素混凝土桩复合地基的应用实例

素混凝土桩复合地基的应用实例工程技术
林朝约2733字
摘要:素混凝土桩复合地基,由于其适用范围广、造价低、效果好、效率高,近些年来在高等级公路中广为采用。

通过河北省南部某高等级公路的中、小跨径构造物地基采用素混凝土桩加固处理的工程实例,对素混凝土桩复合地基的设计、施工和工后沉降进行了分析。

关键词:素混凝土桩;复合地基;检测;应用分析
1 工程概况
河北省南部某高等级公路,地处太行山低山丘陵地带,地形地貌复杂,冲沟、山前冲洪积黄土台地发育。

其中K111+370处拟建1座1-8m通道,基础底板位于亚粘土层,地质勘察测的容许承载力〔σ0〕=130Kpa。

天然地基不能满足设计要求的250Kpa以上的要求,结合相近工程设计施工经验,对素混凝土桩、CFG桩、深搅桩(干喷或湿喷)、碎石桩等方案技术、经济、工期等多方面对比论证,最终确定采用低强度混凝土桩方案。

1.1 固机理
岩土工程勘察报告,该区地层主要为第四系冲洪积黄土状粘性土,土层物理力学性质见表1。

2 素混凝土桩的设计
2.1 适用条件
在选用素混凝土桩复合地基时,一定要考虑地质条件的适应性。

(1)被加固层土体的天然地基承载力一般不宜小于80KPa,含水量一般不宜大于25%;压缩
模量应大于5MPa。

(2)桩尖持力层的好坏是复合地基成败的关键,从以往的工程实例得到,桩尖持力层的天
然承载力宜小于150KPa,且厚度不宜小于2m。

(3)被加固土体能取得较好的挤密效果。

2.2 设计的一般要求
在本工程中桩径按地质情况采用400mm,混凝土强度等级为C20,桩长根据地基承载力和变形要求由计算确定,同时,要考虑桩尖持力层的深度一般为应小于15m。

桩的布置一般按大于3倍桩径设计桩间距,按等边三角形布设,遇孤石无法成桩时,原桩位需灌满砼,补桩最大允许偏移450 mm。

在素混凝土桩顶部设置粒径为510mm、厚度为200mm的细石垫层,满基槽铺
设。

2.3 计算方法
2.3.1 在无单桩静载试验资料情况下,单桩承载力特征值Ra:
其中Es,sp=〔1+m(n-1)〕Es;P0-相对应于荷载标准组合时基础底面处的附加压力;Esi-
基础底面以下第i层土的压缩模量,按实际应力范围取直;Es,sp-桩土复合段压缩模量的当量值;n1-加固区的分层数;n2-总分层数;hsp-桩土复合段的厚度;Zi-第i层土的厚度;αsp-桩
土复合段平均附加应力系数;αi-附第i层土的加应力系数;m-面积置换率;n-桩土应力比,一
般n=1420;?追-地区沉降计算经验系数。

3 施工过程中质量控制
3.1 素混凝土桩正式施工前,在代表性地段进行试成桩不少于6根,以复核地质资料以及
设备工艺参数,核定选用的技术参数和终桩标准。

根据试桩结果,施工过程中严格按终桩标准进行控制。

施工过程中桩长不得小于设计桩长,且一定要达到终桩标准。

3.2 素混凝土桩的桩身混凝土塌落度为80100mm。

3.3 素混凝土桩顶部铺设200mm厚褥垫层(采用级配砂石)。

3.4 遇孤石无法成桩时,原桩位需灌满砼,补桩最大允许偏移450mm。

3.5 混凝土停灌面应高于设计桩顶高程0.5m,桩头开挖时,应采取有效措施避免桩身折断。

4 复合地基加固效果
根据设计地基承载力的要求,设计要求通过处理后的复合地基承载力特征值应满足
250Kpa以上。

为保证工程质量,地基处理施工结束后,本工程委托具有相应检测资质的单位, 分别进行了单桩复合地基静载荷试验、小应变桩身质量检测。

4.1 静载荷试验
测量承压板在各级荷载作用下随时间对应的沉降变形量,分析沉降变形同荷载、时间关系, 判定复合地基承载力特征值。

试验采用单循环加荷法,以地锚、钢梁为加载反力装置。

根据最
大加荷值选用2000KN千斤顶加载,千斤顶中心与试验桩中心重合,载荷板尺寸由复合地基的置换率确定为120cm×120cm。

按规范规定,最大加载值不小于设计要求承载力特征值的2倍
即不小于500Kpa分8级加荷,每级62.5Kpa。

采用两块量程为30mm,最小分辨率在0.01mm 的
百分表,对称安置于承压板两侧观测沉降位移。

稳定标准为在每级加荷作用下,当1小时内承压板沉降量小于0.1mm时,即可加下一级荷载。

根据检测单位提供的《工程质量检测报告》(2008.5),本工程进行了3点单桩复合地基静载荷试验,3根桩分别是61#、125#、237#最大加载为553KPa,结果见图1。

从图1中可以看出P-S曲线基本上均是比较平缓的光滑曲线,无明显的拐点,均属缓变型。

依据规范规定,按相对变形值确定复合地基承载力基本值。

当以粘性土、粉土为主的地基,水泥土桩可取s/d或s/b等于0.01对应的压力。

由于本次均在工程桩上进行,最大加载813KPa, 按《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002,复合地基承载力特征值最大只能取最大加载压力的一半。

即61#单桩复合地基承载力特征值为271KPa;125#单桩复合地基承载力特征值为
263KPa;237#单桩复合地基承载力特征值为255.5KPa;承载力特征值均大于250KPa的设计要求。

4.2 低应变动力检测
低应变动力检测分类标准为:Ⅰ类桩:桩身完整;Ⅱ类桩:桩身有轻微缺陷,但不会影响桩
身结构承载力的正常发挥;Ⅲ类桩:桩身有明显缺陷,对桩身结构承载力有影响;Ⅳ类桩:桩身
存在严重缺陷。

根据检测单位提供的《工程质量检测报告》(2008.5),本工程对95根工程桩进行了低应变动测,所测结果为Ⅰ类桩88根,占检测总桩数的92.6%Ⅱ类桩7根,未发现Ⅲ、Ⅳ类桩,满足相关规范要求。

4.3 沉降观察
本工程的沉降观察曲线如图2所示,桥台平均沉降量为l5.11mm,差异沉降为0.055% 。

5 结语
5.1 素混凝土桩是一种适用范围广、造价低、效果好、施工简单的地基处理方法,它既可作为复合地基,也可与其它地基处理方法如与强夯、碎石桩、水泥搅拌桩等联合使用。

5.2 由于现行的岩土设计理论不完善和现场地质条件的复杂性,作为设计人员应重视现
场试验和施工过程的质量控制,积累工程经验,完善设计理论。

5.3 采用素混凝土桩复合地基,技术简单可行,施工速度快,投资少,是一种比较合适的方
法。

经处理后的地基可将地基承载力提高23倍以上。

该工程的成功实施对本地区的地基处
理具有借鉴意义。

参考文献
[1]JGJ79-2002,建筑地基处理技术规范[S]
[2]低强度混凝土桩复合地基技术规程.(DB13(J)32-2002).河北省建设厅
作者简介:林朝(1977-10),男,工程师,2000年毕业于沈阳市东北大学土木工程专业。