关于某湿陷性黄土地基处理方案的探讨

2018-10-09杜帅

山西建筑 2018年25期

关键词：陷性中性点技术规范

杜帅

(中国铁路太原局集团有限公司，山西太原 030012)

湿陷性黄土由于其遇水湿陷的特性，给建筑带来很大危害，湿陷性黄土地基处理既要满足不同等级地基湿陷性要求，又要满足地基承载力要求。

1 基本情况

某乙类建筑，平面尺寸137.7 m×44.5 m，结构类型框架剪力墙结构，基础形式筏板，基础埋深2.94 m～5.5 m，基底压力(预估)240 kPa。

根据野外钻探、原位测试及室内土工试验结果，在勘探深度范围内，场地地基土自上而下可划分为8层，各土层工程特性指标见表1。

表1 土层工程特性指标

根据《湿陷性黄土场地勘察及地基处理技术规范》，确定场地为自重湿陷性黄土场地，综合确定地基的湿陷等级为Ⅳ级。

2 地基处理方案

拟建建筑基底为①层湿陷性粉土，天然地基承载力特征值为125 kPa，按GB 50007—2011建筑地基基础设计规范，承载力特征值不能满足其基底压力的要求，且场地为自重湿陷性黄土场地，地基的湿陷等级为Ⅳ级，故综合确定不能采用天然地基。

方案一：混凝土灌注桩。

由于该地基属于湿陷性黄土场地，方案一拟采用回避湿陷黄土处理，采用灌注桩直接承载的方法，选择⑤层砾砂作为桩端持力层，桩长30 m，桩径800 mm。

2.1 确定中性点深度

根据JGJ 94—2008建筑桩基技术规范，湿陷性粉土中性点深度比取0.5，计算的中性点深度Ln=11.1 m，由于桩穿过自重湿陷性黄土Ln增加10%，故取中性点深度Ln=12.2 m。

2.2 计算下拉荷载

根据JGJ 94—2008建筑桩基技术规范。

其中，粉土ξn取0.3，ηn取1。

根据①层土特性指标计算。

根据②层土特性指标计算。

2.3 基桩的竖向承载力

基桩的竖向承载力特征值只计算中性点以下部分侧阻值及端阻值，根据JGJ 94—2008建筑桩基技术规范。

Quk=Qgsk+Qgpk=u∑βsiqsiklgi+βpqpkAp。

根据JGJ 94—2008建筑桩基技术规范粉土βsi取1.5,βp取3.0。根据各层土特性指标计算。

Quk=π×0.8×(1.5×1.2×289.2+1.5×8.3×29.6+

1.5×6×149.6)+3×0.25×π×0.82×300=5 970 kN。

根据公式:

计算Ra=0.5×5 970=2 985 kN。

计算Nk=1 952 kN，根据机构荷载计算所需桩数量754根，22 620延米。

方案二：DDC桩复合地基。

根据GB 50025—2004湿陷性黄土地区建筑规范乙类建筑消除地基部分湿陷量的最小处理厚度，在自重湿陷性黄土场地，不应小于湿陷性土层深度的2/3，且下部未处理湿陷性黄土层的剩余湿陷量不应大于150 mm。

考虑采用孔内深层强夯法(DDC复合地基)处理，成孔直径取0.40 m，夯扩后直径0.55 m，桩间距取1.0 m，正三角形布桩，桩体材料为3∶7灰土或水泥土。

1)计算复合地基承载力。

由《孔内深层强夯法技术规程》公式4.2.3-1可知：

fspk=m×fpk+(1-m)×fsk。

其中，m=0.42/0.9452=0.179;fsk=1.8×125=225 kN；fpk为处理后桩体单位截面面积承载力特征值。

Am=3.14×0.552/4=0.237，fpk=Rm/Am=4.2Rm。

代入公式4.2.3-1可得：

fspk=m×fpk+(1-m)×fsk=0.179×

4.2×Rm+(1-0.179)×225=0.75Rm+184.7。

设计要求单桩承载力Rm=100 kN，则可得fspk=259.7 kPa≥240 kPa。

2)深度修正。

根据《湿陷性黄土规范》5.6.2式可知，湿陷性土层含水量w≤24%，ηd=1.25，基础埋深d按照最不利2.94 m考虑，则：

fa=fspk+ηdγm(d-1.5)=240+1.25×

17×(2.94-1.5)=270.6 kPa，取fa=270 kPa。

3)计算桩身强度(Rm=100 kN)。

由式4.2.2-1,4.2.2-2可知：

Q≤φc·fcu·Apm,Qk=Q/1.35。

其中,φc=0.6;Apm=0.125 6;Qk=Rm=100 kN。

可得fcu≥1.35Qk/φc/Apm=1.80 MPa，取fcu=7 MPa。

3 经济性分析

由于自重湿陷性黄土场地，混凝土灌注桩需要考虑桩侧负摩阻力不利影响，基桩的竖向承载力特征值只计算中性点以下部分侧阻值及端阻值，由于考虑下拉荷载影响，单桩承载能力弱，需要桩数量多，工程不经济。DDC桩复合地基既可消除地基湿陷性同时可以提高承载力，地基处理方案经济，故采用DDC桩进行处理，地基处理前，应进行试桩工作，确定施工参数，并对复合地基承载力特征值和湿陷性进行检测，合格后进行工程桩施工，过程中应严格控制施工质量。地基处理的同时采取结构措施和检漏防水措施。