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短木桩涵洞软地基处理

  1软土地基的种类及常见的正理方法

  软土地基按其沉积环境一般可分为人工填土类、滨海沉积类、湖泊沉积类、河滩沉积类、沼泽沉积类形成的含淤质粘土类地基及各种山前冲洪积相形成的夹卵石、漂石的淤质粘土类地基。目前对厚度较大的软土地基一般采用各类桩基础进行处理,对含水量和孔隙率较大的软土地基一般采用砂桩、石灰桩、化学注浆或载荷堆压处理,对填土类地基一般采用强夯法和换土垫层的方法处理。各种处理方法都有较强的针对性,处理方法选择是否合理,直接影响到结构物的使用安全和经济成本,在实际工程施工中,用短木桩处理软土地基问题较少提及,文章认为在条件许可的情况下采用短木桩处理软土地基,不仅施工较为便捷,而且费用也较为合理。

松木桩涵洞软地基处理

  2用短木桩处理涵洞软土地基实例

  2.1工程的地质概况

  该工程位于省道S206商桐路上蔡大李庄至顺河段改建工程K230+106处,设计为一孔正交4 m的涵洞,结构类型上部结构为钢筋砼矩型板,下部结构为轻型桥台,基础结构为厚度60 cm的C20#钢筋砼基础。地质剖面自上而下由杂填土、淤质粘土及黄粘土构成。淤质粘土呈软塑状,下部的黄粘土呈硬密状,是较为理想的持力层。持力层的实际埋深约4.5 m,当时曾考虑用喷粉桩或换土垫层法处理,经业主方、设计方、监理方同意作技术经济比较最后采用了短木桩的处理方案。

  2.2短木桩的设计计算

  在短木桩的设计计算中,作为挤密桩时,可按式(1)设计:

  S=0.95d=A/AP(1)

  式中,S为桩的间距(m);d为桩径(m);e0为挤密前土的天然空隙比;e1为挤密后所要求达到的空隙比;n为每m2桩的条数;A为每m2地基所需挤密桩面积,=(e0-e1)/(1+e0);Ap为单桩横载面积(m2)。

  在短木桩的设计计算中,作为端承桩时,可按式(2)设计:

  Pa=Φα[δ]A(2)

  式中,Pa为单桩承载力(kN);Φ为纵向弯曲系数,与桩间土质有关,一般可取1;α为桩材料的应力折减系数,木桩取0.5;[δ] 为桩材料的压力(kPa)。

  本实例的结构物上部结构为钢筋砼矩型板,下部结构为轻型桥台,基础结构为厚度60 cm的C20#钢筋砼基础。上部结构传至基础顶面的竖向力及基础自重力2440 kN,持力层的容许承载力经综合分析取200 kPa,基础埋深1.6 m,基础底面尺寸为1.6 m×12 m,该实例持力层埋深较浅,因而采用端承桩设计。

  根据打桩公式:Pa=Φα[δ]A,当以松木为材料,松木的承压允许[δ]为2900 kPa,本方案以木桩的直径为15cm计算。

  Pa=Φα[δ]A=1×0.5×2900×(0.15/2)×π=25.6 kN/根

  每平方米所需桩数为n=2440/(1.6×12×25.6)=4.96根,实取5根/m2。该工程的桩基底面积为1.6×12×2=38.4m2,所需木桩数:38.4×5=192根,桩的布设形式按梅花形。全部打桩完毕后,在桩顶铺设10 cm厚C10#砼垫层,然后施工基础。

  2.3使用经济效果分析

  根据施工预算,当时当地15~20 cm直径的木桩3m长的每根木桩工料费为35元/根,总费用192×35=6720元。若用喷粉桩处理约需3.0万元。若用换砂砾垫层处理约需2.2万元。该工程2003年10月竣工通车已使用多年,通过观测证明,结构稳定安全,效果良好。

  3短木桩处理软土地基的适应条件

  一般软土厚度小于5 m时较为适用短木桩处理,为了便于人工打桩,桩长2~4 m为宜,可作端承桩或挤密填土的挤密桩。作端承桩时,为了保证桩尖能贯入持力层,上部可先开挖至基础的埋深后再打桩。木桩的材料以松木为宜,因松木含有丰富的松脂,能很好地防止地上水和细菌对其腐蚀作用,价格也比较便宜。木桩适于地下水位以下地层中工作,对于地下水位变化幅度较大或具有较强腐蚀性地下水的地方,软基处理费用较大的(大约超过10万元),不宜采用木桩处理方法。

  实践证明,短木桩处理软土地基时,有施工方便、经济效益明显等优点,也可避免大量的土方开挖。用短木桩处理软土地基在经济和技术上是可行的,可为一种处理软土地基的有效手段。

  参考文献:

  [1] GB 50007-2002,建筑地基基础设计规范[S].

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