低能级强夯CFG桩复合地基处理新填土地基.docx
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低能级强夯CFG桩复合地基处理新填土地基
第30卷增刊2岩土力学Vol.30Supp.22009年12月RockandSoilMechanicsDec.2009
收稿日期:
2009-07-25
第一作者简介:
李为民,男,1957年生,高级工程师,主要从事岩土工程研究。
E-mail:
gckcylwm@
文章编号:
1000-7598(2009增刊2-0354-04
低能级强夯+CFG桩复合地基处理新填土地基
李卫民,常青
(贵州省建筑工程勘察院,贵阳550003
摘要:
以工程实例对低能级强夯+CFG桩加固新填土地基的技术和施工方法在贵州山区的应用作了介绍,并结合静载试验,动力触探测试,低应变测试,沉降观测等数据对试验结果进行了分析总结,为山区建设中新填土地基处理提供了新的思路和经验。
关键词:
新填土;低能级强夯;CFG桩中图分类号:
TU44文献标识码:
A
CompositegroundoflowenergyleveldynamiccompactioncombinedwithCFG
piletreatingrecentfillingsoilfoundation
LIWei-min,CHANGQing
(GuizhouArchitecturalInvestigationInstitute,Guiyang550003,China
Abstract:
AnexampleofcompositegroundoflowenergyleveldynamiccompactioncombinedwithCFGpile,whichisusedinGuizhoumountainousarea,ispresentedtoelaboratetechnologyandjobpracticesoftheproposedmethod.Inaddition,theresultsofstaticloadtest,dynamicpenetrationtest,lowstrianreflectionwavemethodandsettlementobservationwhichwillprovidecreativeideasandexperiencesforrecentfillingsoilworkinmountainousareaaresummarized.Keywords:
recentfill;lowenergyleveldynamiccompaction;CFGpile
1引言
国家重点建设项目三板溪水电站下闸蓄水后,位于上游的剑河县将被淹没。
为此,新剑河县城选址于清水江上游革东镇较为平坦开阔的源江河阶地及缓坡之上。
由于源江河两岸地势较低,按照《剑河新县城规划总图》,沿河两岸场地需回填6.0~8.0m的土石方才能满足规划的平场标高要求。
由于新填土厚度大,成份杂乱,结构松散,且靠近河边,地下水埋藏浅、水量大。
若采用人工挖孔桩基础,孔桩护壁、排水都十分困难,施工安全隐患也很大,且无法保证工期;若采用机械成孔灌注桩基础,又由于填料成分极不均匀,结构松散,桩身质量不易控制,且工程造价高,工期长。
为此,要在既定的工期内和十分复杂的地质条件下,新建一座新县城,选择一种工效高,节省造价的地基处理方案成为新县城建设工程的关键。
经过多种地基基础施工方案的比较,我院提出采用低能级强夯+水泥
粉煤灰碎石桩(以下简称CFG桩加固新填土地基的施工方案,目的在于提高地基与基础施工的工作效率,节约工期,降低成本。
为此选择在剑河新县城有代表性的回填区(填方厚度平均厚度约7.0m竹林寨居住4组团14-5栋和居住5组团13-2栋进行低能级强夯+CFG桩基础施工。
14-5栋和13-2栋均为6层住宅,最大线荷载400kN/m。
2低能级强夯处理
2.1低能级强夯的技术要求
回填区内建筑物主要由六层公建房和3层以下自建房组成。
低能级强夯的目的有以下两个方面:
一是通过强夯,解决场地的整体稳定性问题,且3层以下自建房,可直接采用强夯地基。
二是通过低通级强夯+CFG桩作为6层公建房的复合地基。
回填区填料主要为挖方区弃碴,成份以风化泥岩和粘性土为主。
我院在14-5栋和13-2栋回填地段现场取有代表性试样作颗粒分析试验,试验结果
