【摘 要】 阐述了一个粉喷桩加固吹填土地基失败的工程的设计、施工、和测试,通过分析测试结果找出失败所在,得出几点经验教训。主要经验是对吹填土的加固处理不能按一般软弱土来考虑,务须做室内水泥土抗压强度试验以确定桩身水泥渗入量,并做现场试桩工作以确定单桩承载力。
【关键词】 粉喷桩 水泥粉体喷射搅拌法 水泥掺入量
前言
在上海市,水泥粉体喷射搅拌法在处理3~6层建筑物的软土地基中取得了一些成功实例,但是这种地基处理方法由瑞典人于1967年首先提出到现在不过只有30年的历史,在我国从1983年改装成第一台粉体喷射搅拌机算起才不到15年的历史,所以我们从实践中获得的经验不足,还缺乏对它的全面了解。本文所述的就是一个水泥粉喷桩加固吹填土地基工程失败的实例,通过对它的分析,希望能对以后同类工程的设计与施工有所益处。该工程加固费用加上测试等其它费用合计300多万元,还影响了四个多月的工期,损失很。后来调换设计单位重新设计,改为用预制桩基础。
1.工程概况 该工程位于上海市浦东新区,东临东海,近处只有350m。建筑场地是在海滩围堤后,新近人工吹填堆积形成的,地势较为平坦,地面平均标高约4.45m。表层吹填土厚度3.00~3.80m,含水量高,固结度极差,呈松散状态,采用水泥粉体作为固化剂来处理该层。加固区域面积总和约1157m2,总桩数13701根。在该场地上拟建的建筑物如表1所示。基础形式为片筏基础。
表 1 拟建建筑物一览表
建筑物单元 |
层数 |
高度/m |
建筑面积/m2 |
教学楼(B、C) 行政办公楼(E) 食堂(F) 中央机房(H) 走廓(D) 停车场(P) |
2 1 1 1 1 |
13.5 9.0 11.7 7.5 3.5 |
4213 775 1619 287 1338 |
2.场地工程地质条件
地层结构如下:
第①层为吹填土层,主要成份为粘质粉土、砂质粉土和粉质粘土,松散,饱和,均一性差,固结度极差,厚度为3.00~3.80m。
第②层为灰色粘质粉土,含云母、贝壳碎屑,稍密,饱和,厚度为5.60~7.45m。
3.加固方案
粉喷桩桩径500mm,桩长5.0m,设计桩顶标高3.75m。桩顶标高以下有效桩长4.5m。水泥用425号普通硅酸盐水泥,原水泥掺量为45kg/m, 相当于被加固土重的
表 2 土层物理力学性质指标
指 标 |
层 次 |
① |
② |
w/% γ/(kN·m-3) e wL/% wp/% Ip/% IL ps/MPa N63.5(实测) f/kPa |
52.8~30.4 18.9~16.7 1.52~0.87 44.4~33.0 24.3~19.7 20.1~13.3 >1 0.38~0.19 0.5~1.5 |
33.8~28.2 19.2~18.5 0.96~0.81
3.41~1.84 15~3 100 |
12.5%,后来水泥掺入量作了两次调整:第一次是在设计技术交底会上,施工以前,施工单位根据自己的经验认为加固这样的吹填土层水泥掺入量偏少,设计单位就将水泥掺量提高到50kg/m,相当于被加固土重的13.9%(停车场P单元掺量仍为45kg/m);第二次是在完成了1971根桩之后,经轻便动力触探测试发现桩身击数局部普遍偏低,施工单位讲是水泥掺量少造成的,设计单位又将水泥掺量提高到52kg/m,相当于被加固土重的14.4%(停车场P单元掺量为47kg/m)。各加固单元具体情况如表3所示。
表 3 场区粉喷桩加固设计方案
单元名称 |
桩数 |
桩间距/m |
桩土 置换率 /% |
设计复合 地基承载力 /kPa |
教学楼(B) 教学楼(C) 行政办公楼(E) 食堂(F) 中央机房(H) 走廓(D) 停车场(P) |
2805 2850 1204 1861 2192 1692 1097 |
0.80×0.80 0.80×0.80 1.00×1.00 1.00×0.80 1.00×1.00 1.20×1.10 1.20×1.20 |
33.3 33.3 19.8 25.4 19.8 17.3 14.8 |
90 90 90 90 90 90 70 |
(岩土工程师_)