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预成孔深层水下实法在湿陷性黄土地区实施的典型案例


1.工程概况

三门峡某工程:北为空地,南为高铁铁道,东临高铁站停车场,西临在修公路,交通较为便利。本工程场地北侧为压实填土整平后的场地,填土最深约31.5m,加上原地表最大湿陷深度为41.5m,平均含水率12.5%,湿陷等级为自重Ⅳ级(很严重),承载力较低,填土的回填材料及质量、回填厚度、密实度极不均匀,为不均匀地基,需进行地基处理。

2.工程地质条件





2.1地形地貌

场区位于汾渭地堑盆地东南缘,地貌单元为黄河南岸Ⅲ级阶地。

2.2地层结构及岩性描述

1素填土(Qml4-2):以黄土状粉土回填为主,含塑料袋、炭屑、砖屑、砼块、植物根系、钙质结核、蜗牛壳等;本层局部具湿陷性,湿陷系数在0.004~0.091之间;湿陷程度为非湿陷-强烈;稍湿,
=12.5%;中密,
=0.814;属中压缩性土,
0.1-0.2=0.207MPa-1。层厚0.30~31.50m。回填约2年,无堆载。13m以下为碾压填土。

1-1杂填土(Qml4-2):以建筑垃圾回填为主,含砖块、砼块、塑料袋、圆砾等。仅在TJ15、TJ7、JT7、JT16井中揭露。层厚1.00~1.80m。

2黄土状粉土(Qal+pl4-1):灰黄色,粉粒为主,质较均;具有大量0.1-0.3mm小孔隙及1-3mm大孔隙;含白色盐膜、蜗牛壳、植物根系、虫孔等;本层具湿陷性,湿陷系数在0.081~0.152之间;湿陷程度为强烈;稍湿,
=11.0%;稍密,
=1.139;属中压缩性土,
0.1-0.2=0.300MPa-1。层厚1.00~5.70m。

3黄土状粉土(Qal+pl4-1):棕红-棕黄色,粉粒为主,质较均;具有大量0.1-0.3mm小孔隙及1-3mm大孔隙;含白色盐膜、蜗牛壳、植物根系、虫孔、钙质结核等;本层局部具湿陷性,湿陷系数在0.005~0.154之间;湿陷程度为非湿陷-强烈;稍湿,
=10.9%;稍密,
=0.997;属中压缩性土,
0.1-0.2=0.249MPa-1。层厚1.50~4.50m。

4黄土状粉土(Qal+pl4-1):灰黄色,粉粒为主,质较均;具有大量0.1-0.3mm小孔隙及1-3mm大孔隙;含虫孔、蜗牛壳、植物腐根、植物根系、白色盐膜、钙质结核等。局部含棕黄色黄土状粉土;本层局部具湿陷性,湿陷系数在0.005~0.157之间;湿陷程度为非湿陷-强烈;稍湿,
=11.9%;稍密,
=1.051;属中压缩性土,
0.1-0.2=0.281MPa-1。层厚2.50~6.10m。

5黄土状粉质粘土(Qal+pl4-1):灰黄色,粉粒为主,粘粒稍增,质较均;具有大量0.1-0.3mm小孔隙及1-3mm大孔隙;含白色盐膜、虫孔、蜗牛壳、钙质结核等。局部含棕红色黄土状粉土;本层局部具湿陷性,湿陷系数在0.005~0.118之间;湿陷程度为非湿陷-强烈;稍湿,
=11.9%;坚硬,
=-0.51;属中压缩性土,
0.1-0.2=0.117MPa-1。层厚1.90~7.00m。

6黄土状粉土(Qal+pl3):棕黄色,粉质为主,质较均;具有较多0.1-0.3mm小孔隙及1-3mm大孔隙;含蜗牛壳、白色盐膜、粘质条团、虫孔、钙质结核等。局部含棕红色黄土状粉土;本层局部具湿陷性,湿陷系数在0.005~0.101之间;湿陷程度为非湿陷-强烈;稍湿,
=11.4;中密,
=0.893;属中压缩性土,
0.1-0.2=0.141MPa-1。层厚2.00~6.50m。


