高壓旋噴樁對既有構(gòu)筑物地基的處理應用

1、高壓旋噴樁對既有構(gòu)筑物地基的處理應用高壓旋噴樁對既有構(gòu)筑物地基的處理應用1.引言在土木工程建設(shè)中，經(jīng)常遇到軟弱地基。軟弱地基具有強度較低、壓縮性較高、易發(fā)生變形等特點，從而造成建筑物不均勻沉降、開裂、沉降量過大，超過規(guī)范要求，甚至造成建筑物失穩(wěn)、破壞。本文結(jié)合相關(guān)技術(shù)規(guī)范及施工經(jīng)驗，針對因受水浸泡地基承載力下降，壓縮性提高的軟土地基上的既有建筑物，提出了高壓噴射注漿法的應用及其實例。2.工程概況需加固的已建構(gòu)筑物為兩個高位槽，位于河南焦作修武地區(qū)某公司區(qū)域內(nèi)。這兩個碳分高位槽南側(cè)為原有碳分槽，東側(cè)及北側(cè)緊鄰廠區(qū)道路。這兩個高位槽是分期設(shè)計、分期施工的，中心距 12.5m。1#槽頂標高 26.8

2、00m，上部為圓形鋼倉，直徑7.5m，高 19.16m，鋼倉下部為圓錐形漏斗，高 5.84m。支承結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土筒體結(jié)構(gòu)，高 7.64m。矩形筏板基礎(chǔ)（11mx12m），筏板厚度1.5m，基礎(chǔ)埋深 8.1m。2#槽頂標高 26.800m，上部為圓形鋼倉，直徑8.2m，高 7.085m，鋼倉下部為圓錐形漏斗，高 2.215m。支承結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土筒體結(jié)構(gòu)，高 19.715m，圓形筏板基礎(chǔ)（10.6m），筏板厚度 1.2m，基礎(chǔ)埋深8.1m。兩個高位槽均采用第 3 層卵石層作為持力層。自投產(chǎn)以來，該區(qū)域工藝流程中存在跑、冒、滴、漏現(xiàn)象。1#槽由于實際操作等原因上部的鋼槽內(nèi) 15.930m 以下料

3、漿全部凝固結(jié)死，經(jīng)工藝專業(yè)核實，此時的實際荷載為 20443KN，比原設(shè)計荷載增加 6290KN。2007 年出現(xiàn)較明顯的不均勻沉降現(xiàn)象。1#槽累計下降 33.8mm76.7mm。最大沉降差已達 42.9mm，經(jīng)計算，建筑整體傾斜 0.008，2#槽累計下降 59.7mm75.6mm，建筑物整體傾斜 0.0031，均已超出建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（GB50007-2002 第 5.3.4 條）中建筑物的地基變形允許值 0.003。2.1 現(xiàn)有地質(zhì)情況根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)使用單位的實際是用情況及沉降情況，于 2007 年 12 月我們又對該區(qū)域的地質(zhì)情況進行了詳勘，地質(zhì)情況為：1 層素填土：土質(zhì)不均，結(jié)構(gòu)疏

4、密不均。2 層黃土狀土： a1-2=0.18Mpa-1，屬中等壓縮性。接近飽和，可塑狀態(tài)。fak=150kpa3 層卵石：N63.5=17.7 擊，中密。fak=400kpa4 層黃土狀土：a1-2=0.31Mpa-1，屬中等壓縮性。飽和，軟塑狀態(tài)。fak=120kpa4-1 層卵石：N63.5=18.1 擊，中密。fak=400kpa5 層卵石：N63.5=26.3 擊，局部輕微鈣質(zhì)膠結(jié)，密實。fak=500kpa6 層黃土狀土：a1-2=0.29Mpa-1，屬中等壓縮性。飽和，軟塑狀態(tài)。fak=200kpa6-1 層卵石：N63.5=39.5 擊，局部輕微鈣質(zhì)膠結(jié)，密實。fak=500kp

5、a7 層粉質(zhì)粘土：a1-2=0.29Mpa-1，屬中等壓縮性。飽和，軟塑狀態(tài)。fak=200kpa2.2 場地水、土腐蝕性評價中、西部場地土對混凝土結(jié)構(gòu)及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋均無腐蝕性。場地東南部土中 SO42-和 Cl-離子含量較高，雖對混凝土結(jié)構(gòu)尚無腐蝕性，但對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具中等腐蝕性。土中鉀、鈉離子含量介于 17552586mg/l，pH 值介于 10.4210.98 之間，說明有大量堿液滲入地基。2.3 實際使用情況這兩個高位槽均在使用中，施工時可以部分卸荷，但不能完全拆除。周邊施工場地狹小，南側(cè)緊挨碳分槽，東側(cè)、北側(cè)緊鄰廠區(qū)道路。3.基礎(chǔ)沉降原因分析1）勘察結(jié)果分析4 層

