关键词:地基处理;加固;技术方案;质量控制
一、工程概况
某市一住宅小区5#和6#居民楼,建筑层高分别为20层和18层,其建筑等级为二级,目前还处于详细勘察阶段,主体建筑面积分别为7853m2和6985m2,均为框架结构设计,根据相关勘察资料,该工程所在地区地层主要为沉积层,粉质粘土层为承重层,地籍承载力特征值为180kPa。
二、工程所在地地质条件
2.1地层、通过对现场地层勘察,工程所在地钻探深度范围内其地层由下到上可以分为以下四种地层:(1)基岩层(C)。经过勘探,施工现场范围内的基岩主要为灰岩和石炭系细砂岩,发育强-微风化带。(2)沉积层(Q4d)。沉积层主要由颜色不同的粉质粘土组成,可塑性较强,且含有少量的强风化灰岩碎片和铁质结核,少部分地区夹有粉土层,湿度较高。(3)第四系冲击层(Q4al)。根据性状不同,该层从上至下依次为粉质粘土、淤泥质粘土、中粗砂、淤泥质粉砂、粉质粘土、中粗砂、粉质粘土、淤泥质粘土。(4)第四系人工填土层(Q4ml)。该层主要由颜色不同的素填土组成,结构较为松散,含有少量碎石和碎砖块,其底部夹有一层较薄的灰褐色耕土。本层厚度约1.6~2.0m,分布于整个施工场地。
2.2地下水。通过对该工程水文地质情况进行勘察研究,发现工程所在地地下水主要存在于冲积层内的粗砂岩和灰岩缝隙中。粗砂岩缝隙地下水主要来源于大气降水,属于地下空隙水,在该地层中含量比较丰富;而灰岩裂缝地下水在该地层中的分布非常不均匀,其水质属于基性岩体裂缝水。
2.3对岩土工程的分析和评价。2.3.1场地、场地土类别。根据《建筑抗震设计规范》中的有关要求,工程所在地的抗震设防烈度为VI度,整个工程均处于该区范围之内,因此建筑物需按照国家有关标准的要求设防。根据施工现场土层的平均厚度计算出等效剪切波速值Vse=168.4m/s,场地土的类型为中软土,基岩埋深11.7m~15.6m,属II类,根据场地类别对其进行分组,设计特征周期等于0.35s,建筑物抗震为可进行施工建设的一般场地。对工程施工现场地质条件进行分析,其地震烈度为VI度,确定其基本加速度为0.05g,并结合《建筑抗震设计规范》中的要求方法,将此建筑按照相关规定进行抗震设计,对于其中砂土的地震等级及其液化问题先不进行考虑,通过对后期岩体工程地质情况进行勘察,认为该建筑施工场地为中等复杂型地质,可进行下一步地基稳定性评估。2.3.2施工现场的适宜性和稳定性。通过对施工现场进行钻探勘测,结果显示工程现场属于石灰岩替代层,虽然在工程地层范围内没有勘测到存在断裂构造,但在下伏岩地带中存在部分溶洞,是一种非常不稳定的地层,对施工地基稳定性产生一定的威胁。因此,必须对其采取相应的加固措施,进行处理后才可进行地面施工。
2.4地基稳定性验算方法。对于非均匀地基,除了要按照有关标准和规范的要求对地面建筑物的倾斜、差异沉降和沉降等特征进行分析外,还要根据建筑物重要性的具体情况对其进行稳定性验算,通过圆弧法对相关数值进行验算,也就是最危险的滑动面上的力对滑动中心所产生的抗滑力矩MR与滑动力矩MS应符合以下关系,对于一般的非均匀地基的勘察,除了对相应的建筑倾斜、差异沉降等特征按照相关标准规范进行分析,还要对其地基稳定性进行相关验算,以确保地基的稳定性符合建筑施工要求。地基稳定性验算可根据圆弧法进行数据分析验算,滑动面上的力对滑动中心所产生的抗滑力距MR与滑动力矩MS应根据以下公式进行验算,即:K=MR/MS≥1.2
图1地基稳定性计算简图
根据图1所示,其稳定性安全系数可按下式计算:
式中:(P-PC)―基底附加压力平均值;bx――附加压力重心到滑弧圆心的水平距离;Wi―土条重量;li―土条内滑弧长度;Hz―水平外力;Ci――土的抗剪强度;R―圆弧半径。
运用该式进行整体稳定性计算时,仅适用于小偏心荷载的建筑物,其关键是滑弧浓度的确定,滑弧浓度确定了其地基土整体破坏范围也就确定了,根据多项工程地基土圆弧滑动稳定性验算及塑性区展形范围,认为基础外角点底面以下1/4基础宽度范围浓度内,且该点与地面的连线呈45?―/2夹角的验算范围可满足建筑物安全使用要求;若经上式验算所得地基稳定性安全系数小于1.2,则应加大基础埋深,继续验算直至满足要求止;或采用增强滑带土抗剪强度的办法重新验算地基稳定性安全系数。
三、岩土勘察分析
因该小区所建楼梯建筑层数较高,其地基荷载要求比较高,对于建筑设计和施工难度比一般的低层建筑大,因此必须加强对该建筑地基岩土低层的勘察分析。如果将该建筑地基直接建在沉积层粉质粘土层上,该低层无法满足建筑荷载要求,将导致非常严重的塌陷事故。如果采用钻孔灌注桩技术进行地基加固,在一定程度上可满足该建筑地基设计的基本要求,但对地基施工泥浆会带来严重污染。最后经过多方分析研究,最终确定了使用长螺旋钻管内泵压CFG桩技术进行地基加固。在工程施工时,可将长达18m的CFG桩直接放进沙层中,不仅可以满足建设地基承载基本要求,而且还可将地层承载力得到良好发挥。CFG桩地基设计需要确定好多参数,可结合地基设计和建筑要求进行相应设计,主要参数有桩径、桩长、桩身强度、褥垫层厚度以及桩间距设计。根据该建筑工程施工具体要求,CFG桩地基设计桩长为17m,桩身混凝土强度为C25,桩径设计为450mm,褥垫层的厚度为350mm,桩间距为4-6d。
四、岩土工程地基加固处理施工中的质量控制
文章以某市已建住宅小区5#、6#楼的施工为例,对该工程的岩土地质做具体的勘测和分析评价,对不均匀的地基稳定性验算和相关的地基加固方法进行分析讨论,并采用的长螺旋钻管内泵压CFG桩技术对地基进行了稳定加固处理方案。
参考文献
[1]杨凯,冯江,赵利军.概论岩土工程地基加固处理方法.城市建设理论研究,2013(11).