7黄土状粉土(Qal+pl3):棕黄色,粉质为主,质较均;具有大量0.1-0.3mm小孔隙及1-3mm大孔隙;含虫孔、蜗牛壳、白色盐膜、粘质条团、钙质结核等。本层局部具湿陷性,湿陷系数在0.005~0.071之间;湿陷程度为非湿陷-强烈;稍湿,
=11.6;中密,
=0.877;属中压缩性土,
0.1-0.2=0.113MPa-1。层厚1.50~6.00m。

8黄土状粉质粘土(Qal+pl3):棕红色,粉质为主,粘粒稍增,质较均;具有较多0.1-0.3mm小孔隙及1-3mm大孔隙;含钙质结核、白色盐膜、虫孔、蜗牛壳等。局部含棕黄色黄土状粉土;本层局部具湿陷性,湿陷系数在0.004~0.043之间;湿陷程度为非湿陷-中等;稍湿,
=14.4;坚硬,
=-0.29;属中压缩性土,
0.1-0.2=0.127MPa-1。层厚2.00~7.00m。

9黄土状粉质粘土(Qal+pl2):灰黄-棕红色,粉质为主,粘粒稍增,质较均;具有较多0.1-0.3mm小孔隙;含蜗牛壳、白色盐膜、虫孔、钙质结核等;本层局部具湿陷性,湿陷系数在0.004~0.033之间;湿陷程度为非湿陷-中等;稍湿,
=13.6;坚硬,
=-0.36;属中压缩性土,
0.1-0.2=0.114MPa-1。层厚1.00~6.50m。

10黄土状粉土(Qal+pl2):棕黄色,粉质为主,质较均;具有少量0.1-0.3mm小孔隙及1-3mm大孔隙;含植物根系、钙质结核、粘质条团、蜗牛壳、虫孔、砂质等。本层局部具湿陷性,湿陷系数在0.003~0.017之间;湿陷程度为非湿陷-轻微;稍湿,
=12.7;中密,
=0.811;属中压缩性土,
0.1-0.2=0.115MPa-1。层厚2.00~6.00m。

11黄土状粉土(Qal+pl2):棕红色,粉质为主,质较均;具有少量0.1-0.3mm小孔隙及1-3mm大孔隙;含白色盐膜、黑色铁锰质斑点、虫孔、蜗牛壳等。局部含灰黄色黄土状粉土;本层局部具湿陷性,湿陷系数在0.003~0.024之间;湿陷程度为非湿陷-轻微;稍湿,
=12.1;中密,
=0.833;属中压缩性土,
0.1-0.2=0.111MPa-1。层厚2.00~5.00m。

12黄土状粉质粘土(Qal+pl2):棕黄色,粉粒为主,粘粒稍增,质较均;具有少量0.1-0.3mm小孔隙及1-3mm大孔隙;含虫孔、粘质条团、蜗牛壳、钙质结核、白色盐膜等;局部含棕红色黄土状粉质粘土;本层局部具湿陷性,湿陷系数在0.005~0.030之间;湿陷程度为非湿陷-轻微;稍湿,
=15.7;坚硬,
=-0.20;属低压缩性土,
0.1-0.2=0.083MPa-1。层厚2.20~9.00m。

13黄土状粉质粘土(Qal+pl2):灰黄色,粉粒为主,粘粒稍增,质较均;具有零星0.1-0.3mm小孔隙;含蜗牛壳、砂质;本层局部具湿陷性,湿陷系数在0.001~0.021之间;湿陷程度为非湿陷-轻微;稍湿,
=13.7;坚硬,
=-0.37;属低压缩性土,
0.1-0.2=0.083MPa-1。层厚1.50~10.00m。

14黄土状粉质粘土(Qal+pl2):灰褐色,粉粒为主,粘粒稍增,质较均;具有零星0.1-0.3mm小孔隙;含蜗牛壳、黑色铁锰质斑点;该层最大揭露厚度7.00m。

