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[其他]求一个深层搅拌桩的设计实例资料 [复制链接]

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最近要搞一个深层搅拌桩的课程设计  是条形基础的  现在向大家求一个深层搅拌桩的设计实例资料
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深层搅拌桩复合地基中处理巨大孤石的工程实例 /:@X<  
付文光 y@Q? guB  
(冶金工业部建筑研究总院    北京    100088) 0}y-DCuQ  
nvnJVkL9s  
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。 Qp]-4%^Vz  
关键词:深层搅拌桩  复合地基  巨大孤石 Di8;Tq  
:*{\oqFn~$  
eMV@er|  
h9L/.>CX  
1.工程概况及地质概况 i7(\i2_P  
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%。 PFnq:G^L  
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。 Kw ^tvRt'*  
/Jci1o  
表1  土层主要参数表 i(@<KH  
土层 b5Pakz=jNM  
编号     ; 0`p"T0  
性状描述    层厚 @:"GgkyDl#  
(m)    天然重度 !4l\*L  
γ(kN/m3 )    桩端承载力标准值fk(kPa)    压缩模量 y?s8UEC  
M,b^W:('4  
Es(MPa)    变形模量 E)7ODRVbl  
<"XDIvpc%L  
Eo(MPa)    桩周摩擦力标准值qs(kPa) r@m2foaO  
①    主要由粉质粘土组成,新近回填,结构松散,可塑    5.2~ =q-HR+  
5.8     Vz,2_QJ  
18.0                 Du2v,n5@  
-10 ~ U,a?LR/  
②    沉积淤泥质粉质粘土,黑色,局部淤泥质土,很湿,软塑~可塑     fCxF3m(O  
2.5~ 8^Ov.$rP  
4.1     JKsdPW<?  
17.3     +2+wNFU  
120     N%.Dj H  
4.0      !bi}9w  
8.0     zUhJr$N$  
15 Qb;5:U/x  
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     S(f V ,;Z  
不详 Lx"a#rZ  
     _~ipO1*  
18.5     $iblLZhj  
200     'Na/AcRdg  
6.0     xf.2Ig  
12.0     j>0~"A  
30 P00pSRQHD  
rpNe8"sh  
/j1p^=ARV  
2.搅拌桩复合地基设计 z4nVsgQ$  
2.1 设计方案 [,|Z<  
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: A<&:-Zz  
Nd= qsi•Up•Li+α•Ap•fk; *0^t;A+  
qu = Nd /K•Ap; |UO1vA@  
m=(fsp-β•fs)/(Nd/Ap-β•fs); M\s^>7es  
n=m•A/Ap \JLiA>@@  
式中, qsi、fk-意义及取值见表1; B43o_H|s  
Up-搅拌桩周长,取Up=3.31m; "p\XaClpz  
Li-搅拌桩在不同土层中的长度,分别为:4.5m、4m、2.5m; M]>JI'8  
α-桩端土支承力折减系数,取α=0.5; _5nQe !  
Ap-搅拌桩的截面积,取Ap =0.73m2; e<p_u)m  
K-搅拌桩强度折减系数,取K=0.4; %V$ujun`  
