[水振冲碎石桩在处理可液化砂土地基中的应用探讨]设砂土地基中一点的大小主应力.docx

水振冲碎石桩在处理可液化砂土地基中的应用探讨设砂土地基中一点的大小主应力 摘要：水振冲碎石桩因其施工简便、工期短、造价低等特点，被广泛应用于粉砂土地基处理工程。文章结合具体的工程实例，介绍了振冲碎石桩用于砂土地基抗液化处理的原理，对其施工工艺进行了探讨。 关键词：振冲碎石桩；砂土地基；可液化；处理 Abstract:watervibro-replacementstonecolumnfortheconstructionissimple,timeisshort,thecostlowcharacteristic,iswidelyusedinpowdersandgroundtreatmentengineering.Basedonthespecificengineeringexample,thepaperintroducesthevibro-replacementstonecolumnusedinthesandfoundationtreatmentoftheprincipleofliquefaction,itsconstructionprocessarediscussed. Keywords:vibro-replacementstonecolumn;Thesandfoundation;Canbeliquefied;processing 中图分类号：TU441+.4文献标识码：A文章编号： 一、工程概况 拟建某住宅小区高层楼A、B栋，框架剪力墙结构，地上17层，地下1层。场地长102.3m，宽44.4m。 场地地层从上至下依次为：第四系全新统人工填土层(Q4ml)、第四系全新统冲积层(Q4al)，代表性地质剖面见图1。拟建86号楼A，B栋均设1层地下室，地下室埋深4.0m，基底处地基土以细砂为主，厚0.53.0m。其下部卵石土多以松散卵石为主，卵石层中间夹有一定厚度的中砂，稍密及以上密实度卵石埋藏较深，在现地面下70m以上，且不稳定。 图1建筑区地质剖面图 各地基土层主要物理力学指标见表1。 场地土层等效剪切波速(Vse)为281342ms，覆盖层厚度不大于5m，建筑场地类别为类，场地卓越周期为017-022S，场地内细砂为可液化土，为建筑抗震不利地段。地区抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为01g，设计特征周期为035s。0 表1地基土主要物理力学指标 土名(kNm3)kPa(0)ckPaEMPaEoMPa 素填土19.09010203.5- 细砂19.09020-7.0- 中砂20.011020-9.0- 松散卵石20.016032-16.015 稍密卵石21.033035-23.020 中密卵石22.058038-30.030 密实卵石23.090040-45.040 二、振冲碎石桩加固地基的设计 1、基础形式和地基加固方式的选择 若采用天然地基、柱下独立基础，以稍密及以上密实度卵石作基础持力层，基坑开挖深度较大；且场地开挖需考虑降水措施，地下水受河水补给影响较大，地下水渗透性能好，降水难度大，综合考虑该方案欠合理。 若采用筏板基础，其基底埋深处为砂层及松散卵石层，承载力不能满足上部荷载要求。 若采用预应力管桩基础，局部地段密实卵石埋深较浅，难以满足桩身及桩长的要求。 若采用人工挖孔桩，场地需降水，降水范围及降水深度均较大，且需进行一桩一孔的施工勘察。 若对地基土进行水振冲碎石桩加固处理，以处理后的复合地基作筏板基础持力层，场地不需降水，且排污较方便，施工措施简单易行，该方案较合理。根据勘察资料分析，拟建建筑物基底地基土层(细砂、中砂层)承载力特征值不能满足设计要求，需进行地基加固处理。根据拟建建筑物性质、场地工程地质及水文地质条件及地区地基加固处理经验，本着技术可靠、施工可行和经济合理的原则。经比较，对该工程采用水振冲碎石桩地基加固处理方案。 2、振冲碎石桩方案设计 本次地基处理采用等边三角形大面积满堂布桩，并在建筑物基础边线外布置2排保护桩设计采用电机功率为55kW的ZCQ-55型振冲器进行施工。振冲处理深度至稍密卵石层，并进入该层500mm处理深度在1.504.70m之间。桩身材料采用卵石，含泥量小于5，粒径30100mm。褥垫层采用天然级配砂石(最大粒径8cm)。厚度30cm。 3、复合地基承载力特征值计算 振冲桩复合地基承载力特征值通过现场复合地基载荷试验确定，初步设计时也可用单桩和处理后桩间土承载力特征值按下式估算1： (1) 式中：复合地基承载力特征值，取300kPa； 桩体承载力特征值，取500kPa； 处理后桩间土承载力特征值，取90kPa； 面积置换率。 经计算得m=51.2。 根据面积置换率公式 (2) 式中：桩的直径，取090m 等效圆影响半径，计算得=1.258m。 按等边三角形布置：桩间距s=/1.05=1198m；根据施工经验，实际按120m等边三角形满堂布置。 再根据式(1)计算得=306kPa>I300kPa，满足设计要求。 