欢迎来到『东合南岩土』官方网站!

岩土研究院

旋喷桩加固酸蚀软土地基

320 2022-06-01 09:13:28

(一)工程和地质概况

该化工厂敌百虫车间为一幢高18.50m,东西长5.80m,南北长 9.00m 的 4层钢筋混凝土框架结构的建筑物。建筑物坐落在 4个基底面积为4.0m×2.5m 的独立基础上,基底埋深自室外地坪标高算起为一1.70m,上部结构传至基础顶面的竖向设计荷载为5500kN。


厂房建成投产后。,因西南侧废液排放管道泄漏。致使大量酸水渗人地下,造成地基土物理力学性质的逐渐恶变和基础混凝土的腐蚀破坏。使得建筑物南-西-西侧地基较东侧地基产生更大的压缩变形,东西跨间相对沉降达10.40cm,框架-层顶部横梁在西端被剪断,柱体发生劈裂、墙体产生开裂,建筑物向南-西-西方向倾斜,顶层与东侧毗邻建筑楼顶平台西端相对位移达33.0cm。严重影响了建筑物的安全使用,必须进行加固处理。根据厂方的要求,建筑物经加固后至少需维持 3~5年的正常使用,待新建车间建成后方可停止使用。

根据加固要求,对建筑场地重新进行了勘探和取样分析。地质勘探表明,在地表以下8.0m 的范围内除顶部 0.5~1.10m 左右为人工填土以外,其余均为第四纪全新统近期的冲洪积物,该层土又分5个亚层,主要以粘性土为主,局部夹粗~细砂透镜体,其中又以第3 亚层粉土层受废液酸蚀最为严重。第3亚层呈灰白~粉红色,大部分土由可塑状变成软朔或流塑状,局部胶结。酸味极重,分布差异变化极大,产状极不稳定。表 8-77 为酸蚀前后第 3亚层粉土层的主要物理力学性质指标。再下为第四纪全新统早期的冲洪积粉质粘土层。


image.png


场地地下静水位距地表面0.4m 左右。

(二)地基处理方案

由于厂区施工场地狭小,大型机械设备进出困难,同时考虑到;

((1)该处地下水位属地表渗漏造成的局部潜水,赋存地层为粘性土,渗透性差、流速低、有利于形成旋喷固结体;

(2)高压旋喷水泥浆液在切割土体与土层拌合成一体的同时,又能填补基础裂缝,使破裂的基础重新连结恢复成整体;

(3)旋喷设备简单,分件体积小,受施工空间限制较小,适合于既有建筑物狭小空间条件下的托换加固;

(4)根据该场地土及基础混凝土的酸蚀历程,加固后水泥土能够满足维持地基及基础3~5年的正常工作;

因此,最终确定采用高压旋喷法对建筑物地基进行加固处理。

(三)设计与施工要点1.处理原则与布孔方案

针对该车间东西两侧地基土与基础遭受酸蚀状沉和破坏程度的不同。采用对西端沉降量较大的两基础以高压旋喷进行加固。阻止其继续沉降;对东侧两沉降量较小的基础不做处理,使其继续下沉,靠建筑物的自重压缩地基,调整建筑物的差异沉降,达到部分自然纠偏的目的。


旋喷桩在独立基础下呈矩形布孔,见图 8-89。采用单管法施工,基本桩径为60cm,上、下端各lm要求复喷,桩径扩大为 80cm;桩原则上要求穿透酸蚀影响较大的土层,至第四纪全新统早期冲洪积的粉质粘性层,桩长一般为8.0m。旋喷体顶端距地面不得大于0.70m,

image.png


3.施工参数

根据上述旋喷桩的设计要求和以往的施工经验,取如下施工参数∶


(1)成孔直径∶75.0mm;

(2)喷咀直径∶2×3.0mm;

(3)浆液压力∶32MPa~34MPa∶

(4)平均提升速度;20cm/min;

(5)喷嘴旋转速度;15r/min;

(6)每桩水泥平均用量∶2.61t。


(四)加固效果

1.桩径

现场旋喷试桩后,经 4天的自然养护,挖去覆土并使部分桩身外露。见旋喷固结体呈不甚规则的椭圆形。顶部最大直径 1.12m,最小直径 0.83m 形状、规格均满足设计要隶。


2.固结体无侧限抗压强度

施工结束后,经 7天的自然养护,在基底以下1.0m、1.6m、3.0m、4.5m 深度处的旋喷固结体中钻探取样,分别进行了室内土工试验,试验结果见表 8-78和表8-79。


image.png

image.png


由试验可见,直径0.60m的旋喷固结体,单桩极限承载力,龄期7日时已高达700kN (大于600kN);桩身材料的变形模量亦大于100MPa,均满足设计要求。


鉴于,旋喷固结体直径沿深度方向的不规则变化(多呈串珠状),并旋喷过程中伴随着高压对周围土体产生的渗压作用,使旋喷固结体与周围土的摩擦力增大,故按摩擦桩计算桩基承载力更为适宜。


根据静力触探资料计算结果,长度8.0m,直径0.60m的旋喷固结体,单桩承载力设计值为340kN。


3.沉降变形观测

对建筑物4个基础的连续沉降观测表明,旋喷处理前,沉降变形呈线性增长;旋喷施工过程中,沉降实测曲线发生上下波动;旋喷施工后,变形随即渐趋稳定并趋终止之势,见图8-90。


image.png

4.基础修补情况

旋喷处理沉降基本稳定后,将四个单独基础地面先后挖开解出原基础顶部、清晰看到凡旋喷之处,破裂基础缝隙均被水泥浆液密实填补,并具连结强度,基础得到良好的修补。

5.结论

采用旋喷法在不停产的情况下进行基础托换,可减少停产损失180 万元,工程处理费仅 2.5万元,仅占施工期收入的1.4%,经济效益十分显著。旋喷加固后,沉降基本得到控制,加固效果十分显著。