軟土地基加固處理方案的選擇及設(shè)計計算樣本

軟土地基加固解決方案選取及設(shè)計計算摘要簡介軟土地基加固解決辦法，通過工程實例闡明軟土地基處案選取設(shè)計計算辦法。核心詞軟土地基加固解決方案選取設(shè)計計算近年來，基本建設(shè)規(guī)模不斷擴大，軟土地基加固解決問題越來越多，合理選取解決方案是使建筑物安全和減少工程造價重要途徑之一。軟土地基解決基本辦法各種各樣，重要原理是置換、夯實、擠密、排水、膠結(jié)等。下面簡介重要幾種辦法合用狀況、如何選取及設(shè)計計算。一、軟土地基解決辦法１、強夯法強夯法又分為強夯擠密法和強夯置換法。重要長處是設(shè)備簡樸、效果明顯、經(jīng)濟和施工快。缺陷是振動、噪聲大。強夯擠密法慣用來加固碎石土、砂土、低飽和度粘性土、素填土、雜填土、濕陷性黃土等各類地基。強夯置換法重要用于厚度不大于６m軟粘土層，邊夯邊填碎石等粗粒料形成深度３～6m、直徑2m左右碎石樁體與周邊土體形成復(fù)合地基。當(dāng)前這種解決辦法應(yīng)用較少。強夯法至今還沒有一套成熟理論和設(shè)計計算辦法，還要在實踐中總結(jié)提高。當(dāng)前強夯法由于振動、躁聲大，重要應(yīng)用在新建港口回填土軟土地基加固、公路和鐵路軟土地基加固，都市建設(shè)中很少應(yīng)用。２、排水固結(jié)法排水固結(jié)法又稱預(yù)壓法，合用于泥質(zhì)土、淤泥、沖填土等飽和粘性土地基，這種辦法需時間長，加固效果不明顯，當(dāng)前工業(yè)與民用建筑中很少采用，重要應(yīng)用于大面積貨棧堆場對地基承載力規(guī)定較低飽和粘性土地基解決。３、碎石樁法碎石樁法分為振沖法和干振法。振沖法是運用振動和水沖加固地基辦法；干振法是運用干法振動成孔器在軟弱地基中設(shè)立碎石樁。振沖法重要用于砂土、不排水抗剪強度不不大于20Kpa粘性土、粉土和人工填土等地基。重要缺陷是施工過程中排放泥漿污染現(xiàn)場。干振法合用于松散非飽和粘土、松散液化砂土、雜填土和素填土等。重要缺陷是施工中噪聲污染大，選取碎石樁法時候要依照現(xiàn)場土層狀況和現(xiàn)場環(huán)境綜合考慮。4、石灰樁法、土樁、灰土樁法石灰樁基本加固作用有打樁擠密、樁周土脫水?dāng)D密和樁身置換作用。重要用于水位如下軟土地基解決。土樁、灰土樁在國內(nèi)西北和華北地區(qū)得到廣泛應(yīng)用。合用于地下水位以上濕陷性黃土、雜填土等地基。5、深層攪拌法深層攪拌法是通過特制機械沿深度將固化劑與地基土強制攪拌就地成樁加固地基辦法。當(dāng)固化劑為粉體（水泥或石灰）又稱粉噴樁法。深層攪拌法合用于解決淤泥、淤泥質(zhì)土和含水量較高地基。深層攪拌法具備施工中無振動、無噪聲、無地面隆起、不排污、對相鄰建筑物不會產(chǎn)生有害影響等長處。深層攪拌樁地基可按復(fù)合地基考慮。6、高壓噴射注漿法高壓噴射注漿法是將帶有特殊噴嘴注漿管置于土層預(yù)定深度，以高壓噴射流使固化漿液與土體混合、凝固硬化加固地基土體辦法。它合用于淤泥、淤泥質(zhì)土、粘性土粉土、黃土、砂土、人工填土和碎石土等地基。注漿形式分為旋噴、定噴和擺噴，施工辦法分為單管法、二重管法和三重管法。7、水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）法水泥粉煤灰碎石樁法是在碎石樁基本上加進某些石屑粉煤灰和少量水泥，加水拌和，用振動沉管打樁機或長螺旋鉆管內(nèi)泵壓成樁機具制成一種具備一定粘結(jié)強度樁。樁和樁間土形成復(fù)合地基。合用于粘性土、粉土、砂土和已自重固結(jié)素填土等。此外地基解決尚有灌漿法和化學(xué)解決，樁錘沖擴樁法等。軟土地基加固辦法種類諸多，并且還在不斷發(fā)展。