滨海软土区工业厂房复合地基技术研究

发表时间:2020/4/14   来源:《基层建设》2020年第1期   作者:叶旭丹
[导读] 摘要:为解决滨海软土地区工业厂房一层地面结构沉降的问题,常规做法采用管桩基础,设备荷载通过楼板传递给桩基础。
        浙江公和建筑工程设计有限公司  浙江杭州  310007
        摘要:为解决滨海软土地区工业厂房一层地面结构沉降的问题,常规做法采用管桩基础,设备荷载通过楼板传递给桩基础。桩基础布置密集,因此施工进度慢,造价高。针对此问题,本文提出一种复合地基技术,利用旋喷桩进行地基处理,设备所在地面层与主体结构脱开,荷载直接传递给地面层下方地基,具有施工速度快,节约造价的优点,可进行工程推广应用。
        关键词:滨海软土地区;工业厂房;旋喷桩;复合地基
        1 引言
        温州地区分布有典型的滨海软土地层,淤泥层深厚,最多时可达30m以上。淤泥质软土具有含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、灵敏度高等特点。在滨海软土地层修建工业厂房,面临的主要问题是地基沉降。工业厂房一层地面层通常布置有荷载较大的设备,冲床等大型设备同时存在长期振动的工况,因此,厂房建成投入使用后两到三年时常出现地面严重沉降的情况,尤其是大跨度、大开间区域,一层地面呈锅底形沉降,导致厂房无法正常使用。地基沉降是长期的过程,发生沉降后补救困难,造成了较严重的经济损失[1-2]。为解决此问题,常规做法是将地面层按楼板设计,设备荷载通过楼板传递给结构桩基础,利用桩基础抵抗长期沉降。该方法需要在地面层下方设置密集桩基础,施工周期较长,同时工程造价较高。基于此,本文以温州临港包装有限公司项目为背景,提出一种复合地基技术,利用旋喷桩对地面层下方地基进行处理,设备所在地面层与主体结构脱开,由改良后的地基承担地面层设备荷载,仅设计少量桩基础作为主体结构基础,本方法具有施工速度快,节约造价的优点,可进行工程推广应用。
        2 工程概况
        2.1 工程概况
        温州临港包装有限公司位于乐清市乐清弯港区,建筑占地面积10130m2,一层地面设计荷载如图X所示,约一半占地面积荷载为每平米70KN,最大荷载达到每平米达到100KN,其余为每平米30KN。
       
        2.2 工程地质条件
        项目所在场地工程地质条件如下:
        ①-0素填土:为人工回填土,回填时间较短,厚度约0.3~8.9m,未经地基处理,结构松散,硬质颗粒粒径相差悬殊,组分变化大,承载能力各处不一,不能作为基础持力层。
        ②-1淤泥(mQ42):各孔分布,为高灵敏度、高压缩性、低抗剪强度的软弱土层,厚度14.7~23.7m,工程特性指标很差,该层为低抗剪强度、高压缩性的软弱土层。
        ③-1淤泥质粘土(mQ41):流塑,土的物理力学性质指标比②淤泥稍好,但仍属高压缩性、低抗剪强度的软弱土层,地基承载力低,层顶埋深23.0~26.5m,层厚5.8~12.1m。
        ③-2粘土(mQ41):软塑,土的物理力学性质指标较差,高压缩性,土层分布不稳定,层顶埋深31.8~38.8m,层厚5.1~13.5m。
        ④-2粘土(mQ32-2):软可塑,土的物理力学性质指标较差,高压缩性,层顶埋深42.7~45.8m,层厚17.0~24.2m。
        ⑤-2粉质粘土(mQ32-1):软可塑,土的物理力学性质指标一般,中高压缩性,层顶埋深62.0~67.9m,控制厚度7.1~13.8m。
       
        3 复合地基设计方法
        3.1 复合地基设计
        本项目复合地基设计思路为:利用旋喷桩对地面层下方地基进行处理,设备所在地面层与主体结构脱开,由改良后的地基承担地面层设备及荷载。结合地面层设备布置情况,本项目旋喷桩分布如下图所示:
       
