素混凝土桩在侯马高层住宅小区中的应用.pdf

2 0 0 9年 1 2月 探矿 工程 ( 岩 土钻掘 工程 ) 5 9 素混凝土桩在侯马高层住宅小区中的应用 孟庆 霞 ( 山西省第二地 质X - 程勘 察院 ， 山西 侯马 0 4 3 0 0 0 ) 摘要 ： 在考虑工程地质条件和投资费用的前提下， 介绍了素混凝土桩复合地基在侯马高层 中的设计、 施工工艺及 处理效果， 从而论证了素混凝土桩在侯马地区高层建筑地基处理中的可行性和实用性。 关键词 ： 素混凝土桩； 复合地基； 高层住宅； 地基处理 中图分 类号 ： T U 4 7 3 1 文献标识码 ： A 文章编 号 ： 1 6 7 2 7 4 2 8 ( 2 0 0 9 ) 1 2 0 0 5 9 0 3 A p p l i c a t i o n o f P l a i n C o n c r e t e P i l e f o r Hi【g h r i s e Re s i d e n c e i n Ho u ma A r e a ME N G 一 x i a( T h e S e c o n d I n s t i t u t e o f G e o l o g i c a l a n d E n g i n e e ri n g E x p l o r a t i o n o f S h a n x i ， H o u ma S h a n x i 043 0 0 0 ，C h i n a ) A b s t r a c t ： C o n s i d e ri n g t h e g e o l o g i c a l e n gi n e e ri n g c o n d i t i o n s a n d i n v e s t m e n t c o s t ， t h e p a p e r i n t r o d u c e d t h e d e s i g n ，c o n s t r u c t i o n t e c h no l o g y a n d t h e fina l e ffe c t s o f t h e a p p l i c a t i o n o f c o mp o s i t e f o un d a t i o n wi t h p l a i n c o n c r e t e p i l e s f o r hi g h r i s e bu i l d i ng i n Ho u ma，wh i c h d e mo n s t r a t e s t h e f e a s i b i l i t y a n d p r a c t i c a bi l i t y o f t he p l a i n c o nc r e t e p i l e for f o un d a t i o n t r e a t me nt o f h i g h r i s e b u i l d i n g i n t h i s a r e a Ke y wor ds： pl a i n c o n c r e t e p i l e；c o mp o s i t e f o un d a t i o n；r e s i d e n c e；f o u nd a t i o n t r e a t me n t 1 工程概 况 帝景花园住 宅小区位于山西省侯马市晋都路 北 ， 小区内包括 3栋建筑物， 呈品字形排列 ， 依次编 号为 1 、 2 、 3号。3栋楼均为 3 l层 ， 高约 9 8 m， 是 目 前侯马市最高的建筑。一期先完成一栋 ， 长宽为 3 0 m 2 1 m。该栋设计单位为北京 中铁工建筑工程设 计院。根据岩土工程勘察报告提供 的资料 ， 拟建建 筑采用天然地基承载力不能满足设计要求 ， 需对地 基进行处理 ， 经多方面分析论证 ， 结合 当地建筑经 验 ， 其地基采用素混凝土桩复合地基进行处理 。 2工程地质及水文地质条件 该场地位于侯 马市浍河高阶地 ， 属河流冲积堆 积地貌 ， 勘察范围内为第 四系全新统 的人工堆积物 及上 、 中更新统 冲积堆积物 ， 主要岩性为粉质粘土 、 粉土 、 中粗砂； 自上而下分为 1 0层 ， 各层物理性状及 岩性描述见表 1 。 表 1 各层土主要物理力学性质 收稿 日期 ： 2 0 0 9 0 7 2 4 作者简介 ： 孟庆霞 ( 1 9 7 1 一) ， 女( 汉族 ) ， 河北邢台人 ， 山西省第二地质工程勘察院工程师 ， 岩土工程专业 ， 从事岩土工程勘察及地基 处理 等工 作 ， 山西省侯 马市呈王路 6 l 号 ， q i n g x i a 1 9 7 1 s i n a e o m。 