浅析沉管碎石桩在砂性土地基中应用.doc

浅析沉管碎石桩在砂性土地基中应用【摘要】碎石桩技术自50年代引进我国后，在工业、交通、水利等建设工程中都得到了广泛应用。在软弱地基中使用，有不少成功经验，也有达不到预期效果教训。本文通过沉管碎石桩在砂性土地基中应用一例，闸明其在提高砂性土地基的承载力、减少地基变形和增强抗液化性能方面有着显著效果。【关键词】地基承载力承载力特征值沉管碎石桩粘性土液化地震烈度1、工程概况某电厂厂区地形平坦，其地基土系由河流历次泛滥堆积形成。据钻探资料在深度40m范围内地层可分为四层，自上而下为：第1—1层粘质粉土：褐黄色，可塑，层厚5.5m，地基承载力特征值为100kPa。第1—2层粘质粉土：黑灰色，可塑～软塑，含有机质成分，层厚5.0m，地基承载力特征值为90kPa。第2层粘性土：由粘土、粉质粘土、粘质粉土交互组成，可塑～软塑，含有机质，局部偶含贝壳碎石，层厚约4.1m，地基承载力特征值为100kPa。第3层粉细砂：黄褐色，稍密，一般厚度10.4～11.9m，地基承载力特征值为180kPa。第4层粘性土，以粘质粉土和粉质粘土为主，粘土次之，层厚约12m左右。由以上厂区地基土特性可知，其天然地基承载力较低，不能满足电厂主要建筑物和附属建筑物的要求，且第1层粘质粉土在7度地震烈度时存在液化问题，因此决定地基加固处理，以达到提高承载力和消除液化的目的。结合实际情况，通过综合比较，采取对厂区建筑物地基采用沉管碎石桩加固方案，在正式工程施工前，进行了试桩及其效果检验，具体情况如下：2、试桩设计参数本场地沉管碎石桩采取正三角形布置，设计桩长12m，桩径≥400mm，桩距为1.10m、1.30m和1.70m，三种桩距分别布置桩数为49根、49根和47根。设计要求填充碎石粒径φ=20～40mm，地基土承载力f≥180(kPa)，ES≥15(MPa)。3、沉管碎石桩施工这种桩的施工过程是靠设备自重和振动沉拔机产生的激振力，以及由桩管通向孔底水的作用，使桩管沉入土中，将土体挤向桩管周侧；同时桩管的振动能量以波的形式在土中传播，使桩管周围土振密。造孔后自下而上逐段填充碎石，边填边振边拔管，逐段密实，直至地表。本工程施工拟定的主要机械设备和技术参数详见下表1和下表2。在沉管碎石桩施工过程中，各试验桩沿桩位周侧普遍发生地面明显下沉现象，说明在挤密与振作用下，土体加密效果较佳。表1机械设备参数设备名称吊车振动沉管拔桩机装料机桩管型号W200ADZ—8000ZL—50长14.4m规格50t90kw1m3外径325mm表2施工技术参数供水压力(kPa)供水量(m3/h)填料粒径(mm)填料量(m3/h)施工速率(m/min)2502020～400.170.84、加固效果检验与分析在成桩静置45天后，我们采取标贯、静力触探和载荷试验三种原位测试手段对其进行检测，结果如下：(1)标贯试验表3标贯试验测试结果试区桩距1.10m桩距1.30m桩距1.70m地层编号1—11—221—11—221—11—22N63.5试前116116116试后262321221616139提高率(%)1362829126745117从上表3可明显看出，不同桩距的桩加固后的地基土其标贯击数均有较大的提高，并表明桩间土加固效果随桩距增加而减少。(2)载荷试验本试验在三个区各做了二个点的单桩复合地基载荷试验，试验埋设深度2.9m，圆形压板直径与桩距相等。各试验点的测试结果如表4所示。1.1m区两个试验点的结果相差较大，分析原因认为，E1点靠的边桩，可能影响试验成果，使数据偏小。表4载荷试验结果试验区1.1m区1.3m区1.70m备注点号E1E2E3E4E5E6加固前地基土载荷试验的比例界限Po值为110kPaf(kPa)183.3293.3295.0280.0220206.5Eo(MPa)16.125.818.517.68.07.5注：f—复合地基承载力设计值；E0—复合地基变形模量。(3)综合分析综合上述检测结果可见，不同桩距均明显取得加固效果，提高幅值基本反映1m区＞1.3m区＞1.70m区；复合地基载荷试验成果与天然地基土设计值110Pa相比，也有显著提高，说明加固效果良好。从标贯击数成果分析，加固后桩间土的标贯击数仅有1点为9击，其余都大于13击，均大于液化临界击数6.5～7击，加固后土层液化问题已全部清除。究其的因，主要是碎石桩形成了良好的竖向排水通道，也缩短了水平排水路径，增强了排水效能，抑制了孔隙水压力上升，使其不能增长或边增长边消散，从而有效地防止液化的产生，明显地提高了桩间土承载力。5、效果评价发电厂运行20余年来，其实测最大沉降量65.2mm，最小沉降值54.2mm，平均沉降值59.3mm，最大沉降差或倾斜值0.000026L(横向)和0.00074L(纵向)，均在规范容许沉降范围内(规定