挤密砂石桩在杭州滨江地区工程中的应用 

2011-10-27 09:21 发布

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1、前言   
    杭州滨江地区分布有较大范围以粉土、中细砂为主的地层,该地层虽地基承载力不算低,但属液化土层。因此,以该层作建筑地基之用,必须对之进行消除液化加固处理。挤密砂石桩除挤密作用外,还具有排水功能,能有效地消散地震等震动引起的超静孔隙水压力,从而使液化现象大为减轻。另外,砂石桩还有造价较低,砂石资源丰富,可就地取材,节约钢材、水泥等优点。
    2、工程概况及地基条件   
    天福花园住宅小区位于滨江四号地块,南临钱塘江,北靠钱江三桥。小区多为7层砖混住宅楼,并带半地下或全地下自行车库。根据地质勘察报告资料,地基各主要土层分布如下:①-1人工填土,厚约2.50m;①-2淤泥质填土,厚0.80~2.10m局部分布;①-3素填土,厚0.00~1.00m,局部分布;②-1砂质粉土,厚2.50~4.30m,全区分布较均匀,qc=4000kPa,性质较好;②-2砂质粉土,厚2.00~4.40m,松散,全区分布较均匀,qc=2000kPa;②-3粘性粉土,厚090~1.00m,松散,局部分布,qc=900kPa,性质较差;③-1砂质粉土,厚度1.00~3.00m,全区分布,qc=4000kPa,性质尚可;③-2砂质粉土夹粉砂,厚1.90~5.50m,稍密,全区分布,qc=8000kPa,性质较好;③-3砂质粉土,厚4.50~7.60m,性质较差,qc=2000kPa;④淤泥质粉质粘土,未钻穿,全区分布,性质较差,qc=900kPa。其中①-3、②-2、②-3层在地震烈度七度时,为液化土层,由此判定场地为液化地基。  
    3、基础方案比较   
    滨江四号地块内有多家房产商在开发,所采用的基础类型也各有不同,主要有夯扩桩、水泥粉喷桩、挤密砂石桩等。现就以上几种基础类型进行方案比较:  
    (1)夯扩桩。采用振动或锤击沉管,在管内浇灌混凝土后进行夯压、扩底,属扩底沉管灌注桩。这种桩型,若桩长较短,未穿透液化土层,虽单桩承载力高,但不能有效消除砂土液化的影响。若采用长桩穿透液化土层,则在砂质粉土中施工,土层受到扰动、挤压,孔隙水压力无法扩散,从而引起液化,且因桩身受到孔隙水压力的作用,易产生沉桩冒水冒浆现象,导致桩身结构的严重破坏,从而降低单桩承载力。   
    (2)水泥粉喷桩。采用高压旋喷注粉法,把粉体固化材料喷入被搅动的软土中,形成了一个圆柱形水泥土体桩,并按复合地基设计。这种方法虽然能提高地基的承载力,但不能有效消除砂土液化。另外,在粉砂层土中施工,桩成型质量难以保证,效果不好。
    (3)挤密砂石桩。采用振动沉管并在管内灌入砂、石而成桩,并按复合地基设计。这种方法不仅可提高地基土的承载力,还可改善排水固结条件,消除砂土液化的影响,另外也易于施 工。因此,本工程基础选用该方案。   
    4、挤密砂石桩的设计与施工   
    (1)挤密砂石桩设计:采用φ377挤密砂石桩,有效桩长9~10m。根据液化土层的埋深,桩应穿透液化土层,进入③-1砂质粉土层1m以上。桩采用等边三角形满堂布置,面积置换率为5.73%,并从基础外缘扩大三排保护桩。设计复合地基承载力为160kPa。另外,基础底面还应铺设厚30~70cm砂石垫层,垫层应分层压实。   
    (2)挤密砂石桩施工:砂石填料中的砂与石之比为7∶3,碎石最大粒径不大于50mm,填料含泥量不大于5%,拔管速度控制在1.5m/min以下,每拔0.5~1.0m,停拔振动5~10s,充盈系数达到1.2以上。   
    5、挤密砂石桩加固效果   
    (1)加固效果检测:在施工完毕28天且地基土强度得到一定恢复后,采用静力触探法对桩间土进行原位测试,检测深度为10m,检测点随机布置并做到大致均匀分布。由检测结果可知,地基加固后②-1层砂质粉土qc值有较大提高,平均可增加48%~100%,表明挤密砂石桩对中密状砂质粉土加固效果较好,其复合地基承载力标准值Q≥180kPa。在施工过程中,通过振动沉管挤密砂石桩的振动,将土体挤密和排水固结,可使粉砂土层的含水量降低10%~20%、孔隙比减少18%~25%、压缩模量增大40%~60%。土体密实性显著增大,有效加快了土体固结速度,使得土体迅速排水固结,从而增强了粉砂土抗液化能力。   
    (2)沉降观测:小区每幢楼每施工一层,沉降观测一次,共10次。沉降最大的一幢,至主体结构封顶时最大沉降量为43mm,最小沉降量为31mm,平均沉降量为38.6mm;至竣工验收时,最大沉降量为43mm,最小沉降量为34mm,平均沉降量为40mm。沉降量及沉降差均满足规范要求。   
    6、结束语   
    (1)采用挤密砂石桩加固粉砂土地基,可明显提高地基承载力,并且能有效地消散和防止超孔隙水压力的增高和砂土产生液化,提高地基的抗液化能力。   
    (2)挤密砂石桩在设计和施工时,选择合理桩距非常重要,桩距太大,即置换率过低,相应的复合地基承载力也低,达不到设计要求;桩距太小,即置换率过高,桩不易施工。本工程就曾因桩距太小,施工时打不下去,不得不修改桩距,才得以顺利施工。根据本工程施工经验,打桩影响范围在1.00~1.5m,约3~4倍桩径,设计时桩距一般可控制在4倍桩径大小。   
    (3)挤密砂石桩不仅可节约钢材、水泥,而且还有施工方便、造价低等优点,具有较好的经济和社会效益。
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