軟土地基解決設(shè)計和施工應(yīng)符合技術(shù)先進、保證質(zhì)量、安全合用和經(jīng)濟合理規(guī)定，要因地制宜，綜合考慮。二、軟土地基解決（復(fù)合地基）設(shè)計計算軟土地基解決后，某些土體被增強或置換形成增強體，由增強和周邊地基土共同承擔(dān)荷載地基就是復(fù)合地基。復(fù)合地基承載力原則值計算公式如下：fsp,k=mRk/Ap+αβ（1-m）fkfsp,k—復(fù)合地基承載力原則值（kPa）fk—天然地基承載力原則值（kPa）m—面積置換率Ap—單樁截面面積（m2）Rk—單樁承載力原則值（kN）α—樁間土強度提高系數(shù)β—樁間土強度發(fā)揮系數(shù)，宜按地區(qū)經(jīng)驗取值，無經(jīng)驗時可取β=0.75～0.95，天然地基承載力高時取大值；三、工程實例（一）北京芍藥居某住宅樓地基解決設(shè)計1、工程概況該住宅樓為一棟26層高77m，基底埋深-7.340m高層建筑。據(jù)工程地質(zhì)勘察報告，直接持力層為第四系粉質(zhì)粘土，承載力為fk=160kPa。雖然承載力較高，但建筑物荷載太大，規(guī)定解決后地基承載力原則值不不大于430kPa，該場地地基相對屬于軟土地基，需要進行解決。其地層從上到下重要為粘質(zhì)粉土、粉質(zhì)粘土、粘土、細中砂、粉質(zhì)粘土、圓礫和砂土交互層。2、地基解決方案選取依照本工程特點和地質(zhì)條件，為了滿足建筑物地基承載力和沉降需要，該工程可供采用地基解決方案有大直徑鉆孔灌注樁和CFG樁復(fù)合地基方案兩種。其中前者技術(shù)可靠，在保證設(shè)計和施工質(zhì)量前提下，基本沉降易于控制，但工程造價高、工期長，還存在一定鉆孔泥漿污染等缺陷；而CFG樁復(fù)合地基方案充分發(fā)揮樁間土承載能力，使工程造價低、工期短、質(zhì)量可靠，施工振動小、噪音低、無泥漿污染。當(dāng)前該辦法已被大量應(yīng)用于高層和多層建筑地基解決工程中。3、CFG樁復(fù)合地基解決設(shè)計（1）取圓礫⑦層為樁端持力層，依照基本埋深取有效樁長為19.50m，采用長螺旋管內(nèi)泵壓砼成樁工藝，樁徑φ400mm。（2）計算單樁承載力RkRk=（Up∑qsihi+Apqp）/kUp—樁周長qsi—第i層土樁側(cè)阻力原則值（kPa）hi—第i層土厚度（m）qp—樁端阻力原則值（kPa）Ap—樁面積（m2）K—安全系數(shù)取2經(jīng)計算Rk=900kN（3）依照實際基本尺寸，按1.68×1.65m布樁，則面積置換率為m=0.1256/1.68×1.65=0.045（4）依照公式計算復(fù)合地基承載力原則值取Rk=900KnAp=0.1256m2α=1β=0.8fk=160kPam=0.045則fsp,k=0.045×EQ\F(900,0.1256)+1×0.8（1－0.045×160=444kPa滿足建筑物承載力規(guī)定。（5）樁體混凝土強度樁頂應(yīng)力σp=Rk/Ap=900/0.1256=7.17mPa樁身強度R28≥3σp=3×7.17=21.51mPa取樁身混凝土強度級別為C25，坍落度16～20cm。（6）褥墊層復(fù)合地基通過樁頂設(shè)立褥墊層，充分調(diào)動地基土參加工作，達到提高地基承載力和減少基本沉降目。褥墊層采用5～20mm級配碎石，厚度200mm，振動密實。4、地基加固效果檢測由于做復(fù)合地基載荷實驗要加載到2400kN，施工困難，因此該工程做了單樁和樁間土載荷實驗，實驗成果見下表。