岩土工程的地基稳定加固处理方案

　　摘要：以已建住宅小区金叶花园2#、3#、7#、8#楼的施工为例，对该工程的岩土地质做具体的勘测和分析评价，对不均匀的地基稳定性验算和相关的地基加固方法进行分析讨论，根据具体的参数提出适合的地基稳定加固的处理方案。
　　
　　关键词：岩土工程;地基处理;地基稳定加固
　　1、工程基本概况
　　本次研究所涉及的工程为临沂百事德置业有限公司金叶住宅楼2#、3#、7#、8#楼，建筑总面积86097平方米，其中地上部分84097平方米，一层储藏室4000平方米，地下储藏室4000平方米，住宅78097平方米，为框剪结构17+2层住宅楼。
　　
　　2、场区工程地质条件分析
　　2.1场区的地形和地质概况
　　场区位于临沂市祊河北岸，场地为拆迁场地，地形基本平坦开阔，其原始地貌形态为祊河Ⅰ级阶地，附近主要断裂有位于东侧沿沂河方向为沂沭断裂带。
　　2.2场区地层结构
　　沂河西岸该场区上覆为第四系粘性土和砂层，下伏为奥陶系、石炭系或白垩系、侏罗系的岩基地层。第四系地层厚度大约在8.0-17.0米之间，上部以粉质粘土为主，下部为中粗砂层，较密实。奥陶系地层主要以石灰岩为主，厚度大，较坚硬的；白垩系地层主要为安山岩、砂岩；侏罗系地层以砾岩、砂岩为主；石炭系地层上部以薄层灰岩、砂岩、粉砂岩为主，下部为铁质泥岩等。共可分为7层，其特征分述如下：
　　第①层:杂填土(Q4ml)
　　分布于全部场地表层，厚度0.50～1.60米，平均厚度为0.98米，地层呈杂色,松散,主要以建筑垃圾为主。
　　第②层：粘土(Q4al+pl)
　　分布于全部场地上部，厚度1.90～5.00米，平均厚度为3.19米，层顶标高68.43～69.70米，地层呈黄褐色，可塑，稍有光泽,干强度及韧性中等，摇震反应无.
　　第③层：粉质粘土(Q4al+pl)
　　分布于全部场地，厚度1.20～3.20米，平均厚度为2.23米，层顶标高64.65～66.65米，地层呈黄褐色，可塑，稍有光泽,干强度及韧性中等，摇震反应无,含少量细砂.
　　第④层：中粗砂(Q4al+pl)
　　分布于全部场地，厚度2.20～4.70米，平均厚度为3.56米，层顶标高63.15～64.93米，地层呈浅黄色，中密,饱和，主要矿物成分为石英长石，分选一般，磨圆一般。
　　第⑤层：粗砾砂(Q4al+pl)
　　分布于全部场地，厚度1.50～7.00米，平均厚度为3.72米，层顶标高58.91～62.03米，地层呈浅黄色，中密,饱和，主要矿物成分为石英长石，分选一般，磨圆一般,含约20%的砾石。
　　第⑥层：粉质粘土(Q4al+pl)
　　局部分布,揭露厚度0.80～3.90米，层顶标高55.53～58.18米。地层呈黄褐色，可塑，稍有光泽,干强度及韧性中等，摇震反应无,局部含少量中粗砂及少量砾石。
　　第⑦-1层：石灰岩岩溶发育带(O2)
　　分布于全部场地，本次勘察揭露厚度0.50～5.40米，平均厚度为2.70米，层顶标高为50.77～57.23米，地层呈灰褐色，中风化，隐晶质结构，厚层状构造，岩芯较破碎，岩芯呈块状-短柱状，岩芯采取率一般为85%左右，RQD值较好，岩石坚硬程度为较硬岩，岩体完整程度为较完整，岩体基本质量等级为Ⅲ级。局部溶洞发育，有少量粘土及砂充填,揭露溶洞高度为0.20～2.20米,横向分布范围小于1米。
　　第⑦层：石灰岩(O2)
　　分布于全部场地，本次勘察揭露厚度2.70～7.00米，层顶标高为48.07～56.73米，地层呈灰褐色，微风化，隐晶质结构，厚层状构造，岩芯呈短柱状-长柱状，岩芯采取率一般为85%左右，RQD值较好，岩石坚硬程度为坚硬岩，岩体完整程度为完整，岩体基本质量等级为Ⅰ级。其抗压强度成果如下表：