2.3地下水

地基处理深度范围内未见地下水,区域水位大于70m,不存在地下水对建筑物地基基础施工的影响。

2.4场地的湿陷性

场区湿陷性黄土湿陷系数最大值0.157,最大湿陷深度41.5m,最大湿陷层厚度35.5m,湿陷量的计算值最大为2078mm;自重湿陷系数最大值0.126,最大自重湿陷深度为41.5m,最大自重湿陷层厚度39.0m,自重湿陷量的计算值最大为1398mm;湿陷系数随深度的增加而减小,自重湿陷系数随深度的增加先增大后减小。综合判定拟建建筑物场区黄土的湿陷类型为自重湿陷性黄土场地,湿陷等级为自重Ⅳ级(很严重)。

2.5场地不良地质作用

场区附近无全新活动断裂通过,未发现泥石流、地面沉降、地面塌陷、地裂缝等其它不良地质作用,拟建场区除西边召公路西侧有一冲沟,冲沟深约50m,距建筑物约100m,北侧原为冲沟现已回填形成的陡坎,陡坎高2-6m外,未发现其它坑、墓、近期暗沟、废弃水井、排污暗渠等地下埋藏物。

3.地基处理方案


针对40多米的湿陷性处理深度,本工程采用预成孔深层水下夯实法对地基进行处理,以期达到提高地基承载力、消除地基湿陷性、提高地基均匀性的目的。

3.1设计参数及工程量

(1)孔径:1200mm,处理后桩径不小于1800mm;

(2)排距2598mm,每排桩间距3000mm,呈三角形布置;

(3)桩长:39.5m(1#楼)、35m(2#楼)、30m(3#楼)、35.5m(4#楼)、13.3m-29.1m(商业A区)、15.5m(商业B区)、15.5m(商业C区)、13.3-29.1m(地下车库)。

(4)桩体材料:1:6水泥土或素土,主楼下桩顶标高以下20m填料为1:6水泥土,其余填料为素土。

(5)桩顶标高:褥垫层底标高。

3.2地基处理要求

(1)复合地基承载力特征值:1#、2#楼fspk≥480Kpa;3#、4#楼fspk≥440Kpa;商业及车库fspk≥200Kpa。

(2)桩体压实系数≥0.97,桩间土平均挤密系数≥0.93;

(3)地基处理深度范围内黄土湿陷性消除。

4.施工工艺

(1)清理并平整施工场地。

(2)标出第一遍桩点位置,测量场地标高。

(3)使用过筛机拌制1:6水泥土,并调整含水率满足最优含水率要求。

(4)旋挖机就位,对正桩点位置进行钻孔作业,达到设计要求深度。

(5)强夯机就位,夯锤对正孔中心提升要求高度后释放,对孔底空夯后使用装载机填入定量素土或水泥土料,并按照工艺规定击数、落距对填料和桩周土进行夯实挤密,并分层填料、分层夯实施工。

(6)循环施工直至达到设计桩顶标高。

(7)施工完成后对场地进行清理并整平。

(8)标出下一遍桩点位置,测量场地标高。

(9)重复(3)~(8)步骤,直至四遍成桩施工完成。

(10)素土夯扩桩完成后进行1000kN.m能级满夯。

图1-1预成孔深层水下夯实法施工工艺流程
5.检测结果

(1)根据静载试验结果:1#、2#楼复合地基承载力特征值fspk≥480Kpa;3#、4#楼复合地基承载力特征值fspk≥440Kpa;商业及车库复合地基承载力特征值fspk≥200Kpa。

(2)根据动力触探结果:成桩范围内桩体均匀性连续均达到密实状态。

(3)根据室内试验结果:桩体平均压实系数≥0.97,桩间土平均挤密系数≥0.93,处理深度范围内黄土湿陷性全部消除;

(4)综合评定:地基处理后,复合地基承载力、桩体均匀性和密实性均满足设计要求,处理深层范围内黄土湿陷性全部消除。

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