實驗樁號實驗類型終結(jié)荷載（kN）總沉降量（mm）承載力原則值相應(yīng)沉降量（mm）112#單樁14205.49860kN3.01387#單樁14209.11860kN4.98237#單樁14206.26860kN3.63112#旁樁間土20018.48174kPa7.00387#旁樁間土20017.7177kPa7.00通過以上實驗，表白該工程達到設(shè)計規(guī)定，復(fù)合地基承載力不不大于430kPa，滿足建筑物荷載規(guī)定。（二）、唐山某鋼廠擬建高爐工程聯(lián)合地基解決方案設(shè)計1、工程概況唐山某鋼廠擬建380m2高爐工程，建筑高度55m，鋼型構(gòu)造，基本形式為大塊式鋼筋混凝土基本，基本埋深3.50m，單位荷重為280kPa；出鐵場風(fēng)口平臺，單層廠房建筑高度為17m，排架式構(gòu)造，鋼筋混凝土獨立基本，基本埋深3.00m，單位荷重為200kPa。依照勘察資料，擬建場地地貌單元為第四紀陸相沖積平原地貌，場地地形平坦，地面標高介于5.02～5.88m之間，其地層上部為第四系全新統(tǒng)沖洪積層和瀉湖相粘土～粉土細砂地層，下部為上更新統(tǒng)粉土、細砂等地層。本場地在1976年唐山7.8級大地震時，其附近發(fā)生過地震液化現(xiàn)象，經(jīng)鑒別第⑤層粉土存在液化現(xiàn)象，液化指數(shù)為13.92，綜合評價本場地為中檔液化。2、地基解決方案選取與CFG樁加固方案依照場地工程地質(zhì)條件，咱們依照本地地基解決經(jīng)驗，結(jié)合本工程特點，選取各種方案在可行性和經(jīng)濟技術(shù)上進行分析對比，為甲方提供經(jīng)濟可行地基解決方案。（1）鉆孔灌注樁法：此方案安全可靠，承載力高，能滿足設(shè)計規(guī)定，但樁長，排污量大，場地不具備排污條件，綜合施工費用較高，甲方不能接受，不采用此工法。（2）振動擠密碎石樁法加固方案：此辦法在1994～1995年2#高爐、煉鋼車間等工程建筑中，得到廣泛應(yīng)用，工勘短、施工速度快、無排污等問題，復(fù)合地基承載力為180kPa左右，適合甲方建設(shè)工期，但本次地基承載力規(guī)定較高，此工法不能滿足設(shè)計規(guī)定。（3）CFG樁加固方案：依照附近（灤南、豐南等地）地基解決經(jīng)驗，CFG復(fù)合地基承載力值在250～450kPa之間，但要滿足設(shè)計規(guī)定，在樁長、樁數(shù)上都導(dǎo)致工程造價相對較高，甲方難以接受。（4）碎石樁和CFG樁聯(lián)合解決方案：依照我單位1994年以來在該場地施工經(jīng)驗，結(jié)合地層特點，提出采用振動擠密碎石樁先行對地基進行加固解決，之后在擠密樁之間加入CFG樁聯(lián)合地基解決辦法，此工法中碎石樁即能起到排水固結(jié)、加固軟土提高地基承載力作用，又能消除第⑤層粉土液化問題，同步又能增長CFG樁樁周土密實強度，提高抗剪強度，而CFG樁樁體具備較高樁身模量和強度，可以承受較大份額上部荷載，因而在經(jīng)碎石樁解決后復(fù)合地基中，加入某些CFG樁，兩種樁型各自發(fā)揮其長處，從而達到滿足設(shè)計地基承載力規(guī)定，通過方案和造價對比，甲方對此工法非常滿意，決定采用此工法。3、地基加固設(shè)計（1）碎石樁復(fù)合地基設(shè)計：依照1994年以來本場地振動擠密碎石樁成功經(jīng)驗，碎石樁設(shè)計樁體直徑≥480mm，樁長7.50m，其目重要是消除第⑤層粉土液化問題，同步提高地基承載力，其設(shè)計按下列公式進行復(fù)合地其承載力值計算：fsp,k=mfp,k+（1-m）fs,k式中：fsp,k—復(fù)合地基承載力原則值/kPam—面積置換率（高爐某些設(shè)計樁間距為正方形1.20×1.20m，m=0.136；出鐵場某些設(shè)計樁間距為正方形1.50×1.50，m=0.087）fs,k—樁間土承載力原則值（也可用加固后提高值）/kPafp,k—單樁單位截面承載力原則值/kPa經(jīng)計算：高爐某些碎石樁復(fù)合地基承載力值為140kPa；出鐵場某些復(fù)合地基承載力為130kPa。