6、、6 層及 7 層天然含水率平均值分別為 23.9%、25.6%、26.8%，飽和度平均值分別為 87.5%、95.2%、96.9%。這些數(shù)據(jù)說明地基土明顯受水浸泡。2）地基強度驗算3 層卵石承載力特征值 fak=400kpa，滿足上部荷載要求。4 層黃土狀土承載力特征值 fak=120kpa，屬軟弱下臥層，需要進行強度驗算：Faz=fak+dm（d-1.5）（GB50025-2004 式 5.6.5）取 d=1.10，m=19.3kN/m3，d=9.5，計算結(jié)果 fa=289.8kPa。4 層頂面處附加壓力：（GB50007-2004 式5.2.7-2）取 b=l=9.4m（將圓形基礎(chǔ)等效為

7、矩形基礎(chǔ)），z=9.5-8.1=1.1m，Pk=300kpa,Pc=md=19.38.1=156.3kpa, =0，計算結(jié)果，Pz=143.7kpa.4 層頂面處自重壓力：Pz=md=19.39.5=183.4kpaPz+Pcz=327.1kpafaz以上驗算說明，浸水后的 4 層承載力不滿足要求。是地基產(chǎn)生較大變形的主要原因。綜上所述，可以得出結(jié)論，地表水滲入地基后，導致地基強度顯著降低從而使碳分高位槽筏板基礎(chǔ)產(chǎn)生較大沉降。4.施工方案選擇既有建筑地基基礎(chǔ)加固技術(shù)規(guī)范（JGJ123-2000）提供了一些較為成熟的設(shè)計理論和施工方法，其中包括：基礎(chǔ)補強注漿加固法、加大基礎(chǔ)底面法、錨桿靜壓樁法高

8、壓噴射注漿法。結(jié)合本工程結(jié)構(gòu)及地質(zhì)分布特點，施工場地情況等認為高壓旋噴樁法明顯優(yōu)于其他對既有建筑地基的處理方案。5. 地基基礎(chǔ)加固方案分析、論證地基處理的目標層位為 4 層黃土狀土，并采用 5 層作為樁端持力層，設(shè)樁徑為 600mm，樁長以能到 5 層頂面為準，約 7.011.0m。根據(jù)建筑地基處理技術(shù)規(guī)范（JGJ79-2002）有關(guān)規(guī)定，對加固處理后 4 層復合地基承載力特征值計算如下：Ra=fcuAp(JGJ79-2002 式 12.2.3-1)取=0.33，fcu=5000kpa，Ap=0.283m2，計算結(jié)果 Ra=467.0KN。Ra=pqsili+qpAp取 4 層 qsi=20k

9、pa（4-1 層 qsi=60kpa），qp=400kpa，Ap=0.283m2，p=1.88m，計算結(jié)果 Ra=523.0KN。以上兩個計算結(jié)果取小值：Ra=467.0KN。復合地基承載力特征值計算：fspk=mRa/Ap+（1-m）fsk（JGJ79-2002 式 9.2.5）當面積置換率 m=0.10 時（布樁 32 根），取 Ra=467.0KN，Ap=0.283m2，=0.3，fsk=120kpa,計算結(jié)果，高壓旋噴復合地基承載力特征值fspk=197.4kpa。采用規(guī)范 GB50007-2002 式 5.2.4 對復合地基承載力進行深度修正：Fa=fak+dm（d-0.5）（JGJ

10、79-2002 式 9.2.5）取d=1.0，m=19.3KN/m3，d=9.5，計算結(jié)果 fa=371.1kpa。Pz+Pcz=327.1kpafa，復合地基承載力特征值滿足要求。按照建筑地基處理技術(shù)規(guī)范（JGJ79-2002）3.0.5 條及建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（GB50007-2002）式 5.3.5 對處理后的地基進行變形驗算?，F(xiàn)以 2#槽為例，基礎(chǔ)等效為一個邊長為 9.4m 的正方形（其四個角點分別計為5#、6#、7#、8#），基底壓力 Pk=300kpa，基礎(chǔ)底面附加壓力 Pz=143.7kpa。1#槽基礎(chǔ)底面附加壓力 Pz=Pk-Pc=280.8-8.119.3=123.7kpa.壓縮摩量采用表 5-1 數(shù)值。將筏板基礎(chǔ)角點變形計算結(jié)果列入表 5-2。S=sS=sp0/Esi（zii-zsisi）（GB50007-2002 式 5.3.5）地基土壓縮模量地基土壓縮模量表 5-1地層344-1566-1天然土層 Es（Mpa）30.012.230.040.014.540.0復合地基 Es（Mpa）25.0變形計算結(jié)果變形計算結(jié)果表 5-2計算部位S（mm）壓縮模量當量值Es（Mpa）變形計算經(jīng)驗系數(shù)sS（mm）5#41.9620.840.208.396#21.7123.320.204.