《粉喷桩、碎石桩相结合处理地基土液化的探讨与实践》由会员分享，可在线阅读，更多相关《粉喷桩、碎石桩相结合处理地基土液化的探讨与实践（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、粉喷桩、 碎石桩相结合处理地基 土液化的探讨与实践 铁道部电气化工程局电气化勘测设计研究院周清兵 摘 要 介 绍京沪线德州 数字徽波 通信楼饱和新近沉积粉土地震液化的处理。 关锐词地基处理粉土液化 一、 概况 随着全国铁路的提速， 其通信手段与设施也必将做相应的改进. 德州数字徽波通信楼就在此 基础上诞生了。 此通信楼位于德州火车站的北端， 原通信楼的北侧， 德州市织带厂南侧， 通信工区 院内。此通令楼占地面积为 1 5 . 5 X 2 5 . 7 . ， 无地下室.其平面位置见下图: _ ; 1 一 卜一1， 建筑群 公 路一 一 一 = 兰望生三三三三杏 一 一 一 织带厂 二、 建筑物
2、结构类型 此建筑物属 A类建筑。四层框架结构， 高 1 8 m。设计采用钢筋混授土条形基础， 基底宽 2 . 8 - - 3 . 5 m , 荃础埋深 2 . 3 m, 要求地基承载力大子等于 1 5 0 K P a . 三、 工程地质条件 本场地位于一古河道上， 后经冲填而成。场地主要由冲积成因的粉土、 粉质粘土组成。各层 岩性自上而下为 工 层: 素填土， 底板埋深 0 . 8 -2 . 5 m， 场地南侧中部较厚; 2 层: 新近粉土， 黄褐至灰色， 饱和， 松散， 底板埋深 4 . 1 - 4 . 6 m, f , 二9 0 K P a ; 3 层: 新近粉质粘土， 灰色， 饱和， 软
3、塑， 底板埋深 5 . 3 -5 . 8 m , f , 二1 2 0 K P a ; 4 。 层: 新近粉土. 灰色， 饱和， 松散至稍密， 底板埋深8 . 1 -8 . 9 m, f 二1 1 0 K P a ; 4 , 层: 新近粉质粘 土， 灰色， 饱 和， 软塑. 只 分布在场地的东南角， 厚2 . 6 m左右， f 、 二t l O K P a ; 5 层: 粉土， 黄揭， 饱和， 中密， 底板埋深 I t . 8 - 1 2 . O m。 此层在场地的东南部缺失， = 1 5 0 KPa ; 6 层: 粉质粘土 黄褐， 饱和， 可塑至软塑, f , =1 4 0 KP a , 2
4、0 各层物理力学指标见下表: 表 1 地 层 编号岩 性 名 称 含水I w( % ) 重 度 丫 ( K N / m ) E W fA t E , )。M P a ) 粘聚力 C ( KP a ) * A t 坏 l 1 承载力标准值 f , ( K P . ) 2层新 近 粉 土2 7 . 5 ，。 . ， 6 2 29 0 3层 新近粉质粘土 2 5 . 4 1 9 . 0 I 5 . 0 1 12 01 2 0 4 。 层新近粉土 2 6 . 6 1 9 . 64。 52 41 1 0 4 , 层 一 新 近 粉 质 粘 土 2 4 . 6 “ 1 3 一 5层粉土 2 5 . 8 1
5、 9 . 6 一 7 . 0 I 1 5 0 6层粉质枯土 一一 本场 地为n 度地震区. 地下水位在地 表下1 . O m左右， 地下水无腐蚀 性。 根据现场标 贯试验 与室内土 工实验， 2 层与4 a 层为中等液 化粉土层， 承载力也满足不 了要求， 需进行地基处 理。 四、 地基处理方案选择 对处理地基土的液化和提高地基土的承载力. 目前常采用的有振冲置换和振冲挤密碎石桩。 1 . 振冲里换碎石桩: 此方法的优点是适合场地比较狭窄， 周围建筑物离场地较近， 不足之处 在于排出 的泥浆较多， 用水量大， 而且附 近要有排 放泥浆处。 此 方法的优点正适合本场地， 但 附近 没有排放 泥浆
