有處理過的地基全部承載力超過fak=200Kpa,符合對淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要求,本工程在地基處理后,采用了淺基礎(chǔ)。本工程從2000年處理后,目前使用良好,節(jié)省了工程造價(jià),縮短了施工工期,甲方給予了認(rèn)可,并對該處理方法給予極高的評價(jià)。

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