挤密桩法工程实例若干

挤密桩法工程实例若干

砂石桩法

工程实例

（一）热风炉软土地基砂桩加固工程

⒈工程概况

太原钢铁公司3号高炉系统热风炉高度为40.6 m。基础长28 m、宽21 m、厚4.5 m。全部荷载约为130 MN。基底平均压力为220 kPa，如果考虑风荷载等因素，最大压力可达290 kPa。根据粗算，天然地基计算沉降约为600 mm。

⒉地基条件

整个高炉地区位子沼泽地带内，地势低洼，地下水拉接近地面。地质剖面如图1所示。

根据94号钻孔资料，天然土的主要物理性质指标如表1所示。

图1 地质剖面

表1 天然土的主要物理指标

⒊砂桩设计

按挤密后土层孔隙比达到0.65～0.70要求粗算，标准桩径取1 m。为减小高炉基础换土施工时对热风炉地基的影响和生产过程中荷载对相邻基础的影响，热风炉地基下采用不同的桩距，愈近高炉桩距愈小，由1 m逐步减小到0.7 m（1.0 m、0.9 m、0.8 rn、0.7 m）。热风

炉基础下的砂桩总数为32×22=726根。

砂桩顶面铺设30 cm～40 cm厚的块石层（粒径30 cm），缝中填砂。块石层上再铺设10 cm厚的砂层。

根据计算，砂桩处理后地基计算沉降约为20 cm。为减小生产期间相邻基础的沉降差，施工时将基底标高抬高了15 cm。

⒋加固效果

⑴地基承载力。在天然地基和砂桩地基上各做两个载荷试验，荷载板尺寸为1.9 m×1.9 m。试验结果如图2。若取相对沉降S/b=0.02对应的荷载p为地基承载力，则复合地基的承载力约为天然地基的3.5倍。

图2 载荷试验p—S曲线

⑵土的物理特性。在桩间取出土样进行室内土工试验。结果表明，设置砂桩后桩间土的孔隙比由0.68～0.84减小到0.61～0.70，基本上达到设计要求。

⑶基础沉降。热风炉基础于1958年9月20日施工完毕，经过两年半的沉降观测，到1961年5月30日沉降基本稳定。沉降量为最大198 mm、最小171 mm、平均187 mm。基础倾斜0.8‰，均小于规定值。

⑷经济效果。整个高炉系统共用砂桩1万余根。由于使用砂桩代替钢筋混凝土桩，节省水泥3 700 t、钢材730 t，节省工程费用近百万元。

（二）上海宝钢矿石堆料场为砂桩挤密法的实例。

料场位于长江口南岸，占地800m×700m。堆料高度12.4～13.0m，达320kPa。地基为饱和软塑～流塑软弱黏性土，实测强度41.5kPa，无法承受。采用砂桩挤密法，由日本引进KM2—12000A型砂桩机，砂桩最大直径700mm，间距1.85m，桩长20m，共10.5万根。采取三级堆矿石方案，提高地基强度2.5倍，施工现场观察：软土地基中的孔隙水源源不断地从邻近已完成的砂桩中流出地面。因砂桩成为良好的排水通道，不仅提高了地基承载力，而且加快了固结时间。矿石堆料场已建成使用二十多年，情况良好。

（三）电厂扩建工程软弱地基碎石桩（振冲法）加固工程

⒈工程概况

江苏省南通市天生港电厂于1978年起扩建两台12.5万kW发电机组及配套工程。新厂

房占地面积为80×81.5 m2，采用钢筋混凝土框架结构。整个厂房的一半位于新填土的粉砂地基上。由于土质松软，天然地基极限承载力仅为120 kPa，而设计要求：地基极限承载力达到250 kPa；容许沉降在80 mm～110 mm范围内，故决定采用振冲碎石桩加固地基。

⒉地基条件

厂区土层属第四纪长江冲积层，土层分布为：0 m～l.8 m填土；1.8 m～4.3 m粉土：γ=18.1 kN/m3，w = 34％，I L = 4.9，e = 1.0；4.3 m～8.3 m粉砂：γ=18.5 kN／m3，w=30％，e = 0.91，N63.5 = 8；8.3 m～29.8 m细砂：γ= 19 kN/m3，w = 29.6％～31.1％，e = 0.84～0.86，N63.5 = 20～25；以下为较密实的粉质黏土，厚度大于12 m。地下水位为―0.7 m。加固对象主要是第二层和第三层。