　　单轴饱和抗压强度（MPa) 统计个数 最小值(Xmin) 最大值(Xmax) 平均值
　　(Φm) 标准差
　　(бf) 变异系数(δ) 标准值
　　fk
　　 8 33.4 112.0 83.7 22.7 0.27 68.8
　　2.3地下水
　　场地地下水主要以第四系微承压水及岩溶裂隙水,主要受大气降水及地表水补给，砂层水量一般较丰富，场地第（4）层中粗砂及第（5）层粗砾砂含水层渗透系数34m/d左右。勘察期间，揭露地下水稳定水位埋深5.1米左右，标高65.00米左右，据区域水文地质资料，年变幅2.0～3.0米，多年来最高水位埋深2.0米。由场区所取二组水质分析资料地下水对混凝土及钢筋混凝土结构中钢筋无腐蚀性，对钢结构无腐蚀性。
　　
　　3、对岩土工程的总体分析与评价
　　所建场区内场地地层种类较多，地形平坦，第四系覆盖层厚度一般在15米左右，场地内饱和沙土为不可液化土，下伏基岩地层分布比较稳定，石灰岩局部表层岩溶较发育。场地土为中软场地土，建筑场地类别为II类，工程场地属于抗震的一般场地。可以用CFG桩对地基进行加固施工处理。
　　4、地基处理方案设计
　　此建筑小区内的场地土为中软场地土，因此有必要对地基进行稳定加固的处理，一般处理地基的方法有很多，有换土垫层法、土工织物加固法、强夯法、粉喷桩法、高压喷射注浆法、水泥土搅拌法等，地基处理的目的是为了增加地基的稳定性，以减少施工过程和施工后出现不均匀的沉陷，在综合分析金叶花园的地基特点后，我们决定用CFG桩对地基进行加固处理，并对复合地基进行相应的计算评价。
　　5、CFG桩加固地基处理
　　5.1根据上面所述的地质情况，对小区的地基可以采用CFG桩进行地基的加固处理。根据现场的测量情况，所用的CFG桩要满足下列条件：
　　(1)桩身混凝土强度等级C20；满足设计承载力要求。
　　(2)桩长要求不小于8米，且桩端进入第（5）层粗砾砂层不少于1.5m,遇疏松区或软弱粘土层及土洞，桩端应穿过并进入稳定密实岩土层内，单桩承载力特征值不小于600KN,设计复合地基承载力特征值不小于330kPa。
　　(3)施工桩顶标高高出设计标高大于0.5m，混凝土充盈系数按1.1-1.2考虑。
　　(4)灌注桩施工应严格按照《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）、《建筑桩基技术规范》JGJ94-94附录C要求施工。设计参数汇总见CFG桩复合地基设计参数汇总：
　　
　　楼
　　号 布桩数
　　（根） 桩径
　　（mm） 平均桩长
　　（m） 桩顶超灌量（m） 混凝土灌注量
　　（方）
　　2# 178 500   8 0.5 297.0
　　3# 184 500 8 0.5 307.0
　　7# 298 500 8 0.5 498.0
　　8# 298 500 8 0.5 498.0
　　合计 958  7664 479 1600.0
　　CFG桩布置详见桩位布置图，施工时褥垫层厚度为200mm。混合料塌落度16-20cm。
　　5.2CFG桩计算评价
　　本工程CFG桩设计桩径Φ500mm，2#楼桩间距1.7×1.6m，3#楼桩间距1.6×1.7m；7#、8#楼桩间距1.6×1.7m；有效桩长为8.0m，对于桩端存在粘性土或土洞的地段，桩长增加，穿过输松软弱区进入稳定地层。
　　(1)桩体强度计算
　　桩体试块强度平均值按下式计算：
　　
　　