fsp-设计复合地基承载力,取fsp=200kPa; iK"j@1|  
β-桩间土承载力折减系数,取β=0.5; T'*.LpNP,  
fs-桩间土地基承载力标准值,取fs=50kPa; a91Q*X%  
A-J1基础面积,A=6.8m×4m=27.2m2。 '7F`qL\/#(  
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。 8<g_JW[%  
wBcDL/(>  
2.2 沉降计算 e;=G|E  
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: g(:y_EpmLH  
S1=(Pc+P0)•L/2•Ec; R $cO`L*s  
Pc=(fsp•A-fs•(A-A1))/A1; B(MO!GNg=  
P0=Pb-γm•L; n#N<zC/  
Pb=(fsp•A+G-Asi•qsi-fs•(A-A1))/A1; u%O^hcfb  
Ec=m•Ep+(1-m)•E0; r,6~?hG]  
S2=Ψs P0•(Zi•αi-Zi-1•αi-1)/Esi; %;9e h'  
式中,Pc-群桩顶面的平均压力,计算结果Pc=228kPa; ^}8_tZs8\  
A1-实体基础底面积,计算结果A1=22.9m2; n20H{TA  
P0-群桩底面土的附加压力,计算结果P0=11kPa; utwh"E&W  
Pb-群桩底面压力,计算结果Pb=97kPa; 0zpP$q$  
G-实体基础的自重,计算结果G=2215kN; eT+MN`  
Asi-实体基础侧面积,在②、③层土中计算结果分别为154、97m2; -X4`,0y%{O  
γm-基底以上土的加权有效重度,计算结果γm=8.8kN/m3; >?e*;f$VdJ  
Ec-群桩的变形模量,计算结果Ec=60.3MPa; nX Qz  
Ep-搅拌桩的变形模量,取Ep=120qu=180MPa; xuelo0h,  
E0-桩间土的平均变形模量,E0i取值见表1,计算结果E0=6.5MPa; :;" 3k64  
计算结果S1=20.8mm,实体基础底面地层沉降S2=0.2mm,J1基础工后沉降S=S1+S2=21mm。四周的条形基础沉降略大,计算结果为27mm。 j.C C.[$g  
2.3 下卧层地基强度验算 ? =IbiT  
桩端下无软弱土层,无需验算。 $zCUQthL@  
hJ:Hv.{`)W  
>[xQUf,p  
McnP>n  
3.对施工中遇到巨大孤石的处理方案 xDr *|d  
3.1 孤石状况及处理思路 9Zrn(D  
在施工场地正中间的独立基础下搅拌桩时,在地面下5~5.5m处遇到障碍。经人工探测,障碍厚度不详,尺寸约7m×5m,占据了承台下大部分面积,如图1所示。判断为孤石。该孤石埋深较深,尺寸很大,很难将其挖出运走。考虑到本工程采用了复合地基形式,可以将其进行利用。 v;K\#uc_  
通过对该场地及附近地形地貌及地质状况的了解分析,判断该孤石厚度应大于2m,下卧层应为相同状况的残积砾质粉质粘土。设计利用短桩将部分基础荷载传递到孤石上,把短桩、孤石都视为基础的一部分,认为孤石将基础底面的埋深降至-7m。 udc9$uO  
9 I RE@c  
iCx'`^HnP  
3.2 处理方案 {8jG6  
基础下已按原设计施工了7条桩。考虑到与短桩的协调,设计在原基础外再增加1条长桩。不考虑桩间回填土的作用,认为8根桩承担了430×8=3440kN的荷载,则短桩需承担荷载N1=27.2×200-3440=2000kN 71/6=aq>n  
短桩下为孤石,承载力相对很高,因此设计承载力需按桩身强度控制。搅拌桩的抗剪强度较低,离散性很大,短桩实际上为端承桩,在上、下压力的作用下很容易从最薄弱的环节剪断,为防止这样情况发生,搅拌桩安全系数必须足够大。综合施工情况,设计搅拌桩桩身强度1.5MPa,强度安全系数取较高值,取K′=0.1,不考虑桩间回填土作用,则 # |UrHK;  
Nd′ = K′•qu •Ap=110kN, &2\.6rb.  
N′=N1 /Nd′=18 V,M8RYOnC!  