6、处， 要用车运走， 这样费用 太昂贵.由 于资 金问题， 此方法无法使用. 2 . 振冲挤密碎石桩: 其优点相对于置换法来说， 不用水， 不用排泥浆， 用料量少. 但要求场地 较宽， 周围建筑物离边桩 2 0 。以上。本场地也无法采用此方法进行处理。 3 . 根据饱和松散粉土地震液化的原理， 主要是在地震时， 松散的粉土有变得更紧密的趋势， 但饱和粉土的孔隙全部为水充填， 因此， 这种趋于紧密的作用将导致孔隙水压力的骤然上升， 而 在地震过程的短暂时间内， 骤然上升的孔隙水压力来不及消散， 这就使原来由沙粒通过其接触点 所传递的压力( 有效压力) 减小， 当有效压力来不及消失时， 粉土层会完全
7、丧失抗剪强度和承载能 力， 变成象液体一样的状态， 这就是砂土的液化。 根据此原理， 就是要解决地震时骤然上升的孔晾 水压力， 碎石桩就是利用此原理， 让孔隙水从碎石桩中排出， 让骤然上升的孔隙水压力减小， 防止 砂土液化.我们 在此场地中 无法使用振冲置换和振冲 挤密碎石桩的情况下， 又为了减 小成本， 达 到处理的效果， 我们在同一场地中考虑同时使用粉喷桩加小型碎石桩进行处理。 粉喷桩为了提高 地基土的承载力， 振动小， 对周围的建筑物无多大影响; 小型碎石桩起降低孔隙水压力和作为排 水通道， 可消除饱和粉土的地震液化。 产生的泥浆相对又少， 可就地处理. 五、 地基处理的设计 1 . 粉
8、喷桩的设计 本场地处理面积为 1 6 . 7 X 2 8 . 7 m . 粉喷桩为正方形布置， 桩间距 1 . O m， 桩直径 5 0 0 m m。考 虑到场地东部离建筑物太近， 基坑开挖 2 . 8 m深时。 可能对原建筑基础有影响， 所以， 在建筑物基 础外打7 根护坡桩， 这样粉喷 桩总数为3 8 5 根. 其中基础内3 7 8 根。 比照以前相似地层的土质情况， 当喷灰量为 6 0 k g / m时， 水泥掺入比( 水泥掺入量与被加固 的湿土重的比值) 约为 1 5 %, 粉喷桩桩身强度 9 0 夭龄期应大于 1 . 5 M p a , 取桩身强度 P , =1 . 5 M p a
9、. 2 1 翻f，1.es一 ( 劝确定桩长: 按式C P 二， 尸 ， A ， . . . . . . . . . . . . . . . ， ， ， ( 约 ， 。 二 。 ， Ef . “ l ; 十 口 A , 9 . . . . . . . 一 ( : ) 其中C P ) . . . . . 单桩容许承载力， K.ro P , 桩身强度, K P a ， 桩身强度折减系数， 取。 . 3 5 A ， - - - “ 一 桩的横截面积， 二 v ， . . . . . . . . . 桩的周长, m f . . . .一 桩周围第 层土的容许摩阻力， 取 I O KP a ， 桩周围第
10、 ; 层土的厚度， 。 a 桩尖天然地基土的承载力折减系数， 取 0 . ;i 4 ,.桩尖天然地基土的承载力， 取 土 切KP a 按式( 1 ) C P 二0 . 3 5 X1 . 5 X 1 0 0 0X二X 0 . 2 5 ， 二 1 0 3 ( KN) 将印 代入式( 2 ) 得: 1 0 3 二2 a X0 . 2 5X 1 0X1 +0 . 5 X二X 0 . 2 5 X 1 1 0 由 上式计算可得: 桩长 二6 . O m 考虑 到场地东南 部4 . 层液化粉土较厚， 粉喷桩最好能穿透， 故采用桩长为6 . 5 - 7 . O m， 有效 桩长为6 . 0 -6 . S m.