增刊李卫民等:
低能级强夯+CFG桩复合地基处理新填土地基见表。
表1颗粒分析试验结果
Table1Testresultsofgrainsizeanalysis
粒径/mm重量
/g
占总重量百分比
/%
大于某粒径的百分比
/%
>10019908.68.6
100~605
01521.730.360~403
75516.346.640~203
17013.760.320~103
21513.974.210~53
06013.287.4
<52
89012.6100从颗粒分析试验结果可知,粒径大于20mm的重量占总重量的60.3%,属回填碎石土。
按照《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002表6.2.1规定,对于碎石土,单击夯击能为2000kN⋅m时,预估有效加固深度为6.0~7.0m,符合本场区强夯处理技术设计要求。
2.2强夯设计参数
在回填厚度相近,填料类似地段作试验强夯及夯后检测,以检测强夯加固指标作为人工大面积强夯施工的设计参数依据。
根据试夯数据,确定本次强夯设计参数如下:
主夯:
夯锤重150kN,单点夯击能2000kN⋅m,夯间距4m×4m,击数12击并满足最后两击平均沉量不大于50mm的规范要求。
满夯:
夯锤重100kN,单点夯击能1000kN⋅m,锤痕搭接1/4。
加固目标见表2。
表2强夯技术处理设计要求指标
Table2Dynamiccompactionindexes
项目地点填土
深度
/m
有效
加固
深度
/m
加固目标值加固目的地基勘测
竹
林寨6~86
Fak≥150kPa
E0=6.0MPa
整个场区的地
坪夯实,便于
铺设各种沟网
管线,并满足
直接作为3层
以下自建房的
人工地基的要
求,强夯后
+CFG桩作6
层统建房的复
合地基。
采用现场静
载荷试验和
重型动力触
探等方法检
验对比分
析,检测深
度不小于有
效加固深
度。
2.3强夯目标值的控制检测及效果评价
竹林寨强夯区布置11条重型动探检测剖面,剖
面间距20m,共布置78个重型动力触探孔,另外
布置14点浅层平板载荷试验,其中:
7点为夯点上,
7点为夯点间,检测成果见表3。
表3施工强夯检测成果表
Table3Testresultsofdynamiccompaction
动探N63.5标准值/击载荷试验
检测地点
0~1.0m1.0~6.0m>6.0m
承载力fak
标准值
/MPa
压缩模
量ES
/MPa
竹林寨8.729.728.89160~2008~15
从表3可看出,采用低能级强夯处理竹林寨新
填土地基方案行之有效,加固效果良好,满足设计
要求。
对沉降不敏感的小荷载建筑物及城市公路管
网均可采用强夯加固后的人工地基。
3CFG桩复合地基
CFG桩复合地基是中国建筑科学院地基所近
年开发的地基处理技术,是建设部全国重点推广项
目,是国家级全国重点推广项目,目前正在全国推
广使用。
该技术已列入国家行业标准《建筑地基处
理技术规范》(JGJ79-2002,是工程运用的执行技
术规范。
图1CFG桩复合地基示意图
Fig.1SketchofCFGcompositeground
根据设计提出的加固目标要求,经低能级强夯
加固的填土地基,仅能满足3层以下自建房的人工
地基,为满足6层统建房最大线荷载400kN⋅m的
强度要求,我院提出采用CFG桩复合地基的方案,
即在经低能级强夯处理的基础上实施CFG桩。
卵石
层为桩端持力层,采用长螺旋钻管内泵压施工工艺。
3.1CFG桩设计计算
设计计算:
桩径φ450,桩长7.5m,桩端持力
355
岩土力学2009年
层为砂卵石层,根据公式
jupsipp1508kNn
iiRuqLqA==+=∑
式中:
µp为桩的周长(m;qsi、qp分别为桩周第i层土的侧阻力,桩端端阻力特征值;Li为第i层土的厚度(m;Ap为单桩截面积(m2
。
表4土的力学性质及桩基参数
Table4Mechanicalpropertiesofsoilandpile
foundationparameters
桩设计参数土层名称
桩身范围土层厚度/m
承载力标准值F/kPa
qs/kPa
qp/kPa
填土6.56015砂卵石层1.02597000
3.2复合地基承载力标准值估算
aspkskp
(1R
fmmfAβ=⋅+−