考虑到短桩相互搭接减少了底面积,取布桩安全系数1.25,实际布桩23条,布桩形式如图1所示。图中阴影所示桩型均为短桩,长度5~5.5m,其中空桩1m。为减少孤石偏心受力及布桩需要,将基础尺寸由6.8m×4m修改为6.8m×5m。短桩水泥掺入比为15%。 j#p3c  
OC\C^Yh*U  
3.2 孤石下卧层地层强度验算 Nq~bO_-I  
按孤石尺寸为7m×5m、底面埋深为7m、下卧层为相同状况的残积砾质粉质粘土验算,深度修正后地基承载力特征值为: sox 90o 7  
fa=fk+ηb•γ•(b-3)+ηd•γm•(d-0.5) orU4{.e  
取ηb=0,ηd=1,地下水埋深2m,γm=13.2kN/m3,fa=286kPa。 Hh@mIusj  
短桩作用到孤石上时,孤石偏心受力,孤石底面压力Pk及孤石边缘最大压力值Pmax应满足: b`:Eo+p   
Pk= (Fk+Gk)/Ak≤fa; E>V8|Hz;  
Pkmax=(1+6ex/x+6ey/y)≤1.2 fa o`sn/x  
式中, Fk-孤石顶面荷载,取Fk=N1=2000kN; zu|pL`X  
Gk-孤石及上覆土重、搅拌桩重量,计算结果Gk=3001kN; 9Pb0Olh  
Ak-孤石底面积,按5m×7m=35m2估算; W4YC5ZH{l  
e-短桩等效作用点的偏心距,计算结果取ex=0.45m、ey=0.40m; v^E5'M[A  
x、y-孤石粒径,取x=5m、y=7m。 /cjf 1Dc  
计算结果Pk=143kPa,Pkmax=269kPa,均满足要求。 ja>Tnfu  
L"b5P2{c  
3.3 该基础沉降计算 L]tyL)  
该基础下搅拌桩、孤石共存,受力情况不明确,要准确地计算出沉降是困难的。仍假设上述的桩、石分担荷载方法成立,认为孤石没有压缩变形,则孤石处的沉降包括短桩的压缩变形S1′、孤石下地层的压缩变形S2′及短桩底端与孤石顶面残留土的压缩变形S3。S3产生的原因为:施工机械为SJB-2型深层搅拌机,该类型桩机为上喷浆型机械,单设出浆管,搅拌头一般有双层叶片,出浆口略高于上层叶片,且两个搅拌头的叶片也要分层,因此出浆口一般要高于桩尖50cm,导致桩端约有40~50cm的土中没有掺入或只能掺入较少量的浆液。其它类型的搅拌桩机存在同样的问题,只是出浆口距桩尖的距离不同。这也是搅拌桩的桩端承载力修正系数α取值较小的一个原因。对于该基础的短桩而言,如果桩端与孤石之间留有50cm的余土,其压缩变形过大,满足不了设计要求。因此施工短桩前,施工单位对搅拌头及出浆管进行了改造,在机械上使出浆口距桩尖不超过15cm。施工时通过采取加长座底时间、加大座底时喷浆压力等措施,能够使该余土厚度更小。 ):[[Ch_  
S1′计算:不考虑桩间土作用,取Ec′=Ep=120qu=180MPa,搅拌桩有效桩长L′=4m,单桩荷载Nd′=110kN,根据2.2节所列公式,计算结果: n+i}>3'A  
S1′=Nd′•L′/Ap/Ec′=3.3mm。 0CN .gu  
S2′计算:不考虑桩间土作用,视孤石受力后侧壁与土产生摩阻力的计算方法与搅拌桩相同,孤石侧面积取As′= 38m2,孤石底面均匀受力,根据2.2节所列公式,则孤石底面的附加应力P0′、沉降S2′为: `H|g~7KD&  
P0′=(Fk-As′•qs)/Ak=41kPa p{U8z\  
S2′=Ψs P0′•(Zi•αi-Zi-1•αi-1)/Esi=17.1mm。 [,e_2<   
S3计算:取土层厚度L3=150mm,判断其类别为淤泥质粉质粘土,设附加压力P0″=Nd′/Ap,则 Yp;x  
S3=P0″•L3/Es=5.5mm。 [j/-(?+  
孤石处基础沉降S′=S1′+S2′+S3=26.2mm,与其它基础沉降值21mm比较接近,说明长桩短桩能够共同工作,设计参数合理。 C'$U1%: j  
差异沉降:该基础与最近的基础的边缘差异沉降为(25.9-21)mm/2.6m=0.19%<0.2%,满足要求。 N!va12  
#\M<6n{  
4.质量检验与沉降观测 TUUBC%  
4.1 取芯检验 1h"B-x  
完成施工后对搅拌桩进行了质量检验,方法为取芯和复合地基载荷试验。取芯数量3条,芯样连续,搅拌均匀,无明显缺陷。对芯样进行了水泥土无侧限抗压强度试验,共制作了12个试样,试样的28天强度1.8~6.2MPa,符合设计要求。 ]zm6;/ S  
对1条短桩取芯抽验时,对孤石进行了钻穿取样,证实该孤石为微风化花岗岩孤石,取芯位置厚度2.6m,顶面上有40cm厚淤泥质粉质粘土,其中孤石顶面10cm内没有固结成水泥土。孤石下为残积砾质粉质粘土。 %$}iM<  
l;C_A;y\  
4.2 复合地基载荷试验 #*`|}_6L  
搅拌桩龄期达到28天时,在条基下及独立柱基下各取一个点做复合地基载荷试验。载荷板为2m2方形钢板,地面与压板间铺设20mm厚中粗砂。荷载共800kN,分9级加荷,沉降量分别为9.9mm、6.6mm,回弹率分别为36%、33%,安全系数取2,承载力标准值fk≥200kPa,符合设计要求。 NdZ: 7  
