建筑软基处理措施与实践范文

1粉喷桩加固处理技术

粉喷桩是深层搅拌桩的一种,其特点是借助压缩空气,通过固化材料供给机的特殊装置,携带粉体固化材料(水泥或石灰等),通过高压软管输送到搅拌叶片的喷嘴处喷出,对于含水量高、孔隙比大、压缩性较好、灵敏度高和渗透性低的软土地基,粉喷桩处理可以获得较好的效果。

1.1工程地质条件

武汉某住宅楼地基土根据岩土工程勘察报告,土层从上至下分别是:①粉质粘土:属第四纪全新统冲洪积层,厚1.0m左右。②淤泥质土:呈流塑状态,具有高压缩性、触变性和不均匀性,厚2.8m左右。③粉质粘土:以含砾粉质粘土为主,局部为粘土,可塑状态,厚3.0m左右。④淤泥质土:呈流塑状态,具有触变性、高压缩性,厚3.0m左右。⑤粉质粘土:石灰岩风化而成,局部为粘土,可塑~硬塑状态,中等压缩性,厚4.5m左右。

1.2粉喷桩施工工艺及加固原理

本工程中设计的试验粉喷桩桩径为0.6m,桩中心距为1.3m,三角形布桩,桩长11m,水泥用量为15%,采用425号普通硅酸盐水泥,置换率25%。具体施工流程:桩位放样→桩机就位→预搅下沉→喷粉提升搅拌→复搅下沉→复搅→移到下一桩位。粉喷桩处理软土地基的机理包含两个方面内容:1)固化剂与软土发生物理化学反应而形成强度和刚度都比软土大得多的水泥土或石灰土机理;2)粉喷桩与桩间土构成复合地基的作用[1]。目前对水泥土加固土的机理,一般认为有包括几个过程:水泥的水解和水化反应;粘土颗粒与水泥水化物的作用;碳酸化作用。复合地基效应主要有:1)置换作用。复合地基中桩体的强度和模量比周围土大,在荷载作用下,桩顶应力比周围土表面应力大。桩可将承受的荷载向较深的土层中传递并相应减小了周围土承担的荷载。这样由于桩的作用使复合地基承载力提高,变形减小。2)挤密作用。对于松散填土、松散粉土,采用非排土和振动成桩工艺可使桩周围土孔隙比减小。密实度增加,提高桩周围土的强度和模量。3)桩对土的约束作用。群桩复合地基中,桩对桩周围土具有阻止土体侧向变形的作用。相同荷载条件下,无侧向约束时土的侧向变形大,从而使竖向变形加大;由于桩对土体侧向变形的限制,减小侧向变形,使复合地基沉降变形明显降低[2]。

1.3地基承载力试验及加固效果

工程设计要求复合地基的容许承载力不小于150kPa。粉喷桩施工后随机进行单桩静载荷试验和复合地基静载荷试验,压板尺寸1.5m×1.5m正方形钢板,采用慢速维持载荷法分级加荷载。对于单桩静载荷试验,在300kPa荷载作用下按沉降比0.01确定单桩容许承载力,试验结果表明,单桩容许承载力均在150kPa以上,满足要求。对于复合地基静载荷试验,按沉降比为0.01确定复合地基容许承载力,试验结果显示,复合地基承载力均在160kPa以上,沉降量也满足要求,且未发现水泥富集、不均匀现象。

2挤密碎石桩加固处理技术

挤密碎石桩是指用振动、冲击或水冲等方式在软弱地基中成孔后,再将碎石挤压入土孔中,形成大直径的碎石构成的密实桩体。挤密碎石桩加固软土地基的主要目的是提高地基土承载力、减少变形和增强抗液化性。

2.1工程地质条件

武汉某高校拟建办公楼,根据岩土工程勘察报告,土层从上至下分别是:①粉土:1.0m~1.5m,较湿。②粉质粘土:1.0m~1.5m,过湿,软塑。③粘土:1.5m~2.0m,很湿,软塑,夹杂粉质粘土。④粉土:3.0m~4.5m,很湿,可塑。⑤粉土夹薄层粉质粘土:2.9m~4.0m,很湿,软塑。

2.2挤密碎石桩施工工艺及加固原理

该工程设计碎石桩采用梅花形布置,桩距1.6m,桩径0.5m,桩长9m,设计复合地基承载力要求120kPa以上。具体施工流程:施工准备→测量定位→桩机定位→振动沉管至设计标高→填入碎石至自然地坪高度→启动振动锤振动拔管→边拔管边加料有规律反插→二次填料→拔管反插→孔口加料并开锤加压→成桩。挤密碎石桩的加固原理主要有:1)挤密作用。成桩过程中桩管对周围软弱层产生很大的横向压力,使桩管周围的土层孔隙比减小、密实度增大。2)排水降压作用。碎石桩孔内充填碎石等反滤性好的粗颗粒料,在地基中形成渗透性良好的竖向排水降压通道,有效地消散和防止超孔隙水压力的增高,防止软土产生液化,并加速地基排水固结。3)振动效应。碎石桩成桩时,振动锤的强烈振动,使填入料和地基土在挤密的同时,获得强烈振动,对软土增强抗液化能力是有利的。

2.3地基承载力试验及加固效果

加固完成后对地基采用静载法测定承载力试验,评价加固效果。随机抽取1组复合地基进行试验,压板规格为1.2m2,试验采用慢速维持荷载法。

3方案对比

通过粉喷桩和挤密碎石桩的加固原理可以发现,两种加固方法都具有复合地基效应所具有的几个特征,如:置换作用,挤密作用和桩对土的约束作用。同时,两种加固方法降低软土层含水率的原理不尽相同。粉喷桩侧重于通过自身固化剂(水泥或石灰)与周围土体的水分发生物理化学反应,降低土体水分,同时固化剂水化反应生成物加固软土层;挤密碎石桩则侧重于依靠桩孔内充填碎石等反滤性好的粗颗粒料,在地基中形成渗透性良好的竖向排水降压通道,防止软土产生液化,加速地基排水固结。两种加固方法均能产生良好的加固效果,在实际工程中则需要根据土层地质勘查结果择优选择。

4结语

1)对软土地基的加固处理,成桩类型的选择是工程设计非常重要的问题,选择时需要从单桩承载力、场地环境条件、桩基施工设备及能力、土质条件和经济条件等几个方面综合考虑。

2)采用粉喷桩、挤密碎石桩对地基进行处理,桩的承载力在很大程度上受施工工艺的影响,在保证施工质量的前提下,科学地选择施工工艺施工是加固成功的保证。