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2017岩土工程师专业知识辅导:复合地基处理方法

 

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  1、概述

  杭州铁路水电段综合楼位于杭州铁路新客站南侧,框架结构,地面7层,半地下室1层,建筑面积8700m2。根据工程地质报告,场地地基土质由上至下依次为:填土厚1.6~2.4m;粉土厚2~2.9m, fk=135kPa;砂质粉土厚3.6~4.0m,fk=150kPa;粉砂厚8.4~9.8m, fk=160kPa,粉土层为中等偏高压缩性土,其下土层均为中等压缩性土。原设计采用了预应力混凝土管桩ф550,240根,桩长11m;ф600,82根,桩长11.5m。由于管桩将穿过较厚的粉土层,即俗称的“铁板砂层”,且桩直径较大,间距较密,因此无论采用何种贯入方法都非常困难。笔者对附近先期施工的铁路新客站附楼桩基施工情况进行了调查,其地质资料与本工程雷同,采用ф500预应力混凝土管桩静压法贯入,结果至地下5m左右粉土层处受阻。此情况足以说明该工程不宜应用管桩基础。

  2、CM复合地基方案的提出

  (1)本工程若采用天然地基,则基底为粉土层,属中等偏高压缩性土,会造成变形较大且不均匀,地基承载力也偏小。采用CM复合地基,正是对这些缺陷的补偿。

  (2)CM复合地基的可行性。CM复合地基是由C桩(刚性桩)、M桩(亚刚性桩或柔性桩)、桩间土及褥垫层等四部分组成的,通过交叉布置CM桩及褥垫层,使桩和土共同作用并构成平面及竖向合理的刚度级配梯度,达到理想的协同工作应力状态,亦即:其一通过采用长C桩(进入深层良好土层)与短M桩(进入浅层较好的土层)的合理布置,形成三层地基刚度,从而调整地基的刚度分布,以达到有效地控制基础沉降;其二通过合理确定桩的间距形成土的三维应力状态,使土的强度得到大幅度提高和较充分利用;其三通过布置褥垫层使地基与上部结构柔性连接,在水平荷载作用下,可以有效地传递垂直荷载。CM复合地基这种刚度的调整,符合天然土层“浅弱深强”的一般规律和地基应力传递特征,补强了深浅部的地基刚度分布,并使之充分利用和提高桩间土的参与作用,有效地加强了地基强度。同时,与单一的桩基础相比,由于CM复合地基充分发挥了桩间土作用,其C桩(刚性桩)的用量较少,且间距较大,而直径较小,从而使桩间土的挤压作用大为减弱,在降低了施工难度的同时既减少了工程量,也降低了造价。

  3、CM复合地基的实施

  根据以上分析和调查提出改用CM复合地基的方案,经设计方同意后,并按图2所示的平面布置及剖面设计进行实施。C桩采用加厚的ф400预应力混凝土管桩,桩长9m,共167根,M桩采用ф500水泥搅拌桩,桩长5.5m,共178根。褥垫层为厚350mm砂石垫层,其配合比为中砂∶瓜子片∶水=5∶3∶1。先由北向南进行C桩施工,为减少噪音,采取静压贯入法,单桩压力控制值为:1500~2000kN。M桩施工待C桩施工过半后实施,钻孔中采取了加压法,配重量250kg,采用二喷二搅,其水泥含量为300kg/m3,水灰比0.5。实际施工过程表明,进展相当顺利。

  4、效果

  (1)动测与静载试验:经国家海洋局第二海洋研究所动测结论为:所抽检的18根C桩均为I类完整桩;各桩混凝土强度达到设计要求。经浙江大学土木工程测试中心静载测试结论为:CM复合地基荷载板的极限承载力至少可取277.2kPa,此时对应的板顶沉降...