需要说明的是,因为受载荷板尺寸限制,试验时只能压载一条桩上,因此试验时搅拌桩置换率m=0.73/2=36.5%,大于设计置换率31%,应该做荷载修正。这个现象在搅拌桩复合地基试验时普遍存在,值得注意。但是因为该载荷试验的目的只是为了检验复合地基施工质量,不是为了取得复合地基承载力的设计值,因此试验时没有加以修正。 5u!cA4e"  
qjFgy)qV  
4.3 沉降观测 0jyokER  
该培训楼于1997年7月交付使用。交工时建筑物四周的边柱沉降值为12~17mm,较为均匀,但填充墙下沉降值太小,仅2~6mm,导致底层墙上柱边、窗角等处出现倒“八”字裂缝。墙面重新抹灰后不再出现裂缝。中柱沉降5~7mm,基础下有孤石的中柱沉降7mm。到2002年7月为止,边柱沉降15~21mm,中柱沉降9~12mm,基础下有孤石的中柱沉降12mm。近两年沉降已不再发展,此沉降值基本上为最终沉降值。 Cm&itG  
LSs={RD2+p  
g$97"d'  
参考文献:《地基处理技术②喷射注浆法与深层搅拌法》,冶金部建筑研究总院主编,冶金工业出版社,1991年3月第一版 &0"`\~lA  
YUH/ tl  
-Z@ p   
fudidi
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只看该作者 2楼 发表于: 2010-12-20
深层搅拌桩复合地基中处理巨大孤石的工程实例 A=$oYBB  
付文光 --9mTqx  
(冶金工业部建筑研究总院    北京    100088) 1bBK1Uw  
9ZBF1sMg  
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。 |(%H O@i  
关键词:深层搅拌桩  复合地基  巨大孤石 d}ZH Y[  
!r|X6`g  
I?K0bs+6  
6"GpE5'*  
1.工程概况及地质概况 p{rS -`I  
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%。 `T70FsSJ  
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。 a3;.{6el)H  
~laZ(Bma);  
表1  土层主要参数表 {UcIt LjY  
土层 US4Um>j  
编号     ca =e_sg  
性状描述    层厚 ! Cl/=0$[L  
(m)    天然重度 sYXS#;|M  
γ(kN/m3 )    桩端承载力标准值fk(kPa)    压缩模量 qC )VT3  
K\b O[J  
Es(MPa)    变形模量 jO 55<s94  
lIz_0rE  
Eo(MPa)    桩周摩擦力标准值qs(kPa) z(3"\ ^T  
①    主要由粉质粘土组成,新近回填,结构松散,可塑    5.2~ { rT`*P~  
5.8     j;)6uia*A  
18.0                 9HX+sB M  
-10 eEQ[^i  
②    沉积淤泥质粉质粘土,黑色,局部淤泥质土,很湿,软塑~可塑     E: GJ$I  
2.5~ 4*x!B![]y  
4.1     O@iW?9C+  
17.3     F :S,{&jB  
120     R(sM(x5a`  
4.0     @@wx~|%  
8.0     d 4]%Wdvf  
15 $]kg_l)  
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     Ug21d42Z4  
不详 ` l2q G#  
     ]%|WE  
18.5     |l xy< C4V  
200     sg{D ?zl  
6.0     2HXKz7da  
12.0     'c&@~O;^d  
30 AxlFU~E4  
VA'X!(Cv  
(0W}e(D8  
2.搅拌桩复合地基设计 ht)nx,e=  
2.1 设计方案 %i8>w:@NW  
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: S |>$0P4W(  
Nd= qsi•Up•Li+α•Ap•fk; Jwd&[ O  
qu = Nd /K•Ap; 5lnSa+_/f  
m=(fsp-β•fs)/(Nd/Ap-β•fs); SDHc[66'  
n=m•A/Ap ex \W]5  
式中, qsi、fk-意义及取值见表1; ( 'n8=J  
Up-搅拌桩周长,取Up=3.31m; GQ2PmnV +  
Li-搅拌桩在不同土层中的长度,分别为:4.5m、4m、2.5m; /;AZ/Ocy!  