6 0 探矿工程 ( 岩土钻掘工程) 第 3 6卷第 1 2期 勘察范围内浅层地下水为潜水 ， 场地地下水主 要由大气降水 渗流补给 ， 初见水位埋 深为 1 1 0 l 1 8 m， 实测稳定水位埋深为 9 81 1 2 m， 水位的 年变幅为 0 51 0 m。该场地环境类别为 类 ， 为 不冻区， 场地土的标准冻结深度为 0 5 0 m。场地土 对混凝土结构无腐蚀性 ， 对钢筋混凝土结构 中钢筋 无腐蚀性 ， 在干湿交替的情况下 ， 对钢筋混凝土结构 中钢筋具弱腐蚀性 。 该场地土为中软场地土， 建筑场地类别为类； 不具有震陷及可液化土层 ， 为可进行工程建设 的一般 地段。该场地为非 自重湿陷性场地， 湿陷等级为I 级 ( 轻微) ， 湿陷深度约 7 0 m； 地基为不均匀地基土。 3 地基 处理 方案分 析论证 3 1 天然地基可行性分析 若基础埋深为 7 0 m， 则基础底 面座落在粉 质粘土上， 其承载力特征值为 1 2 5 k P a 。根据 湿陷 性黄土地 区建筑规范( G B 5 0 0 2 52 0 0 4 ) ， 层粉 质粘土承载力特征值经计算深度修正后基底下地基 土承载力特征值为 2 4 0 0 k P a ， 而基础底面处平均压 力值设计为 5 0 0 k P a 。因此天然地基无法满足建筑 物稳定性要求 ， 应进行地基处理 ， 以提高承载力。 3 2 钻孔灌注桩可行性分析 参照侯 马市其它高层建筑， 可采用钻孔灌注桩 进行处理。桩径取 8 0 0 m m； 桩端放在 层 中粗砂 上， 即伸入 现地表下 4 4 5 I n ， 有效桩长 为 3 7 5 m。 经计算单桩极 限承载力标准值为 6 6 5 8 k N， 需布桩 5 0根。按当地市场施工费用价格 1 1 0 0 m ( 混凝 土) ， 需投资 1 0 3 6 2万元。此方案虽满足设计要求 ， 但不经济 ， 且施工过程 中有泥浆污染 ， 施工噪声大， 工期长。 3 3 素混凝土桩复合地基可行性分析 若采用素混凝土桩复合地基 ， 桩径取 4 0 0 mm， 桩端放在层粉质粘土上， 有效桩长为 2 5 0 m， 单 桩竖向承载 力特 征值 为 7 2 0 k N， 这样 共 布桩 4 8 0 根 ， 总进尺 1 2 2 4 0 m， 按 当地施工费用每延米 5 8元 计算 ， 投资 7 1 万元。 综合 以上方案进行比较 ， 采用素混凝土桩进行 地基处理不仅具有投资少 ， 无泥浆 、 无噪声污染等优 点 ， 更关键的是施工速度快 、 成桩质量稳定 ， 故选取 素混凝土桩进行地基处理。 4 设计参数的比较及选取 设计要求 ： 处理后复合地基承载力标准值 5 0 0 k Pa。 4 1 复合地基设计参数范围的确定 首先， 根据素混凝土桩设计规范 、 单桩承载力及 施工工艺确定桩长、 桩径 的大致范围。素混凝土桩 设计时应选择承载力相对较高的土层作为桩端持力 层 ， 此场地第层粉质粘土 ， 承载力为 2 0 0 k P a ， 可作 为桩端持力层 ； 一般情况 ， 长螺旋钻机泵送混凝土施 工工艺桩径可取 4 0 0或 5 0 0 m m， 长螺旋钻机施工桩 长为 2 5 n l 以下 ， 桩长可取 2 4 2 5 m。 利用上述桩长、 桩径两个参数 ， 参照 建筑地基 处理技术规范 ( J G J 7 9 2 0 0 2 ) 中的公式及表 2所 列的主要地层参数 ， 计算出不同桩长和桩径下的单 桩承载力 、 置换率、 桩问距、 桩数以及砼用量 ， 计算结 果见 表 3 。 表 2 设计所选取的地层主要参数 表 3 设计参数 比较及选取计算表 桩径桩 长单桩承置换理论桩理论总混凝 m m m载力 k N 率 m问距 m 桩数 土量 m 。 从表 3中可看出， 选取桩长 2 5 m、 桩径 4 0 0 mm 所用混凝土量最少 ， 造价最省。此时计算 出的桩间 距为 1 2 8 m， 考虑施工过程 中许多不确定 因素 ， 桩 间距 取 1 2 5 m。 4 2 布桩及桩体强度 共布桩4 8 0根 ， 桩径 4 0 0 mm， 实灌桩长2 5 6 m， 有效桩长 2 5 0 m， 呈三 角形布桩 ， 桩 问距 1 2 5 m。 混凝土标号为 C 2 5 。单桩承载力特征值为 6 5 0 k N。 处理后复合地基的承载力特征值不应小于 5 0 0 k N。 5素混凝土桩施工 5 1 施工准备 因该场地水位较低 ， 开挖至设计标高后， 坑底较 湿 ， 为方便施工 、 节省工期 ， 我项 目部果断采取了用 三七灰土硬化施工作业 面的措施。