短密砂桩在驳岸软土地基加固中的应用

短密砂桩在驳岸软土地基加固中的应用

薄弱基质主要由沉积物、沉积物土、各种填料、填充土或其他高压缩土组成。当地基承载力或变形无法满足设计要求时,可采用堆载预压、垫层、砂桩、碎石桩、灰土桩和水泥搅拌桩等地基处理方法,其中砂桩处理软弱地基不但施工周期短、造价低、效果显著,而且对环境影响小,在我国已发展成一种常用的软弱地基处理方法1河道驳岸软土地基南淝河是合肥市唯一一条穿城而过的自然河流,全长70km,自西向东流经市区南折注入巢湖。位于南淝河市区段的四里河、板桥河、史家河及二里河等几条重要支流,其入河口河岸浅层地质结构特性大多属于软土地基,普遍存在地下水位高、淤泥层厚度大,并带有粉细砂、轻亚粘土夹层等状况。在河道治理和市政工程建设中,除大、中型桥梁采用桩基外,大部分驳岸构筑物基础均坐落在软土地基上。由于软基持力层力学性能差而造成驳岸构筑物不同程度的沉降变形,甚至破坏现象也时有发生。因此,处理河道驳岸软土地基的技术措施越来越多引起工程技术人员的重视和应用。本河道驳岸工程位于南淝河上游某支流入河口,河道向西弯曲,在水流长期侵蚀冲刷下,形成了西岸剥蚀的陡坡和东岸的埋坡,根据附近地形和揭露的土性看,此处河道属冲积淤积成因的河漫滩堆积地貌。工程地质勘察资料表明2基础组成结构本河道驳岸工程采用浆砌块石重力式挡土墙,墙体高4.5~5.2m,下部基础部分由厚80cm浆砌条石、厚40cm砂砾垫层和6.0~8.0m短密砂桩共同组成。2.1短密砂桩加固措施由于河道驳岸基础处于河床以下的淤泥层,从地质情况分析其持力层力学性能较差,若不采取加固技术措施难以满足驳岸重力式挡土墙设计要求。因此,为了减少驳岸沉降变形,该段河道驳岸地基加固决定采用短密砂桩技术措施进行设计处理。砂桩是利用打桩机具打入钢管或用高压射水等方法,在地基中形成有一定规律排列的孔眼后灌入中、粗砂所形成的桩体。砂桩形成后在其顶部铺设一定厚度的砂垫层与砂桩组成一个完整的排水系统,以达到挤密桩周围松软土和排水固结作用,从而使砂桩与挤密后的土体共同组成地基持力层,来提高地基强度和减少地基变形。2.2河道驳岸挡墙桩本工程砂桩直径设计为30cm,砂桩间距为1.20m,平面上呈梅花形布置。砂桩穿透淤泥层,桩端坐落在轻亚粘土层上。为了防止河水冲刷桩基,河床部分采用厚30cm的浆砌片石铺砌,下铺10cm砂砾垫层。此河道驳岸挡墙工程每20m为一独立结构单元,每单元设置85根砂桩。驳岸挡墙断面结构尺寸及砂桩的平面布置详见图1。3砂桩施工方法和精度3.1环刀、水泵、进水管、压杆、灌砂等的施工根据现场施工条件,河道驳岸地基紧邻河岸,有足够的水源和良好的排水条件,选用射水施工法不仅施工操作简单,而且能够减少对地基淤泥层的扰动。施工主要机具由套管、射水头(带有环刀)、水泵、进水管、轻便压杆(每节2m)、排水槽等部分组成。其工艺流程为套管定位→射水器就位→射水排浆成孔→清孔→提拔射水器→灌砂。施工时先按设计要求挖好基坑,即挖至砂桩顶面标高,并根据平面尺寸定好桩位。为了减少对地基土的扰动,可采用架铺简易移动式工作平台进行施工操作。当上层土质较硬时则宜采用人工先挖一定深度的孔穴后再压入套管,然后把射水器上的射水头放入套管内,边开动水泵边用人工转动推进压杆,泥浆水就会通过套管和流槽排出基坑外。随着冲孔深度的增大逐节拼接压杆继续推进直至达到设计桩长,并注意及时冲水清孔。3.2砂桩施工质量参照《建筑地基基础工程施工质量验收规范》本河道驳岸挡土墙两侧共有26个单元,每单元设计有85根砂桩,共计2210根,在砂桩施工间歇期7d后进行质量检验,按2‰抽检,桩径合格率为100%,桩位合格率100%(允许偏差≤50mm),砂桩垂直度和桩长也均符合验收规范要求。4生产力沉降观察4.1挡土墙加载预压由于此段河道驳岸工程施工期仅为6个月,必须在汛期到来之前完工,因此为了加快施工进度,砂桩及其顶部砂垫层施工完毕后就直接砌筑挡土墙加载,不再另外加载预压。4.2钢筋长度的确定施工时通过在砂垫层中预埋沉降板加焊ϕ16钢筋作为沉降观测标志,钢筋长度一般应等于墙身高度。先将挡土墙下部长石基础和H减1.25m高度的墙身作为一级荷载,在施工过程中和施工完毕后定期进行沉降观测,待沉降基本处于稳定状态时再砌筑上部剩余墙体和浇捣砼压顶。4.3砂桩加固后的沉降本段驳岸挡土墙每个单元内均设置了沉降观测点2个,共计52个,最长观测时间为8个月,最短时间为两个半月,其中最小累计观测量为20mm,最大累计沉降量为88mm。通过对所有沉降观测记录资料分析表明,此段挡土墙砂桩加载后沉降趋于稳定的时间不能少于75d,用砂桩加固处理后的软土地基沉降量均小于100mm,且主体结构未出现变形损坏现象。因此说,短密砂桩在驳岸挡土墙工程中对软土地基的加固处理效果相当明显。沉降观测记录详见表1。5砂桩加固固结和分级(1)砂桩加固处理技术简单易行,且施工机具简便,施工工艺和操作