振挤碎石桩处理液化地基问题原因分析及对策.pdf
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1、工程建设2023 第6卷 第9期 Engineering Construction.2023,6(9)160 Copyright 2023 by authors and Viser Technology Pte.Ltd.振挤碎石桩处理液化地基问题原因分析及对策振挤碎石桩处理液化地基问题原因分析及对策 陈正元1 柴朝生2 1 河南省地热能开发利用有限公司,河南 郑州 450053 2 河南省地质局生态环境地质服务中心,河南 郑州 450003 摘要对某水厂振动沉管碎石桩(也称振挤碎石桩)下料困难和断桩问题进行了分析,从沉管成孔引起土体液化导致管底流动土体压力大于管底干碎石柱净压力,导致干碎石无法
2、下料和断桩问题,提出了采用振动沉管气冲法、锤击法、振动沉管饱和碎石成桩法,解决了碎石桩下料问题。关键词振动沉管;碎石桩;超孔隙水压力;液化 DOI:10.33142/ec.v6i9.9395 中图分类号:TD472.32 文献标识码:A Reason Analysis and Countermeasures for Liquefied Foundation Treatment with Vibrating Crushed Stone Piles CHEN Zhengyuan1,CHAI Chaosheng 2 1 Geothermal Energy Development and Utiliz
3、ation Co.,Ltd.,Zhengzhou,Henan,450053,China 2 Ecological Environment Geological Service Center of Henan Geological Bureau,Zhengzhou,Henan,450003,China Abstract:An analysis was conducted on the difficulty in cutting and breaking of the vibrating immersed tube gravel pile(also known as the vibrating c
4、rushed stone pile)in a certain water plant.The problem was solved by using the vibrating immersed tube air impact method,hammering method,and vibrating immersed tube saturated crushed stone pile formation method,which caused the soil liquefaction at the bottom of the tube to cause the soil pressure
5、to be greater than the net pressure of the dry crushed stone column at the bottom of the tube,resulting in the inability to cut and break the dry crushed stone pile.Keywords:vibration immersed tube;gravel pile;excess pore water pressure;liquefaction 1 工程地质与设计概况 某水厂位于郑州东部黄河冲积平原上,设计日供水能力 20 万吨,地势较平坦,其
6、吸水井部位自然地面标高91.39m 左右。吸水井长 49m,宽 3m,基底标高 86.89m,基坑深约 4.5m。1998 年下半年完成厂区地基处理的设计与施工。依据地勘资料,吸水井部位地层如下:第层:耕植土,褐黄略灰,以粉土为主,含较多植物根系。厚度 0.4-0.6m。第层:粉土,浅褐黄色,稍湿,中密。含植物根系,土质均匀。顶板埋深 0.4-0.6m,厚度 1.5-2.1m。第:粉土,褐黄色,黄褐色,饱水,中密。夹少量灰色粉土条带,黏粒含量略有变化。顶板埋深 2.0-2.5m,厚度 3.3-4.2m。吸水井基底位于该土层中。第1 层:粉砂,褐黄色,饱水,中密。含较多泥质、贝壳碎片,顶板埋深
7、4.9-6.0m,厚度 0.3-1.1m。第层:粉土,灰色、深灰色,色调不均,饱水,中密。局部夹粉砂,含腐植质、贝壳碎片。顶板埋深 6.0-7.6m,厚度 5.0-5.7m。第层:细砂、粉砂,灰色,饱水,中密。含少量泥质、贝壳碎片。砂的主要成分:长石、石英,云母,颗粒呈次棱角状,分选性良好。顶板埋深 12.0-12.7m,厚度1.5-2.7m。第层:粉质黏土:灰色,黑色,可塑-一硬塑状。土质不均,局部贝壳碎片富集。夹粉砂薄层,含钙质结核(d0.5cm)及黄褐色斑。顶板埋深 13.8-14.0m,本层未揭穿。郑州市地震烈度按 7设防1,结合水厂规模判定水厂构筑物抗震设防类别为乙类2;按规范3计算
8、得到的液化指数,判定该场地属中等液化,局部地段为严重液化。其中、1、层均为液化土层。勘察和施工期间,拟建场地地下水位埋深分别为 4.0m、2.0m 左右 15m 以上土层平均饱和容重为 19KN/m。设计单位依据抗震规范3要求采用碎石桩进行地基处理以全部消除地基液化。吸水井部位具体设计为:桩径0.5m,桩长 10m(含设计桩顶以上的 1m 浮桩),桩入土深度约 13.5m,要求采用 25cm 碎石,最大粒径不超过 5cm且含泥量5%,每米投石量不少于 0.3m。2 施工过程中及验槽时发现的问题 碎石采用石灰岩质,拉入现场后经监理表观检验,未发现碎石风化,粒径也满足设计要求。在监理监督下随机取样
9、进行室内试验,表观密度 2720kg/m,堆积密度1500kg/m。正式施工前,先在吸水井部位进行振挤成桩试验,桩工程建设2023 第6卷 第9期 Engineering Construction.2023,6(9)Copyright 2023 by authors and Viser Technology Pte.Ltd.161 机型号为 DZ-60,管径 426mm,管长 13.5m,分别采用锥形活瓣桩基、平底半开(全开)桩间进行试验。沉管至设计深度后,将碎石灌满桩管,留振 1min,碎石振密后顶面略有下降,反算管内碎石堆积密度为 1550kg/m,饱和密度 1990kg/m,继续灌满桩管
10、后振动上提桩管,碎石顶面不下沉,三种桩尖均无法打开,碎石料不出管,反插后仍然如此,将桩管内碎石加满水饱和后,重复上述过程,桩尖均可打开。正式施工时采用加水法打开锥形桩基成桩。施工中后期地面潮湿变软,水位以上土体接近饱和状态,需放方木才能支撑桩机设备,同时地面也逐渐下沉至3050cm,施工实际投石量平均每米 0.31m。桩身检测发现 4.88.3m 桩身不明显。管井降水至基底下 0.5m,基坑按设计坡率和基底标高全部开挖后,基底褐黄色粉土内未见碎石桩,仅在设计桩位处看到直径略大于 426mm 的下层灰色粉土圆圈,在基坑侧壁看到直径大于 500mm,上部略细的陀螺型碎石桩,碎石桩底部接近基底。3
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