石灰岩地区地基处理方式及经济比较论文

　　摘要：本文通过工程实践，提出石灰岩地区石坑密集的情况下地基处理的两种方式，通过方案比较和经济比较，最终提出适合石灰岩地区复杂地表情况的地基处理方式。
　　关键词：嵌岩桩论文、毛石引深论文
　　1工程概况
　　某变电站拟建生产综合楼，长69.47m，宽12.0m，高13.2m，地上二层，地下一层（半地下室）。框架结构，筏板基础，要求地基承载力不小于180kPa。
　　生产综合楼坐落于采石场中央，场地内多处石坑裸露，部分石坑被废弃的石渣、灰渣和垃圾填满。该场地主要以石灰岩为主，中等风化，石灰岩表部有较为发育的溶沟、溶槽。
　　综合楼布置电气设备，结构重要性等级高，从而对地基处理方案提出更高的要求。
　　2工程地质条件
　　该站址区上覆地层为第四系全新统人工填土（Q4s），岩性为素填土和杂填土，下伏古生界奥陶系中统（O2）石灰岩。勘探深度内揭露地层的主要特征如下：
　　（1）第四系全新统地层论文
　　①杂填土（Q4s）：浅灰、灰黄、灰、灰红等色，稍湿。其主要成分为煤渣，上部混少量碎石，碎石主要为中等风化石灰岩，粒径一般为2～7cm。该层在场地内仅在＃32、＃33和＃35探井周围揭露，揭露层厚为0.50～2.50m，层底埋深为0.50～2.50m，层底高程为126.57～128.46m。
　　②素填土（Q4s）：棕黄色，稍湿。其主要成分为粉质粘土，混碎石和植物根系。碎石主要为中等风化石灰岩，粒径一般为1～5cm，含量10%～20%不等。该层在站址区域大部分地段存在，层厚0.20～7.00m，层底埋深0.20～9.50m，层底高程118.94～127.06m。
　　该层主要为后期人工造田堆积而成，结构松散，在场地表层分布普遍。
　　（2）古生界奥陶系中统（O2）
　　站址区古生界奥陶系中统（O2）地层为石灰岩，浅灰～青灰色，中等风化，隐晶质结构，块状构造，中厚层，岩石致密坚硬、高角度节理裂隙发育，多被方解石脉充填。该石灰岩地层在场地内局部出露，表部溶沟溶槽较为发育，溶沟溶槽的宽度一般为0.30～0.80m，多被粘性土充填。
　　石灰岩（中等风化）承载力特征值：fak取1200kPa，饱和单轴抗压强度标准值取12MPa。
　　站址区常年最高水位埋深大于20.00m。
　　3地基处理方案的确定论文
　　该场地地层主要为石灰岩，由于存在采石坑，岩层起伏大，采石坑内填土薄厚不均，承载能力差。另外石灰岩表部溶沟溶槽较为发育，发育的溶沟溶槽对结构稳定性不利。经综合分析，生产综合楼地基处理方案如下：
　　方案一：采用机械钻孔嵌岩桩，桩径600mm，桩间距2.5m，以石灰岩层做为桩端持力层，满足承载力的要求。
　　方案二：采用毛石引深地基处理，清除出露的石丫，挖掉表层回填土，处理溶沟、溶槽及风化破碎的岩体，然后采用毛石基础引深至基底。既解决了石灰岩溶沟溶槽的不利影响，也解决了基础的不均匀沉降问题。
　　4机械钻孔灌注嵌岩桩
　　4.1桩的侧摩阻力
　　根据以往工程实践，嵌岩桩不仅仅是端承桩。当桩穿越土层厚度大于10m，且穿越土层为非淤泥质土、膨胀土等不良土层时，其上覆土层的侧阻力对桩的承载力有一定的贡献。
　　本工程石灰岩上覆土层主要为人工回填的碎石土，薄厚不均，起伏较大，上覆土层厚度小，填土形成年代较近，碎石土的性状差，密实性差。故本工程桩基础计算不考虑桩的侧摩阻力。
　　4.2桩端持力层及嵌岩深度论文
　　根据现场裸露的石灰岩层显示，部分石灰岩层为倾斜面，倾斜坡度约30°，倾斜面以上部分石灰岩风化程度较高，破碎程度较大，不可承受较大荷载。
