木桩施工方案

松木桩处理软土地基的设计与施工

  软弱土是指淤泥、淤泥质土和部分冲填土、杂填土及其他高压缩性土,广泛分布于我国东南沿海地区和内陆江河湖泊的周围,通称软土。由软弱土组成的地基为软土地基。近年来越来越多的工程在软土地基上兴建,但以软土作为建筑物的地基有很多不利的因素。由于软土的强度很低,压缩性较高,不能承受较大的建筑物荷载,建筑物基础的沉降和不均匀沉降往往比较大,因此在软土地基上建造建筑物,要求必须对软土地基进行处理。

  松木富含松脂,防腐能力良好。古谚语有“水上千年杉,水下万年松”之说,采用木桩对软土地基进行处理时,一般都选用松木桩。作为一种古老的地基处理方法,松木桩以其取材容易、施工技术简单易行、造价较低的优点在广西尤其是山工程区获得了广泛的应用。令人遗憾的是,松木桩作为一种有效的地基处理方法,在《建筑地基处理技术规范》、《建筑地基基础设计规范》、《公路桥涵地基与基础设计规范》等技术规范中均未提及。笔者结合工程实践经验,就用松木桩处理软土地基的设计和施工进行一些总结,以供参考。

  一、工程概况

  广西梧州某山区公路工程1-4.0×2.5盖板涵,分离式基础,单幅基础面积为32m2(B=2.85m,L=11m)。地下水位平均埋深0.5m,涵洞基础埋深H=1m,设计基底应力为200KPa。工程地址处地质为淤质粘土,呈软塑状,地下水丰富,水位高,经实地采用松木桩试探,持力层的实际埋深约4m。经分析比较,确定采用松木桩处理地基。

  二、松木桩的施工

  (一)松木桩设计(按挤密桩)

  本工程持力层埋深4m,在设计中,桩端有硬壳存在,可作为端承桩,按下式计算:

  Pa=Ψa[σ]A

  Pa―单桩承载力

  Ψ―纵向弯曲系数,与桩间土质有关,一般可取1

  a―桩材料的应力折减系数,木桩取0.5

  [σ]―桩材料的容许压力

  因持力层埋藏较浅,因而采用端承桩设计。根据上式,当以松木为材料,桩直径为15cm时,[σ]为2773.4kPa

  Pa=1×0.5×2773.4×(0.15÷2)2×π=24.5KN/根

  桩间距

  n=A/AP

  S-桩的间距

  d-桩径(m)

  e0-挤密前土的天然空隙比

  e1-挤密后要求达到的空隙比,可按地基所需的承载力设计值再根据《建筑地基基础设计规范》附录五附表5-3或5-4确定。

  n-每m2桩的根数

  A-每m2地基所需挤密桩面积,A=(e0-e1)/(1+e0)

  Ap-单桩横截面积(m2)

  经计算,当基础土质为塑-可塑时,压入直径15cm的松木桩作挤密桩处理,长4m,桩距50cm,梅花形布置。

松木桩

  (二)松木桩的施工方法

  压松木桩前,先清除基地以下30cm淤泥,使基础顶面大致平整。松木桩间距50cm,梅花形布置,预留桩头15~20cm,松木桩打入完成后,在桩间夯填30cm厚片石灌碎石,加以夯实,使桩与桩之间挤紧。为了在打桩时能顺利贯入地基,减少阻力,保护桩头,将松木桩尾部削成尖锥状。

  根据打桩的方法不同,可分为人工打木桩和机械打木桩。常用的打桩机械有手摇卷扬机和柴油打桩机,液压挖掘机亦经常用于打木桩。用液压挖掘机打桩时需两人扶桩就位,将挖斗倒过来扣压木桩,将木桩压入地基一定深度自稳,然后让扶桩人走开,由挖掘机将松木桩压下去,一般每3~5min即可打一条桩,工效较高。为了使挤密效果好,提高地基承载力,打桩时必须由基底四周往内圈施打。桩的布置以梅花形为好,桩间距离不宜小于3倍桩径。打桩完毕后应按设计高程锯平桩头,使每根桩的桩顶基本保持在同一水平面,清挖打桩时挤出的淤泥,在桩顶铺设20~30cm厚级配砂石褥垫层并加以压实,然后再浇筑底板混凝土,以保证基础通过褥垫层把一部分荷载传到桩间土上,调整桩和土的分担作用。在基础下设置褥垫层可减小桩土应力比,充分发挥桩间土的作用,即可增大β值,减少基础底面的应力集中。通过改变褥垫层厚度,调整桩垂直荷载的分担褥垫层越薄,桩承担的荷载占总荷载的百分比越高,反之亦然。如果不设褥垫层,则不能发挥桩间土的作用。

  (三)质量检测

  施工完成后,进行沉降观测,通车一年后观测无明显沉降,结构稳定安全,表明处理效果很好。

  三、结论与建议

  根据笔者在软土地基上进行工程建设的实践经验,实践证明,松木桩在处理软弱地基时,不仅技术简单易行施工方便快捷,而且可以避免大量的土方开挖。在松木资源比较丰富的地区,用松木桩处理软弱地基在技术上是可行的,经济上是合理的,与其他较昂贵的处理措施相比,可降低工程造价,经济效益显著,是一种因地制宜处理软弱地基的有效方法。

  参考文献

  [1]杨位.地基与基础(第三版)[M].北京:中国建筑工业出版社,1998.

  [2]中国建筑科学研究院.建筑地基处理技术规范JGJ79-2002[M].北京:中国建筑工业出版社,2002.

  [3]中华人民共和国建筑部.建筑地基基础设计规范GB50007-2002[M].北京:中国建筑工业出版社,2002.

  [4]中华人民共和国原城乡建设环境保护部.建筑地基基础设计规范GBJ7-89[M].北京:中国建筑工业出版社,1994.

  [5]中国建筑科学研究院.建筑桩基技术规范JGJ94-94[M].北京:中国建筑工业出版社,1995.

  作者简介:卢国源,(1982-),男,中铁二十五局集团柳州铁路工程有限公司助理工程师,研究方向:道路与桥梁工程施工质量控制。

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