（2）CFG樁復(fù)合地基設(shè)計：由于CFG樁設(shè)計時地基土是已通過振動擠密碎石樁解決復(fù)合地基地土層，因而在設(shè)計是應(yīng)充分考慮地基土承載力提高和強度問題。由碎石樁復(fù)合地基載荷實驗和原則貫入實驗及樁體重型動力觸探可知，加固后復(fù)合地基土承載力值在130～150kPa，平均承載力值為144kPa。依照場地土層狀況，設(shè)計CFG樁樁徑為400mm，樁長分別為高爐某些13.70m，有效長度10m，出鐵場某些樁長9.70m，有效樁長7.0m，樁端統(tǒng)一進入第⑤層細砂層不不大于1.00m，其復(fù)合地基承載力按下式計算：fsp,k（聯(lián)合）=mRk/Ap+（1-m）fkfsp,k（聯(lián)合）—聯(lián)合復(fù)合地基承載力原則值（kPa）m—面積置換率（高爐某些面積置換率為0.087；出鐵場某些面積置換率為0.056）Rk—自由單樁承載力原則值（kN）Ap—單樁截面面積（m2）α—樁間土強度提高系數(shù)β—樁間土強度發(fā)揮度取0.75fk—天然地基承載力原則值（取經(jīng)碎石樁加固后復(fù)合地基承載力原則值）/kPa其中：Rk=（Up∑qsihi+Apqp）/k式中Up—樁周長qsi—第i層土樁側(cè)阻力原則值（kPa）hI—第i層土厚度（m）qp—樁端阻力原則值（kPa）Ap—樁面積（m2）k—安全系數(shù)取1.5～1.75經(jīng)計算，高爐某些fsp,k=340kPa＞280kPa，滿足規(guī)定，出鐵場某些＞fsp,k=225kPa＞200kPa，滿足設(shè)計規(guī)定。（3）樁體材料：碎石樁體材料選取20~40mm硬質(zhì)級配碎石，最大粒徑不不不大于50mm；CFG樁樁體強度不不大于C20，砼坍落度18~22cm。（4）褥墊層設(shè)計：為了調(diào)節(jié)基底如下應(yīng)力分布狀況，更大限度地發(fā)揮樁間土承載力作用，聯(lián)合復(fù)合地基褥墊層采用級配碎石，最大粒徑不不不大于30mm，厚度為300mm，寬度不不大于褥墊層厚度。4、施工設(shè)計與地基加固效果檢測（1）為達到設(shè)計目，聯(lián)合地基解決施工順序為先打擠密碎石樁，施工機械采用DZ-60型振動擠密樁機，樁達到設(shè)計深度后，加料、振管、留振、返插，提管高度不不不大于1.20m，留振10～15s，返插0.50m，保證樁體均勻垂直、持續(xù)性好，避免樁體局部擴徑過大，影響CFG樁施工質(zhì)量。同步在施工中采用重型動力觸探進行樁體實驗，跟蹤測試樁體密實限度和均勻性，以調(diào)節(jié)施工工藝。這是為后期保證CFG樁施工質(zhì)量核心，一定要認真負責(zé)。碎石樁施工完畢后，再進行CFG樁施工，CFG樁采用SZKL600長螺旋鉆機。由于碎石樁完畢后，樁間土所留截面積很小，因而CFG樁機在成孔時一定要對準樁位，調(diào)平、調(diào)直樁機，保證樁體不偏斜，垂直度偏差≤1%，提鉆速度控制在2.6m·min-1，泵壓4MPa，同步視地層狀況恰當(dāng)調(diào)節(jié)提高速度，減少泵壓，砼灌注至設(shè)計樁頂標高線上0.50m。（2）地基加固效果檢測1、振動擠密碎石樁復(fù)合地基檢測：碎石樁施工完畢后，分別采用重型動力觸探和原則貫入實驗、載荷實驗辦法進行碎石樁復(fù)合地基測試，綜合評價復(fù)合地基承