α-桩端土支承力折减系数,取α=0.5; 1?|6odc  
Ap-搅拌桩的截面积,取Ap =0.73m2; O[)]dD&'  
K-搅拌桩强度折减系数,取K=0.4; lt6;*z[  
fsp-设计复合地基承载力,取fsp=200kPa; Eqbe$o`dd  
β-桩间土承载力折减系数,取β=0.5; 2BDan^:-Av  
fs-桩间土地基承载力标准值,取fs=50kPa; Ia`JIc^e  
A-J1基础面积,A=6.8m×4m=27.2m2。 M~Qj'VVL  
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。 xwnoZ&h  
Pzp+I}  
2.2 沉降计算 N4 mJU'_{  
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: tx5T^K7[  
S1=(Pc+P0)•L/2•Ec; M+;P?|a  
Pc=(fsp•A-fs•(A-A1))/A1; 8i;)|z7  
P0=Pb-γm•L; rLh9`0|D  
Pb=(fsp•A+G-Asi•qsi-fs•(A-A1))/A1; vX0"S  
Ec=m•Ep+(1-m)•E0; 7sc<dM  
S2=Ψs P0•(Zi•αi-Zi-1•αi-1)/Esi; ;Q=GJ5`B  
式中,Pc-群桩顶面的平均压力,计算结果Pc=228kPa; /%YiZ#  
A1-实体基础底面积,计算结果A1=22.9m2; 5!F\h'E  
P0-群桩底面土的附加压力,计算结果P0=11kPa; ^8NLe9~p3?  
Pb-群桩底面压力,计算结果Pb=97kPa; F|l`YtZZd  
G-实体基础的自重,计算结果G=2215kN; xs'kO=  
Asi-实体基础侧面积,在②、③层土中计算结果分别为154、97m2; {kPe#n>xT  
γm-基底以上土的加权有效重度,计算结果γm=8.8kN/m3; s`=/fvf.  
Ec-群桩的变形模量,计算结果Ec=60.3MPa; LxlbD#<V  
Ep-搅拌桩的变形模量,取Ep=120qu=180MPa; ("E!Jyc!  
E0-桩间土的平均变形模量,E0i取值见表1,计算结果E0=6.5MPa; bugFl>  
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。 -nk#d%a\  
2.3 下卧层地基强度验算 ?,:#8.9  
桩端下无软弱土层,无需验算。 f[Fgh@4cj  
/*AJr  
J4G> E.8  
dGsS<@G  
3.对施工中遇到巨大孤石的处理方案 - LiPHHX<  
3.1 孤石状况及处理思路 /&$"}Z6z  
在施工场地正中间的独立基础下搅拌桩时,在地面下5~5.5m处遇到障碍。经人工探测,障碍厚度不详,尺寸约7m×5m,占据了承台下大部分面积,如图1所示。判断为孤石。该孤石埋深较深,尺寸很大,很难将其挖出运走。考虑到本工程采用了复合地基形式,可以将其进行利用。 .vN%UNu  
通过对该场地及附近地形地貌及地质状况的了解分析,判断该孤石厚度应大于2m,下卧层应为相同状况的残积砾质粉质粘土。设计利用短桩将部分基础荷载传递到孤石上,把短桩、孤石都视为基础的一部分,认为孤石将基础底面的埋深降至-7m。 Er"R;l]xJ  
6KEykw j  
hu P^2*c  
3.2 处理方案 ^p 2.UW  
基础下已按原设计施工了7条桩。考虑到与短桩的协调,设计在原基础外再增加1条长桩。不考虑桩间回填土的作用,认为8根桩承担了430×8=3440kN的荷载,则短桩需承担荷载N1=27.2×200-3440=2000kN ,$h(fM8GC  
短桩下为孤石,承载力相对很高,因此设计承载力需按桩身强度控制。搅拌桩的抗剪强度较低,离散性很大,短桩实际上为端承桩,在上、下压力的作用下很容易从最薄弱的环节剪断,为防止这样情况发生,搅拌桩安全系数必须足够大。综合施工情况,设计搅拌桩桩身强度1.5MPa,强度安全系数取较高值,取K′=0.1,不考虑桩间回填土作用,则 r+{d!CHq}  
Nd′ = K′•qu •Ap=110kN, aGB0-;.t7  