实践证 明， 这一 措施有效地保证施工场地不被地 下出水泥浆污染 ， 使工程得 以顺利施工 。 2 0 0 9年 1 2月 探矿工程( 岩土钻掘工程 ) 6 1 5 2 桩材料及配比 素混凝土桩桩身材料主要为水泥 、 碎石 、 砂 、 外 加剂。此工程桩身强度等级为 C 2 5， 其施工配合 比 为水泥：水：砂：碎石：外加剂 =3 8 0 ：1 9 0 ：8 1 1 ：1 1 1 9 ：2 8 5 ( k g m ) ， 该工程材料采用 P S 4 2 5水 泥 ， 中细砂 、 1 0 3 0 m m碎石、 奈 系高效泵送剂。混 合料坍落度为 l 6 2 2 c m。 5 3 施工工艺 长螺旋钻管内泵压素混土桩施工工艺为长螺旋 钻机钻孔， 螺旋管 内泵压混凝土混合料成桩 。其原 理是从 C F G桩衍生而来 ， 主要 区别在于素混凝土桩 桩身材料 中没有粉煤灰。其主要施工工艺见图 1 。 现场 通 一乎 I I I I 泵 安 装 调 试 l 测定 定 桩 位标 高 I 稚 L I I L a L I 七l I I I 铺 设砼输送管道 钻机安装调试 水泥 、砂T l 等料进场 I l 连 通 钻 机 软 管I 钻 机 就 位I I搅 拌 站 设备 中 卤 钻至设计杯高 做试块 卜+ I I I k 灌 混 凝 上f l l 边提升钻丰 边 灌砼至桩顶枷 t-2 5 o o m m l I 拔 钻杆至地面 I f 移 动 钻 机 f 图 1 幕 混 凝 土 桩 施 工 工 艺 流 程 图 5 4 施工注意事项 ( 1 ) 堵管。堵管现象 ， 不仅浪费材料 ， 而且增加 工人劳动强度 、 耽误工期。处理措施是严格控 制水 灰 比， 搅拌时间及混合料在输送 泵和输送管中的停 留时间 ， 此外还要注意如下几点 ： 石子粒径大 ， 水 泥结块时， 应严格控制进料 ， 并在混凝土输送泵上加 盖铁篱 ， 并控制铁篱孔径 ； 如果弯管处选用了小直 径异径接头 ， 应避免大小头接 口， 并及时清除异径接 头处残余物； 施工不 当时 ， 易产生地下水涌人 ， 砂 石 回灌形成“ 石桥” 而堵管 ， 此时应先送料 到管 口， 然后提钻打开料 口， 下料。 ( 2 ) 压灌。控制成桩提拔速度和保证连续提 拔 ， 施工中严禁出现超拔。 ( 3 ) 窜孔 。窜孔会直接影 响成桩质量 ， 可采用 隔排隔桩跳打防止窜孔 。 ( 4 )在施工时经常检查排气阀， 保证排气阀门 正常工作。成桩时若排气装置不能正常工作 ， 将导 致混合料有气泡 、 桩体空心等情况发生。钻机钻至 设计标高后 ， 要先 泵送混合料 ， 再提升钻杆 ， 以免造 成桩底空虚， 桩长不够。提升至设计桩顶标 高以上 5 0 c m后方可停止泵送混合料。 5 5 施工工期 本工程正式施工 日期为 2 0 0 8年 5月 2 5日 6 月 2 0日， 除去雨天等因素 ， 总计施工 2 0天。比其它 桩型施工 日期短 ， 且无噪声扰民、 场地脏乱等现象 ， 为此被侯 马市评为文明工地 。 6 素混凝土桩复合地基效果检测 此工程在桩基施工完成 2 8天后 ， 由侯马市工程 建设检测 中心进行 了桩基检测 ， 检测 内容为单桩复 合地基承载力和桩身完整性。 单桩复合地基承载力检测采用压重法静载荷试 验 ， 试验点由建设单位 、 工程监理现场指定 ， 共检测 单桩复合地基承载力 3组 ， 加载至 1 3 5 0 k N时 ， 已到 设计要求加载量， 终止加载。综合评定 ： 单桩复合地 基承载力为 1 3 5 0 k N， 复合地基承载力特征值 5 0 0 k P a ， 符合设计要求。 低应变基桩无损检测 的结论是 ： 共抽取 4 9根 ， 其中 I 类桩 4 0根 ， 占所检测桩总数 的 8 1 6 ， I I 类 桩 9根 ， 占所检测桩总数的 1 8 4 ， 无 类桩 ， 达到 了桩基工程验收标准。 7 结 语 素混凝土桩是一种高粘结强度桩的复合地基， 在承载过程 中能有效 的利用原土地基 的承载力， 而 且它是一种半挤密性成桩法 ， 能有效地将 承载力提 高 1 0 2 0 。它采用长螺旋 钻机成孔 ， 砼输送泵 压灌注成桩 ， 具有施工无污染 、 无噪声等优点 ， 且具 施工费用低 、 投 资少等经济优点。因此在现代高层 建筑 中， 特别是城市 内建筑 中具有其它地基处理方 法无可 比拟的优越性 。 参考文献： 1 阎明礼， 张东刚 C F G桩复合地基技术及工程实践 M 北京 水利水电 出版社 ， 2 0 0 1 2 J G J 7 9 2 0 0 2 ， 建筑地基处理技术规范 S 3 D B J 0 42 2 6 2 0 0 3， 山西省建筑工程施工质量验收规程 S