多元复合地基在某大型污水处理厂地基处理中的应用.doc

多元复合地基在某大型污水处理厂地基处理中的应用第31卷第1期V()l_31No.1建筑施工BUILDINGC0NSTRUCT10N多元复合地基在某大型污水处理厂地基处理中的应用ApplicationofMulti-CompositeGroundImprovementMeasurestoLargeSewageTreatment.Plant口旬为卓(I-海市基出工程公司200002)【摘要】以杭州七格污水处理厂为工程背案,分析了多元复合地基的受力特性工程实践表明,多元复合地基能有效的消除土体液化,解决抗浮问题,还能大大提高地基的承载力【关键词】多元复合地基土体液化抗拔桩承栽力【中图分类号】TU753,文献标识码B【文章编号】10041001(2009)010020030引言竖向增强体复合地基中的三种类型桩体(刚性桩,柔性桩,散体材料桩)在承载能力和变形特性等方面大不相同叫,且都有其相应的长处及局限性.随着人们对复合地基认识的深入,现在已经出现将两种或多种竖向增强体,根据地基处理的需要进行组合而形成的多元复合地基.但从目前的资料来看,有关超大型基础中刚性桩,柔性桩,砂土及基础的共同作用的原位观测及理论分析研究甚少.这使得相关理论远远落后于工程实践.因此,本文以杭州市七格污水处理厂的基础工程为实例,通过完整,全面地原位观测数据的分析来研【作者简介】旬为卓(1976一)男,大学本科,工程师,联系地址上海市江西中路4(16号(200(102),【收稿日期】20081212究有关超大型基础中多元复合地基的变形,受力特征.相信通过分析,可以为我国今后类似工程的优化设计等提供可借鉴的宝贵经验.1工程概况杭州市七格污水处理厂位于钱塘江边,土层形成时间短,特别是上层,是近年吹填而成,以粉土为主.土层参数如表1.表1土层物理力学性能指标土层名称天然容重空隙比压缩模平均厚标贯实土层特点kN/m量MPa度n1测击数灰黄色砂质扮土层19108591151875承栽1lkPam上.i程性质好灰色粉质砂土层149181(16【1436(】土质松散,为液化土层灰色砂质粉土层194180412j135n工程性质一般,部分地段有缺失灰色砂质粉土层19j(】7801l59375为液化土层,工程性质差粉砂夹砂质粉土197(1.73514.t16318低压缩性土层SSSE.sS刚度不够大,造成支撑挠曲度偏大的情况.后经连系杆受力及变形计算,将原方案内2O双拼槽钢的连系杆调整为32双拼槽钢的连系杆.(3)对困难的预料不足.基坑转角的导墙下存在面积较大的塌方,这些塌方混凝土是由于地墙施工过程中顶升锁口管等各种因素引起的,也与这一层的砂性土土质有关.大面积塌方凿除导致支撑安装时间的延误,造成部分支撑安装时间大大地超过了要求的时间.虽然组织了大量的凿混凝土人员进行对塌方混凝土的集中凿除,但是由于塌方部位的工作面有限,只能用上2N3个风镐,因此时间相对较长.4结语?20?复杂地质条件下,运用时空效应理论采取的一系列施工技术,很好的解决了超大型深基坑变形和沉降较大的问题,将基坑施工的影响缩小到了可控的范围内.经过此次工程实践,我们可以总结出以下几点经验:(1)充分体会分层,分块,对称,平衡,限时的时空效应理念,具体到施工技术就是要合理安排开挖流程,充分发挥被动区土体抵挡,延缓围护变形的作用;加强各工序的衔接性,缩短施工工期.(2)时空效应运用的同时,考虑基坑的自身以及环境的制约因素.如基坑自身形式导致支撑安装进度慢,围护缺陷等都有可能导致局部区域无法满足时空效应理论的要求,这个时候要及时对既有施工技术进行调整.罐筑施工=第卷旬为卓:多元复合地基在某大型污水处理厂地基处理中的应用第1期该工程的主体结构为生物反应池和二次沉淀池,对地基承载力要求不高,如生物反应池按满载考虑,地基承载力要求达到145kN即可.但由于该工程地下基础土层的第二层和第四层均为为液化层,需要解决液化问题.同时,工程所在地地下水丰富,并且在维修和使用过程中生物反应池和沉淀池中水量等上部荷载存在变化,产生较大的上浮力,因此必须解决抗拔问题.地基处理中采用了振中碎石来处理液化土层,在振冲碎石桩问打入沉管灌注桩来满足抗拔的要求,以碎石桩,刚性桩,土体组成的多元复合地基来提高地基承载力.2地基处理方案地基处理方案中,采用了桩距为3500mm的1i00mm碎石桩,桩长为8m,用75kw振中器进行施工.在碎石桩之间设置377mm沉管灌注桩,桩长为14m.桩剖面如图1所示.450厚钢筋混凝土底板ooo雨.o司oo0o.oooooo1175011750tl750175ol图1桩剖面图2桩位平面布置规范规定,桩径为1100mm的碎石桩其桩距不应大于3000mm,本工程主要是考虑到沉管桩施工的需要,碎石桩桩距采用3500mm.