深层搅拌桩复合地基中处理巨大孤石的工程实例 t1)~J
付文光 r#K;@wu2
(冶金工业部建筑研究总院 北京 100088) !*?Ss
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摘 要:介绍了某建筑物独立基础下深层搅拌桩复合地基的设计计算过程,和施工中出现的巨大孤石的处理方法。 ?}N@bsl08w
关键词:深层搅拌桩 复合地基 巨大孤石 qGE?[\t[6
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1.工程概况及地质概况 ?T\m
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已建深圳世界之窗某培训楼,高6层,首层建筑面积76m×20m,无地下室,框架结构,基础形式为四周条形基础、中间独立基础,基础埋深1.0m,设计要求采用复合地基,复合地基承载力fsp≥200kPa,沉降值小于35mm,差异沉降小于0.2%。 0$n0fu
该场地原地貌为海漫滩,新近回填整平。场地自上而下各土层分别为:① 人工填土层;② 第四系海相沉积层;③第四系残积层,其主要参数见表1。第四系海相沉积层中含有少量孤石。场地离海边只有二、三十米,地下水稳定水位埋深1.8~2.3m,属第四系孔隙潜水,水位及化学成分变化受海水潮汐影响较大,对混凝土无侵蚀性。 6E!C xXUX
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表1 土层主要参数表 V8z91
土层 u0md ^
编号 1|L3} 2
性状描述 层厚 ?Afx{H7
(m) 天然重度 :(,Eq?
γ(kN/m3 ) 桩端承载力标准值fk(kPa) 压缩模量 ugM,wT&~Y
BVx: JiA
Es(MPa) 变形模量 (]|rxmycA
0Wf,SYx`s
Eo(MPa) 桩周摩擦力标准值qs(kPa) V 4RtH
① 主要由粉质粘土组成,新近回填,结构松散,可塑 5.2~ 2Et7o/\<
5.8 oJF@O:A
18.0 w,\#)<boyb
-10 KfXE=v{t
② 沉积淤泥质粉质粘土,黑色,局部淤泥质土,很湿,软塑~可塑 <uugT9By
2.5~ |]5g+sd
4.1 *3hqz<p4:
17.3 }ug|&25D
120 pcM'j#;
4.0 <t{T]i+
8.0 PNSZ
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15 (ia(y(=C
③ 残积砾质粉质粘土,粗粒花岗岩风化残积而成,湿,软塑~硬塑 FDB^JH9d
不详 3N?WpA768/
Y&O<A8=8
18.5 -Bqn^ E
200 lc%2Pi[X
6.0 6#+&_#9
12.0 Rx$5#K!%M
30 7Q<xC
E%M~:JuKd?
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2.搅拌桩复合地基设计 &Bbs\
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2.1 设计方案 -WIT0F4o;
方案分析对比后,笔者设计采用深层搅拌桩复合地基方案。搅拌桩形式为双头喷浆型水泥土搅拌桩,长轴1200mm,短轴720mm,桩端进入残积层2~4m,平均桩长d=12m,其中有效桩长11m。由于本场地表层回填土新近回填,尚未完成自重固结,在搅拌桩复合地基设计中,不考虑其对搅拌桩产生的摩阻力,也不考虑其对搅拌桩产生的负摩阻力,这样的计算方法比较接近搅拌桩复合地基的实际状态。以J1型基础为例,单桩承载力设计值Nd、桩身无侧限水泥土抗压强度qu、搅拌桩置换率m、桩数n分别按下式计算: *`:zSnu
Nd= qsi•Up•Li+α•Ap•fk; nn@"68]g
qu = Nd /K•Ap; T!uK_
m=(fsp-β•fs)/(Nd/Ap-β•fs); l>RW&C&T
n=m•A/Ap &p1Et
式中, qsi、fk-意义及取值见表1; a;eV&~
Up-搅拌桩周长,取Up=3.31m; bQlShVJL
Li-搅拌桩在不同土层中的长度,分别为:4.5m、4m、2.5m; sKhX0,s&
α-桩端土支承力折减系数,取α=0.5; T`{W$4XS
Ap-搅拌桩的截面积,取Ap =0.73m2; &|7pu=
K-搅拌桩强度折减系数,取K=0.4; P`HE3?r
fsp-设计复合地基承载力,取fsp=200kPa; @|xcrEnP}B
β-桩间土承载力折减系数,取β=0.5; $X~4J
fs-桩间土地基承载力标准值,取fs=50kPa; xp%,@]p
A-J1基础面积,A=6.8m×4m=27.2m2。 r%hnl9
按上式计算结果为:Nd=519kN,实际设计取值Nd=430kN;qu=1472kPa,设计值取qu=1.5MPa;m=31%;n=11.6实际设计取值n=12。固化剂为32.5普通硅酸盐水泥,水灰比0.6,水泥平均掺入比aw=15%,采用变掺量法,0~4.5m段的aw=12%,4.5~8.5m段的aw=18%,8.5~桩底的aw=9%。两喷四搅施工工艺。为使浆管出浆顺利和拌合均匀,地下水位以上的回填土层中和进入较硬的残积层中可带少量水下沉。水泥搅拌桩布置形式为均匀布桩。褥垫层为20cm厚中粗砂垫层。 B
Mh949;
~Dw.3P:-
2.2 沉降计算 3tMFJ ;*`
搅拌桩复合地基的沉降S等于群桩的压缩变形S1和桩端下未加固土层的压缩变形S2之和。计算时将搅拌桩群桩与桩间土视为一个假想的格子状的实体基础,格子的纵向、横向宽度分别为0.72m、1.2m,S1按《软土地基深层搅拌法技术规程》(YBJ 22-91)中公式计算,S2按《建筑地基基础设计规范》的分层总和法计算,其公式分别为: F/[vg
S1=(Pc+P0)•L/2•Ec; !Y3w]_x[:
Pc=(fsp•A-fs•(A-A1))/A1; Int6xoz
P0=Pb-γm•L; />(e.)f
Pb=(fsp•A+G-Asi•qsi-fs•(A-A1))/A1; 3&kHAXzM
Ec=m•Ep+(1-m)•E0; :]Jwcp
S2=Ψs P0•(Zi•αi-Zi-1•αi-1)/Esi; )p7WU?&I
式中,Pc-群桩顶面的平均压力,计算结果Pc=228kPa; B98&JoS
A1-实体基础底面积,计算结果A1=22.9m2; &ZgB b
P0-群桩底面土的附加压力,计算结果P0=11kPa; <qs>c<Vj
Pb-群桩底面压力,计算结果Pb=97kPa; ~xqRCf{8
G-实体基础的自重,计算结果G=2215kN; 5V\\w~&/
Asi-实体基础侧面积,在②、③层土中计算结果分别为154、97m2; 08&DP^NS
γm-基底以上土的加权有效重度,计算结果γm=8.8kN/m3; S,LW/:,
Ec-群桩的变形模量,计算结果Ec=60.3MPa; +(VHnxNQs
Ep-搅拌桩的变形模量,取Ep=120qu=180MPa; \D] N*
E0-桩间土的平均变形模量,E0i取值见表1,计算结果E0=6.5MPa; 4"fiEt,t<x
计算结果S1=20.8mm,实体基础底面地层沉降S2=0.2mm,J1基础工后沉降S=S1+S2=21mm。四周的条形基础沉降略大,计算结果为27mm。 Y!9'Wf/^
2.3 下卧层地基强度验算 O0#wM-M
桩端下无软弱土层,无需验算。 aDuO!?Cm
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3.对施工中遇到巨大孤石的处理方案 lL~T@+J~
3.1 孤石状况及处理思路 w?A&X