11、 ( 2 ) 粉喷桩处 理后的复合地 荃承载力的计 算: 根 据式。 ，二气 a , +( 1 一a , ) a , ， d 式中 一复合地基容许承载力， K P a 几 ， 、 桩间土夭然地基容许承载力， KP a 丐 桩身容许承载力， KP a o ,，n P ,”0 . 3 5 X 1 . 5 X 1 0 0 0 二 5 2 5 KP a 6 桩Iu l 土承载力折减系数， 取。 ， 7 5 a , 一 置换率 a .=a “ A , / A 式中。 “ 二 桩根 数, 4 7 8 根 A . . . . . . . . 桩的面积， 二 2 . 4 二加固总面积， 二之 a ,二 4 7
12、 8 X a X 0 . 2 5 / 1 6 . 7 X 2 8 . 7二 0 . 1 9 6 :. a ,= 马a ,+ ( 工一 a . ) 声 二 0 . 1 9 6 X 5 2 5+ ( 1一 0 . 1 9 6 ) X 9 0 X 0 . 7 5 = 1 5 7 KP a 满足设计 大于 等于1 5 0 K P a 的要求。 2 . 小型碎石桩的设计 : 由于碎石桩主要是当地展时， 固结， 提高桩间土的强度。 起清散孔隙水压力及排水通道的作用， 但同时也使桩间土排水 碎石桩按等腰三角形布全， 建筑基础外布置一排碎石桩， 桩间距 2 . 0 m. 6 . O r n , 设计碎石桩2
13、7 0 根。 采用2 0 -4 0 mm 2 2 的新线新鲜碎石. 单桩灌料备 0 . 桩直径 3 0 0 m m , 桩长 5 1 m, ， 充盈系数 1 . 2 . 六、 施工 本工程施工时， 先施工粉喷桩， 后施工碎石桩 为确误工程的施工质量. 在施工中要求严格执 行 粉体喷搅法加固软弱土层技术规范 (TB 土 叭冷 一， 6 ) 、 建筑地基处 理技术规范 口 G J 79 一9 1) 及设计的要求， 并 派技术人员负责该工程的全面质量管理， 各 班有质检员跟班指导， 检查质量情 况做到严格按下列各项执行。 1放线依据设计和现场控制要求， 由甲方批准， 控制建筑基点， 以此延放桩位，
14、打钢钎成孔 放白灰显示。 2 . 粉喷桩、 碎石桩垂直度偏差不得超过 1 . 5 %。 3 .粉喷钻头直径大于 告 S O mm以上， 确保桩的直径。 4 粉喷桩喷灰量不小于 6 O k g / m。 成桩时进行复搅 1/3 桩长。 5 .碎石桩定位准确， 单桩灌入量不少于 。 ， 5 工 rns。 七、 施 工 自 检 在施工过程中， 为确保工程质量， 采用轻型动力触探( N:。 ) 对部分桩体强度， 按不同龄期分别 进行检测， 其检测结果如下表。 表 2桩体强度检测结果表 龄期 ( d ) 检 侧 位 1 检 测 教 量 ( 根 ) N:。 平均击数 ( 击 ) 桩 体强 度 ( K P
15、a ) 0 . 5 桩径方向 1/4 处 2 3 7 一 书1 0 l 桩径方向 1/峨 处 2 6 0 l l 2 桩径方向 1/4 处 2 一 5 0 0 3 桩径方向 1 /4 处 11 0 0 5 0 0 l 3 5 桩径方向 1/4 处 I 一 11 0 3 l 5 0 0 另外， 在施工完粉喷桩后， 开挖了 2 根桩 观察桩身均为青灰色， 桩形清楚圆滑， 桩径为 。s m， 喷粉搅拌均匀， 无水泥富集结核成未被搅均的土块， 桩体致密， 并有一定的强度。 八、 复合地基检测 所有桩施工完后， 对复合地基做了综合的检测， 其检测方法及结果入下表。 表 3 检侧方法勘测时间下作量测试参数 测试结果 标准贯入试验施工完一星期后 3 个孔 l 桩间工液化判别及桩 间土挤密效果 1 消除2 层、 4 。 层粉土的液 化 取芯施工完一星期后 一 一 2 根 桩 桩的 强 度 、 喷灰 盆 及 均 匀 性 ! 满足要求 动荷载试验 I 施 工完 一个 月 后 2 7根桩 l 单桩及复合地基承载 一 力 ， 复合地基承载力为 17DKPa 满足设计 要 求 九、 经 验 总 结 1 . 施工前地下障碍物一定要清除干净， 场地要平整， 以免影响桩位的准确性及施工的进度。 2 . 要严格按照设计及规范的要 求进行施工， 粉喷桩施工时控制好喷灰盘