　　桩端持力层需选在稳定的石灰岩层，桩端嵌入较完整岩石的深度取0.5m（以岩面坡下方深度计），既满足规范0.4d（嵌岩桩直径）和0.5m最大值的要求，又使持力层避开破碎岩石。
　　4.3桩的设计参数
　　桩径600mm，桩间距2.5m，桩顶标高-3.6m，桩长介于5.5m~8.6m之间，以石灰岩层为桩端持力层，嵌岩深度0.5m，桩身混凝土采用C30，梅花状布置，筏板基础下共布置155根。
　　4.4单桩竖向承载力特征值
　　参照《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008），单桩竖向极限承载力标准值按照下式计算：
　　
　　
　　——桩嵌岩段侧阻和端阻综合系数，取0.83。
　　经计算=2814kN，=1407kN，=1013kN≤。
　　4.5桩身配筋
　　钢筋混凝土桩轴心受压，桩顶以下5d范围的桩身螺旋式箍筋间距为100mm，其正截面受压承载力按照计算。桩身纵筋8Ø20，As=2513mm2，正截面配筋率0.5%，满足规范要求。
　　5毛石引深地基处理
　　石灰岩属于碳酸盐类岩石，一般不易风化，强度较高，但石灰岩属于水溶性岩石，在地表水和地下水作用下生成重碳酸钙，容易被水溶解并带走，从而形成溶洞、溶沟、溶槽，地面有石丫出露。
　　5.1石丫、溶沟、溶槽、坑间石壁的处理
　　场地北侧零星石丫出露，若基础直接作用于石丫上，石丫类似于简支梁上的支点，使梁两端处于悬臂状态，导致筏板梁底受拉过大，从而开裂。为避免基础梁受力状态的改变，将基底下1.0m范围内的石丫打掉，上铺毛石混凝土再做基础论文。
　　场地中部和南侧基坑内溶沟、溶槽较为发育，沟槽宽度一般为0.30～0.80m，多被粘性土充填。为避免溶沟、溶槽继续扩张造成基础沉降不均，需对溶沟、溶槽进行处理。对较大沟槽，挖除全部充填土，清扫干净，灌入C15毛石混凝土将其填塞；对窄且深的沟槽，灌入水泥砂浆，使基底形成一个完整的整体；对沟内小洞隙，用水泥浆灌实。
　　采石坑间石壁与两侧土体承载力差别极大，其影响程度不亚于零星出露的石丫，施工时需挖掉基底下1.0m范围内的坑壁，在两侧石坑内填毛石混凝土与石壁顶平齐，再遍铺毛石混凝土至基底，使基底土层均匀。
　　5.2毛石引深
　　对于南侧较深石坑，用M7.5水泥砂浆砌筑强度不小于MU30的毛石至基底，毛石错缝砌筑，毛石最深处底标高-11.7，毛石顶标高-3.6m。
　　中部石坑和基岩出露的交界面较为陡峭，将出露部分岩石踢凿成逐级上收的台阶，台阶高宽比限制为2。石坑内砌毛石混凝土，毛石砌体与台阶之间用碎石砂浆填塞。
　　对于最南端倾斜度约30°左右的台地，设台阶基础，分台高不超过1m，台宽视地形和地质情况而定，不小于0.5m，最下一个台阶一不小于1.5m。
　　6地基处理经济比较
　　采用机械钻孔嵌岩桩处理地基，嵌岩桩的工程量是350m3，包括后期检测，其费用是786273元；采用毛石混凝土引深，需用毛石2076m3，其费用是510510元。两种地基处理方式相比，毛石引深节约投资27万元。
　　7结论
　　当基础埋深较浅时，用毛石混凝土引深的方式处理地基比机械钻孔嵌岩桩费用低，且毛石引深施工简单，可将石灰岩表层缺陷修补完整，无需动用大型机械，节约工期，节约成本。
　　
　　
　　参考文献：建筑地基基础设计规范GB50007—2002
　　建筑桩基技术规范JGJ94—2008
　　建筑基桩检测技术规范JGJ106—2003

《石灰岩地区地基处理方式及经济比较论文》

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