N′=N1 /Nd′=18 d $fvg8^  
考虑到短桩相互搭接减少了底面积,取布桩安全系数1.25,实际布桩23条,布桩形式如图1所示。图中阴影所示桩型均为短桩,长度5~5.5m,其中空桩1m。为减少孤石偏心受力及布桩需要,将基础尺寸由6.8m×4m修改为6.8m×5m。短桩水泥掺入比为15%。 x*me'?q  
LBmM{Gu  
3.2 孤石下卧层地层强度验算 7deAr$?Wx  
按孤石尺寸为7m×5m、底面埋深为7m、下卧层为相同状况的残积砾质粉质粘土验算,深度修正后地基承载力特征值为: 5=Kq@[(4  
fa=fk+ηb•γ•(b-3)+ηd•γm•(d-0.5) jq57C}X}2  
取ηb=0,ηd=1,地下水埋深2m,γm=13.2kN/m3,fa=286kPa。 X!o[RJY  
短桩作用到孤石上时,孤石偏心受力,孤石底面压力Pk及孤石边缘最大压力值Pmax应满足: 6| *(dE2x(  
Pk= (Fk+Gk)/Ak≤fa; VY/|WD~"CW  
Pkmax=(1+6ex/x+6ey/y)≤1.2 fa =Kc|C~g  
式中, Fk-孤石顶面荷载,取Fk=N1=2000kN; |*^8~u3J"  
Gk-孤石及上覆土重、搅拌桩重量,计算结果Gk=3001kN; *wC\w  
Ak-孤石底面积,按5m×7m=35m2估算; [)#u<lZ<~  
e-短桩等效作用点的偏心距,计算结果取ex=0.45m、ey=0.40m; K,f* SXM  
x、y-孤石粒径,取x=5m、y=7m。 0A#*4ap  
计算结果Pk=143kPa,Pkmax=269kPa,均满足要求。 (9mbF%b  
`d7gm;ykp  
3.3 该基础沉降计算 bz{^h'  
该基础下搅拌桩、孤石共存,受力情况不明确,要准确地计算出沉降是困难的。仍假设上述的桩、石分担荷载方法成立,认为孤石没有压缩变形,则孤石处的沉降包括短桩的压缩变形S1′、孤石下地层的压缩变形S2′及短桩底端与孤石顶面残留土的压缩变形S3。S3产生的原因为:施工机械为SJB-2型深层搅拌机,该类型桩机为上喷浆型机械,单设出浆管,搅拌头一般有双层叶片,出浆口略高于上层叶片,且两个搅拌头的叶片也要分层,因此出浆口一般要高于桩尖50cm,导致桩端约有40~50cm的土中没有掺入或只能掺入较少量的浆液。其它类型的搅拌桩机存在同样的问题,只是出浆口距桩尖的距离不同。这也是搅拌桩的桩端承载力修正系数α取值较小的一个原因。对于该基础的短桩而言,如果桩端与孤石之间留有50cm的余土,其压缩变形过大,满足不了设计要求。因此施工短桩前,施工单位对搅拌头及出浆管进行了改造,在机械上使出浆口距桩尖不超过15cm。施工时通过采取加长座底时间、加大座底时喷浆压力等措施,能够使该余土厚度更小。 >u=%Lz"J  
S1′计算:不考虑桩间土作用,取Ec′=Ep=120qu=180MPa,搅拌桩有效桩长L′=4m,单桩荷载Nd′=110kN,根据2.2节所列公式,计算结果: XkPv*%Er8  
S1′=Nd′•L′/Ap/Ec′=3.3mm。 ;asm 0H(  
S2′计算:不考虑桩间土作用,视孤石受力后侧壁与土产生摩阻力的计算方法与搅拌桩相同,孤石侧面积取As′= 38m2,孤石底面均匀受力,根据2.2节所列公式,则孤石底面的附加应力P0′、沉降S2′为: AL>c:K)qO  
P0′=(Fk-As′•qs)/Ak=41kPa fy&#M3UA\U  
S2′=Ψs P0′•(Zi•αi-Zi-1•αi-1)/Esi=17.1mm。 z)4UMR#b&  
S3计算:取土层厚度L3=150mm,判断其类别为淤泥质粉质粘土,设附加压力P0″=Nd′/Ap,则 izMYVI?0  
S3=P0″•L3/Es=5.5mm。 tg~A}1o`0  
孤石处基础沉降S′=S1′+S2′+S3=26.2mm,与其它基础沉降值21mm比较接近,说明长桩短桩能够共同工作,设计参数合理。 +J|+es  
差异沉降:该基础与最近的基础的边缘差异沉降为(25.9-21)mm/2.6m=0.19%<0.2%,满足要求。 oW0gU?Rr)u  
~Fy`>*  
4.质量检验与沉降观测 :?HSZocf  
4.1 取芯检验 M_k`%o  