其平面布置如图2所示.为了检验地基处理效果,现场做了沉管灌注桩抗拔试验,碎石桩单桩静载试验和地基土体抗液化试验.典型抗拔试验结果如图3所示.刚性桩加载至192kN时,桩上拔量在3.Omm到8.5mm之间,卸载后的回弹量为2.5mm左右,完全达到了此工程的需要.较之树根桩,采用沉管灌注桩的优点在于在未受上浮力作用条件下,其下沉量小.典型碎石桩单桩静载试验如图4所示.其复合面积为9.3m,当加载到2790kN时,累计沉降量为53.55mm.卸载后测得白勺回弹量为l1.52mm,残余沉降量为42.03mm,可确定其承载力标准值为180KPa,达到工程需要.图3刚性桩抗拔试验QS曲线荷载Q(kPa)060120l80240300360图4单桩复合地基承栽力试验Q-S曲线验,结合双桥静力触探原位试验进行综合评价,判别标准为,标准贯入试验的锤击数实测值3.5大于标准贯入试验液化临界值,为不液化土,反之则为液化土.临界值的确定:r广ro?9+o?1(一瓯),/去式中:出一饱和土标准贯入深度(m);口卜地下水位深度(m):P一饱和土粘粒含量百分率;一饱和土液化判别基准标准贯入锤击数.典型土体抗液化标准贯入试验如图5所示.结果表明,自桩顶标高以下的标准贯入试验锤击数实测值N63.5均大于标准贯入试验液化锤击数临界值(击),已消除了桩间砂质粉土层的液化现象,达到了预期的目的.40353025嚣20避l5l050标贯深度(m)图5土体抗液化效果3原位观测数据分析该工程地质情况较复杂,且属大型基础,地基处理中既采用了刚性桩,又采用了柔性桩,因而使得桩,砂土及基础的受力状况非常复杂,不同工况下的受力情况也不尽相同.为了深入研究多元复合地基的工作性状,特在污水处理厂二次沉淀池地基中进行了相关的原位观测.为了研究复合地基中柔性桩,刚性桩,土体的应力分担比,在碎石桩桩顶,碎石桩之间的土体中各埋设土压力盒,在刚性桩上部钢筋中连接了钢筋应力计.同时在地基周边埋设了水位管以测量水位变化.并在试验阶段测试了池中水量不同时各部分应力的相应变化.其不同工况下上部荷载如图6所示.0.020146790.02014678墨:懵-02014675嚣0.62014674羹0.0201舯46730.0201467ln0201467111213141516171811I况编号图6工况对应的上部荷载变化上部荷载包括地板,褥垫层,二次沉淀池的重量,也包本次检测桩间土消除液化现象效果,采用标准贯入试括池中水的重量.开始时池中水量满载,先分两次排出,后分麟?21?.一日g一魃蛙第1期旬为卓:多元复合地基在某大型污水处理厂地基处理中的应用三次再次加满,再分两次排出.地下水位对对地基的受力性状影响明显,其变化趋势如图7所示(受施工影响,地下水位从工况26才开始测量).水位图7地下水位变化趋势图图7显示,地基中地下水位呈下降趋势.在如上所示的各工况下,地基中碎石桩,土体的应力变化如图8,9所示.刚性桩应力变化如图l0所示.一+碎石桩桩顶应力*一碎石桩桩间土应力图8碎石桩与土体应力随工况变化趋势图32娄一0荟一一2图9碎石桩,土体应力比巨四圃.,4l5l6一从实测数据中,我们发现碎石桩与土体上的应力水平几乎是同步变化,应力比在1.4至4.7之间,总体呈下降趋势,后期较平缓.这说明,即使在低荷载水平下,碎石桩很快就与土体协同受荷,并且其应力比与上部荷载变化的联系不明显:相对于刚性桩,其峰值明显偏小闱0性桩上出现了应力集中;刚性桩应力变化出现前期受拉后期受压的现象,?22?前后出现明显的凹凸段,这与地下水位,桩土界面摩擦力的发挥及上部荷载有关,这在图l1中有更明显的体现.,IO864日垒.馏_2E豆互三巫圃2631364146515661667l7681图11刚性桩应力随工况变化趋势图前期地下水位较高,对地板产生较大的上浮力,刚性桩承受抗拔力;后期地下水位降低,上浮力减小,刚性桩承受压力;同时刚性桩桩顶应力水平随上部荷载的变化而显着变化,当上部荷载较小时,其也可能从受压状态转变为抗拔状态.将碎石桩,土体,刚性桩上应力按等效面积换算成受力后,其变化趋势如图12所示.3002(10一1000杈一100200300沉管桩受力+碎石桩受力*一土体受力厂弋一,丁况图12碎石桩,土体,刚性桩受力变化碎石桩与土体的受力相对刚性桩而言变化平缓,这说明,在荷载水平较低的情况下,刚性桩首先受力变形,其除了抗拔作用外,也承受了大部分的上部荷载,并且上部荷载的变化主要体现在刚性桩的受力变化上,由此可推断碎石桩和土体的承载力并没有完全发挥.4结语(1)用碎石桩,刚性桩与土体形成多元复合地基来处理可液化软弱地基可有效的消除液化,这主要是因为碎石桩能对土体产生的预振,挤密和缩短排水路径的作用,但其