　　经计算，施工时桩身混凝土混强度取C20。
　　褥垫层设计
　　褥垫层厚度200mm,褥垫层材料采用6：4级配砂级配砂石铺设。
　　(2)CFG桩单桩竖向承载力验算
　　根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79—2002）的9.2.6条规定计算，初步估算水泥粉煤灰碎石桩单桩竖向承载力特征值Ra为:
　　Ra=up∑ni=1qsili+qpAp
　　式中Ra——单桩竖向承载力特征值（kN）；
　　Ap——桩的截面积（m2）
　　up——桩的周长（m）；
　　qsi、qp——桩周第i层土的侧阻力、桩端端阻力特征值（kPa）；
　　li——第i层土的厚度（m）；
　　n——桩长范围内所划分的土层数；
　　以2#楼桩勘勘察报告21#孔为例，桩径为500mm、桩长8m，桩顶埋深按3.5m，依据《建筑地基基础设计规范》（GB50007）有关规定，综合推荐桩周各岩土层土的侧阻力特征值qsi、承载力特征值fsk（kPa）、桩端端阻力特征值qp（kPa）如下：
　　
　　
　　
　　层号 岩土名称 厚度
　　（m） 承载力特征值
　　fak（kpa） 极限侧阻力qsi（kpa） 极限端阻力qp（kpa）
　　第②层 粘土 0.2 140 25 
　　第③层 粉质粘土 2.3 110 20 
　　第④层 中粗砂 4.0 180 35 800
　　第⑤层 粗砾砂 1.5 300 50 1000
　　第⑥层 粉质粘土  160 25 400
　　第⑦-1层 石灰岩岩溶发育带  1500 300 8000
　　第⑦层 石灰岩（完整）  4000 900 20000
　　经计算得单桩竖向承载力特征值Ra=614kN。满足加固稳定性的要求。
　　(3)CFG桩复合地基承载力验算
　　拟建2#、3#、7#、8#楼采用CFG桩(水泥粉煤灰碎石桩)法对地基进行处理,经处理后,第③层粉质粘土承载力特征值达到330kPa，基础埋深3.5m左右，采用筏板基础；以拟建2#楼为例，根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79—2002）的9.2.5条规定计算面积置换率:
　　复合地基承载力的特征值要求330kPa,
　　由计算公式fspk=mRa/Ap+β(1-m)fsk
　　式中：fspk——复合地基承载力特征值（kPa）；
　　m——面积置换率；
　　Ra——单桩竖向承载力特征值(kN)；
　　Ap——单桩的截面积(m2)；
　　——桩间土承载力折减系数（0.75-0.95），取值0.85；
　　fsk——处理后桩间土承载力特征值(kPa)取值140kPa。
　　经计算得面积置换率为7.2%，可采用矩形布桩，桩距和排距分别为1.6m、1.7m。
　　通过上面对桩体强度，单桩承载力和CFG复合地基承载力的计算，CFG桩基能有效加固小区地基，满足地基处理的需求。因此在金叶小区用CFG桩来加固稳定地基，是正确可行的。
　　
　　
　　参考文献
　　[1]郭同和郭院成岩土工程技术现状及发展展望河南科学[J]2003年第5期
　　[2]黄清和邹燕红邹卫权某厂房地基处理失误的岩土工程分析[A]2010年全国工程地质学术年会暨“工程地质与海西建设”学术大会论文集[C]2010年
　　[3]李连营白牧赵志峰固底管桩单桩承载力的研究岩土工程技术[J]2006年04期

《岩土工程的地基稳定加固处理方案》

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