完成施工后对搅拌桩进行了质量检验,方法为取芯和复合地基载荷试验。取芯数量3条,芯样连续,搅拌均匀,无明显缺陷。对芯样进行了水泥土无侧限抗压强度试验,共制作了12个试样,试样的28天强度1.8~6.2MPa,符合设计要求。 w6vLNX  
对1条短桩取芯抽验时,对孤石进行了钻穿取样,证实该孤石为微风化花岗岩孤石,取芯位置厚度2.6m,顶面上有40cm厚淤泥质粉质粘土,其中孤石顶面10cm内没有固结成水泥土。孤石下为残积砾质粉质粘土。 L-#e?Y}$J  
HHz;0V4w?  
4.2 复合地基载荷试验 ?4^} ;wDb2  
搅拌桩龄期达到28天时,在条基下及独立柱基下各取一个点做复合地基载荷试验。载荷板为2m2方形钢板,地面与压板间铺设20mm厚中粗砂。荷载共800kN,分9级加荷,沉降量分别为9.9mm、6.6mm,回弹率分别为36%、33%,安全系数取2,承载力标准值fk≥200kPa,符合设计要求。 L e*`r2  
需要说明的是,因为受载荷板尺寸限制,试验时只能压载一条桩上,因此试验时搅拌桩置换率m=0.73/2=36.5%,大于设计置换率31%,应该做荷载修正。这个现象在搅拌桩复合地基试验时普遍存在,值得注意。但是因为该载荷试验的目的只是为了检验复合地基施工质量,不是为了取得复合地基承载力的设计值,因此试验时没有加以修正。 :<L5sp  
LU%#mY  
4.3 沉降观测 "tqnx?pM  
该培训楼于1997年7月交付使用。交工时建筑物四周的边柱沉降值为12~17mm,较为均匀,但填充墙下沉降值太小,仅2~6mm,导致底层墙上柱边、窗角等处出现倒“八”字裂缝。墙面重新抹灰后不再出现裂缝。中柱沉降5~7mm,基础下有孤石的中柱沉降7mm。到2002年7月为止,边柱沉降15~21mm,中柱沉降9~12mm,基础下有孤石的中柱沉降12mm。近两年沉降已不再发展,此沉降值基本上为最终沉降值。 ]k[x9,IU\y  
:-z&Y492  
Di:{er(p  
参考文献:《地基处理技术②喷射注浆法与深层搅拌法》,冶金部建筑研究总院主编,冶金工业出版社,1991年3月第一版 G'u|Q mb1  
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fudidi
离线gxsmart
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只看该作者 3楼 发表于: 2010-12-20
谢谢你的资料!!!
离线乡巴佬

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只看该作者 4楼 发表于: 2010-12-21
这个资料有很多的 具体的设计都不相同
离线lingshengt

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只看该作者 5楼 发表于: 2011-01-13
收下了,顶一个,非常感谢楼主,辛苦了
离线370903934

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只看该作者 6楼 发表于: 2011-09-21
可惜不是自己想要的,,,不过案例毕竟是案例,不同的条件不同设计!谢谢分享!
岩土交流群:155672646
真正的LV3超级群,争建岩土人的大群!
欢迎大家的加入,你我共交流
离线林新凯

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只看该作者 7楼 发表于: 2011-12-13
回 3楼(gxsmart) 的帖子
gxsmart:谢谢你的资料!!! (2010-12-20 16:04)  )= =Jfn y  
rW=Z>1  
小弟,你是谁啊??还发帖
离线林新凯

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回 7楼(林新凯) 的帖子
林新凯:小弟,你是谁啊??还发帖 (2011-12-13 07:15)  (nf~x  
a7r%X -  
回楼主,勿误解!!
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