式中:
fspk为复合地基承载力标准值(kPa;Ra为单桩竖向承载力特征值;m为桩面积置换率;Ap为单
桩截面积(m2
;β为桩间土承载力折减系数0.75~0.95,天然地基承地力高时取大值;fsk为处理后桩间土承载力特征值(kPa,可取天然地基承载力特征值。
取Ra=500kN,β=0.75,m=0.10,计算得CFG桩复合地基承载力计算值为:
fspk=415kPa,取:
fspk=400kPa。
3.3CFG桩复合地基施工
CFG桩施工采用长螺旋钻管内泵压混合料灌注成桩工艺。
施工顺序为:
CFG桩施工→平基开挖→桩头处理→褥垫层铺设。
3.4CFG桩复合地基加固效果及评价
剑河新县城统建用房居住5组团12-2栋,居住4组团14-5栋CFG桩施工完毕后,进行了单桩和复合地基静载试验检测,对桩身质量进行了低应变检测。
在13-2栋和14-5栋,随机抽检了5根桩,分别作三个单桩静载荷试验和2个单桩复合地基静载荷试验,检测结果见表5、表6。
表5CFG桩单桩破坏静载荷试验成果表
Table5ResultsoffailurestaticloadtestofasingleCFGpile
序号
楼座
试验类型
桩长/m
桩径/mm
压板尺寸
根限承载/kN沉降量/mm承载力特征值
/kN变形模量/MPa单桩承载力特征值
/kN
113-
2单桩破坏7.6450φ45012507.66625340213-2单桩破坏7.5450φ450150016.15750195
708
静载荷试验结果看,CFG桩单桩承载力特征值Rf=708kN,
单桩复合地基承载力特Rf=588kPa>400kPa,满足设计要求。
两栋楼CFG桩低应变检测各抽检30%,检测结果见表7。
从表中可以看出两栋楼桩身质量完整,均不存在桩身明显缩径或离析缺陷的现象。
3.5CFG桩施工建筑物的沉降观测
在两栋建筑施工过程中,对两栋楼进行了沉降观测,观测时段为开始修建至竣工验收。
两楼座的沉降曲线见图2、图3,综合分析可以得出,两栋楼沉降量比较小,也较均匀,沉降趋稳定。
目前两栋楼已交付使用3年,情况良好。
表7CFG桩低应变检测
Table7ResultsoflowstraintestofCFGpiles
Ⅰ类桩
Ⅱ类桩
Ⅲ类桩
楼号总桩数检测数
桩数比率/%桩数比率/%桩数比率/%
14-5190575494.735.313-2
194585391.458.6
图213-2栋沉降-时间图
Fig.2Settlement-timecurveofbuildingnumber13-2356
增刊李卫民等:
低能级强夯+CFG桩复合地基处理新填土地基
图314-5栋沉降-时间图
Fig.3Settlement-timecurveofbuildingnumber14-5
4工期和经济指标
剑河新县城统建房4组团14-5栋和5组团13-2栋原基础方案为人工挖孔桩基础,采用CFG桩复合地基后,工期大幅度提前,经济效率十分可观。
在该两栋楼房附近的建筑物,采用人工挖孔桩基础,其地质情况与14-5和13-2栋建筑物基本相同,建筑物体量、结构及荷载均也相同,经对二种桩型的施工工期和造价进行对比,采用人工挖孔桩每栋楼施工工期为45d,而采用CDF桩每栋平均施工期为17d,比人工挖孔桩节约工期28d。
从造价上,CFG桩复合地基工程造价是人工挖孔桩的80%,比人工挖孔桩节约费用20%。
因此采用CFG桩复合地基具有节约工期和大幅降低成本的优势,具有很好的社会和经济效益。
5结论与建议
(1剑河新县城统建房4组团14-5和5组团14-2栋填土厚度7m,填土材料差异性大,且为无序抛填,采用低能级强夯+CFG桩基复合地基处理技术达到了即解决场地的稳定性又解决建筑地基的预期效果。
(2采用低能级强夯+CFG桩复合地基技术处理新填土地基,具有施工周期短、节省造价、不污染环境、无噪声、施工安全等优点。
(3该项工程应用证明,低能级强夯+CFG桩复合地基处理新填土地基技术,在贵州山区的建设中,对于处理类似新填土场地的地基,是一种行之有效的新组合、新工艺,为我省岩土工程在地基处理技术方面开辟了新的途径。
针对贵州山区在建设工程时的大挖大填现象值得很好研究应用和加以推广。
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- 能级 CFG 复合 地基 处理 填土