振冲桩复合地基变形模量按下式计算： (3) 式中：复合地基土层压缩模量(MPa)； 桩间土压缩模量，取10Mpa 桩土应力比，取3： 面积置换率。取0.5l2。 计算得=20.24MPa>20MPa。满足设计要求。 4、液化判别标贯击数临界值计算 液化层在地面下15m深度范围内，其液化判别标贯击数临界值计算公式为： (4) (5) 式中液化判别标贯击数临界值； 液化判别标贯击数临界值，按建筑抗震设计规范xxxx-2001(2008)取值； 饱和土标贯点深度(m)； 地下水位深度(m) 粘粒含量百分率，当小于3或为砂土时，应采用3。 由此计算基底下15m范围内标贯击数临界值见表2 表2标贯击数临界值 1357911 101214161820 三、水振冲碎石桩施工 本工程采用的工艺流程见图2。 1、施工过程 (1)根据轴线及施工图放样，用木桩标明桩位。 (2)人工在桩位处开挖，并布设排污水系统。 图2振冲碎石桩工艺流程 (3)钻机就位，并将振冲器对准桩位标记。 (4)将振冲器徐徐沉入土中，造孔速度控制在1.02.0mmin，直至设计深度。造孔后边提升振冲器边冲水直至孔口，再放至孔底，重复23次扩大孔径，最终形成桩径应大于或等于800mm，并使孔内泥浆变稀。 (5)确认造孔合格后，采用粒径30100mm的卵石填料。每次填料高度不宜大于50am，将振冲器沉入填料中进行振密制桩，激振力为16kN，振动频率为 1450rmin，振幅为10mm。当电流达到密实电流值55A持续至留振时间，将振冲器提升3050cm重复造孔填料，振密直至桩顶标高以上不小于030m。 (6)采用人工清土、截桩至设计标高(褥垫层底标高1，并保证桩顶平整。 (7)褥垫层厚30cm，材料为天然级配砂石，用振动碾压实，压实后的夯填度应不大于0.90。 2、技术措施 (1)严格控制填料量、密实电流值和留振时间。 (2)施工中发现当地质条件与地勘报告不符时，应及时通知业主采取补勘等措施，并及时修正加固方案确保加固的地基达到设计要求。 (3)对杂填土层用砂卵石换填。 四、处理效果检测与评价 处理完工后7d，对水振冲碎石桩处理效果进行检测。在处理区内随机抽取l10根桩进行动力触探测试，在桩间土内抽取55点进行标贯测试，在建筑物主体区内抽取9组点位进行单桩复合地基载荷试验。 1、动力触探试验 在桩体中心进行超重型(N120)动力触探测试，试验成果见表3。孔的最低击数为34击，最高击数超过30击，平均击数为920击，整个场地比较一致。根据岩土工程勘察规范(GB500212001)判断，检测的水振冲碎石桩密实度绝大多数为中密，处理效果较好。 表3N120超重型动力触探试验成果统计 样本 容量最大值 击最小值 击平均值 击标准 差标准 差数统计修 正系数标准值 击 11020915.41.270.330.9114 2、标贯试验 加固前细砂层的平均击数在45击，临界击数在810击，液化等级为中等。基坑开挖后，经振冲碎石桩加固处理，在原钻孔附近做了4孔共10组桩间土标贯试验，标贯击数在815击，平均值112击，均大于液化116界击数，加固后的地基判定为非液化土，可见本工程地基土经水振冲碎石桩加固处理，消除液化效果很好。 3、平板载荷试验 根据布桩形式及桩间距，承压板选用直径1230mm的圆形钢板，采用慢速维持荷载法，分8级加载，4级卸载。最大荷载值738kN。9组平板载荷试验的压力一沉降(p-s)曲线见图3。 图3压力一沉降关系曲线 由图3可见，9组试验加载段的P-s曲线均比较平缓，无比例极限点，也未出现陡降段。根据文献4，当p-s曲线是平缓的光滑曲线时，可按相对变形值确定复合地基承载力特征值；当为以粉土或砂土为主的地基时，可取sb或sd等于001所对应的压力；按相对变形值确定的承载力特征值不应大于最大加载压力的一半。因此，这9个试验点的复合地基承载力特征值均大于305kPa，达到设计要求。根据p-s曲线上线性关系阶段的力值和沉降值可算出复合地基的变形模量。经计算，9个试验点复合地基的变形模量均大于20MPa，达到了设计的要求。 五、结束语 工程实践表明，对松散砂土及卵石地基采用水振冲碎石桩处理，对提高砂土密实度，消除地基液化，提高地基承载力效果较理想，本处理方案是成功的。 (1)水振冲碎石桩工艺成熟，施工简便，工期短，质量较易控制，且桩体可就地取材，造价低。在成都地区较普遍存在的松散砂土、卵石地基上建造高层建筑(l7层左右)地基加固处理中，水振冲碎石桩具有较好的推广应用前景。 (2)振冲密实电流、填料量、留振时间等施工参数应根据振冲器型号、地质条件、填料性质等，在施工前通过现场试验确定。 (3)目前对碎石桩复合地基的工作性状、沉降计算方法等还没有统的观点。结合建筑物沉降观测资料，还可以做进一步的深入研究。 参考文献： 1JGJ792002，建筑地基处理技术规范S 2xxxx2002，建筑地基基础设计规范S 3xxxx2002，建筑地基基础工程施工质量验收规范s 4蒋欢，紫民振冲碎石桩在地基加固处理中的应用J水文地质工程地质，2008，3：3942 第 10 页 共 10 页