⒊碎石桩设计

采用混有少量砂、直径2 cm～5 cm的碎石做填料。碎石桩满堂三角形布置，排距1 m'，每排桩间距2 m。主厂房和烟囱区的桩长9 m，其余地区7.5 m。用ZCQ一30型振冲器施工，桩的平均直径约为80 cm。共设置碎石桩4 575根。

⒋加固效果

加固效果如图3所示。加固前平均e = 0.883，加固后e = 0.759，减少14％；加固前平均N63.5 = 13，加固后N63.5 = 34，提高2.6倍；载荷试验时，天然地基极限承载力为120 kPa，沉降78 mm。而加固后复合地基三组试验分别加载300 kPa、500 kPa、600 kPa时均无破环迹象，加固效果十分明显。

图3 南通天生港电厂粉砂地基加固前后试验值

（四）碎石桩处理液化地基工程实例

⒈工程概况

北京乡村高尔夫球俱乐部位于北京市顺义县城北，潮白河西岸。结构设计要求地基处理后达到：⑴消除场地第二层（饱和细砂层）地震时产生液化的可能性；⑵地基处理后土层的标准贯人锤击数实测值大于15，且地基承载力特征值达到200kPa。经分析研究，为满足设计要求，拟定采用振动沉管碎右桩施工，处理面积2528.03m2，共打挤密碎石桩1370根。经检测达到了设计要求。

⒉工程地质条

⑴地质构成

钻探结果表明：构成拟建建筑物地基土的均为第四系全新统冲积层（Q al ），其岩性主要为砂类土，根据野外特征分述如下：

①层素填土：主要为粉土，褐黄色，松散、稍湿，含少量碎石砖碴及植物根。层厚0.8～ 1.0m 。

②层粉土：黄褐色，稍湿、松散，内含少量植物根，层厚1.10～1.20m 。

③层细砂：灰–黄褐色，主要成分为石英、长石、云母，砂质纯净，湿–饱和，松散，本层厚度不太均匀，埋深在2.1～7.1m 。在细砂层中，分布有厚约10～20cm 的粉土透镜体。 该夹层深灰色，可塑，有臭味，主要分布在深度为5m 左右，其他深度内有少量分布。 ④层中砂：黄褐色，主要成分为石英、长石、云母，见个别砾砂和卵石，饱和、中密， 层厚在1.0～2.0m 。

⑤层卵石。杂色，主要成分为石英岩、砂岩、矽化灰岩等组成，饱和、中密。直径一般 在2.0～4.0cm ，含矽量为20％～30％。

⑵水文地质

钻探结果表明：该场区地下水为潜水类型，初见水位在3.7～4.5m 间，标高为29.39～ 28.29m ，静止水位深度为2.90～3.25m ，标高为30.46～29.54m ，地下水主要补给来源为大气降水，并与潮白河水位涨落存在密切的联系。

水分析结果为pH 值=7.60，游离CO 2 = 8.80mg ，侵蚀性CO 2 = 0.06mg/L ，2+4SO 25mg/L =

，+3HCO =4.327mg/L ，对混凝土不具侵蚀性。

⒊设计计算

对工程现场进行工程地质勘察及现场标贯试验结果，并按国家标准《建筑抗震设计规范》 （GB50011—2001）规定进行计算，场地内第3层（饱和细砂层）属于可液化层，①、②、③、④层天然地基承载力特征值k f 为：1120kPa k f =，2120kPa k f =，3180kPa k f =，4300kPa k f =。根据场地的工程地质条件及设计要求，确定采用振动沉管挤密碎石桩处理。

桩长：按照要求处理的第三层埋深拟定桩长为8m 。

桩径：选用外径Φ325mm 桩管，成桩直径要求达到400mm 。

布桩形式：采用矩形布桩，如图4所示。

桩距：根据类似经验及试桩确定间距为1.2～1.4m 。

图4 布桩示意图