       
        本项目旋喷桩设计直径为60cm,桩长15m,间距设计分别为1.3m、1.6m、2.2m,按正方形布置。旋喷注浆的水泥采用42.5普通硅酸盐水泥,每延米的水泥掺入量为 120KG。旋喷桩施工工艺如下:
       
        图1 旋喷桩施工工艺流程图
        旋喷桩复合地基在地面层和桩之间设置150mm厚褥垫层,材料及配比为 粗砂:碎石=1:1,级配均应良好,不含植物残体及垃圾等杂质,砂石的最大粒径不宜大于 20mm,褥垫层填料应铺平压实,夯填度不应大于0.9。
        旋喷桩桩验收后方可进行褥垫层施工,施工具体作法如下:人工清理桩和桩间土至设计标高,并验槽确定地基土与勘察报告是否相符,场地地基土是否扰动或有橡皮土存在,以决定是否需进一步处理.
        旋喷桩施工前,应根据现场环境和地下埋设物的位置等情况,复核旋喷桩的设计孔位。现场事先应予以平整,必须清除地上和地下的障碍物。遇有明浜池塘及洼地时应抽水,和清淤回填粘性土料并予以压实,不得回填杂填土或生活垃圾。
        旋喷桩的施工工艺及参数应根据土质条件、加固要求,通过试验或根据工程经验确定,单管法、双管法高压水泥浆和三管法高压水的压力应大于20MPa,流量应大于30L/min,气流压力宜大于0.7MPa,提升速度宜为0.1m/min~0.2m/min。
        施工中喷射孔与高压注浆泵的距离不宜大于50m。钻孔位置的允许偏差应为±1%;垂直偏差不得超过 1%.
        当喷射注浆贯入土中,喷嘴达到设计标高时,即可喷射注浆。在喷射注浆参数达到规定值后,随即按旋喷的工艺要求,提升喷射管,由下而上旋转喷射注浆。喷射管分段提升的搭接长度不得小于100mm.
        在旋喷注浆过程中出现压力骤然下降、上升或冒浆异常时,应查明原因并及时采取措施工。施工中应严格的按照施工参数和材料用量施工,有浆量和提升速度应采用自动记录装置,并做好各项施工记录。
        施工质量检验:
        成桩后三天内,用轻型动力触探(N10)检查每米桩身的均匀性,检验数量符合《建筑地基处理技术规范》的要求;桩体强度达到设计要求后,进行复合地基静载荷试验和单桩载荷试验.检验数量符合《建筑地基处理技术规范》的要求。
        根据计算,旋喷桩加固处理后,地基承载力设计值为:承载力特征值间距1.6米的不小于70Kpa、间距2.2米的不小于30KPa、间距1.3米的不小于100KPa.现场根据堆载试验,地基承载力为:间距1.6米的不小于80Kpa、间距2.2米的不小于50KPa、间距1.3米的不小于120KPa.
        3.2工程造价分析
        以本项目9m*9m 柱网对比旋喷桩和预应力管桩造价差异:地面荷载要求70KN,旋喷桩布桩数量为49根,桩径60cm,桩长15米,实际施工完成造价约100元/米,15*100*49=73500元;预应力管桩布桩数量为16根,桩径50cm,桩长38米,实际施工完成造价约200元/米,38*200*16=121600元;采用旋喷桩复合地基节约造价约40%。
        4 结论
        本文以温州某工业厂房项目为背景,提出一种滨海软土区工业厂房复合地基技术,将设备所在地面层与主体结构脱开,利用旋喷桩对地面层下方地基进行处理,由改良后的地基承担地面层设备荷载。此技术充分利用加固地基的承载力与抵抗沉降能力,保证建筑功能的前提下节约造价约40%,适合于工程推广。
        参考文献:
        [1]张立恩.软土地基处理技术在建筑建筑工程中的应用[J].科技创新导报,2015(06).
        [2]谢建杰.房建工程软土地基的施工技术问题研究[J].时代报告(学术版),2015(02).
        [3]建筑地基处理技术规范.JGJ79-2012.
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