某设备地基处理的分析讨论与补强方案

一、工程概况

拟建场地位于北京市某厂房内, 现状地坪标高为±0.00m, 厂房基础为独立柱基, 既有基础埋深2m。新增设备基础大小约为7*6m, 距离既有基础1.85~4.25m, 基础底标高-4.7m。设备要求处理后, 地基承载力特征值不小于260Kpa。

二、地层条件

根据勘察报告, 勘探深度范围内的地层为:表层为人工填土层, 其下为一般第四系坡洪积成因的粘性土、碎石土。地下水稳定水位埋深20.5m。 (见表1)

三、原地基处理方案

原地基处理采用机械洛阳铲挖孔CFG桩, 具体参数如下:

桩径500mm, 桩长不下于4m, 且进入持力层 ( (4) 碎石层) 不下于0.5m, 桩间距1.4m*1.5m, 桩身强度不小于C20, 桩顶设置厚度为200mm的褥垫层。

四、检测结果及原因分析

地基处理完成后采用低应变及静载荷试验进行检测, 检测结果为:

(1) 复合地基静载荷试验3点, 其中2点复合地基承载力特征值满足260k Pa设计要求, 另一点复合地基承载力特征值为236k Pa。

(2) 低应变桩身完整性检测桩10根, 其中5根桩桩长在1.1~1.5m之间, 另5根桩桩头强度低, 无法完成检测。

检测结果不能满足设备基础对地基承载力的要求, 其原因分析如下:

(1) 设计方面:项目所在厂房地势较低, 设计过程中没有考虑可能出现的管道渗漏及雨季碎石层渗水, 采用的机械洛阳铲对含水碎石层适应性不好, 实际钻孔施工中遇到大量地下水, 成孔困难。

(2) 施工方面:施工管理不严, 地层情况复杂, 碎石和黏土交替分布, 部分区域基底下1m即存在碎石层, 施工单位开挖到碎石层后即停止施工, 桩身长度不满足设计要求 (不小于4.0m) 。且桩身质量存在问题, 孔内沉渣多, 桩头强度低。

(3) 检测方面:业主对工期要求较紧, 成桩后不足一周即开始检测, 混凝土强度不足。

五、补强方法比较

本工程地基补强处理的难点主要在于成孔方法的选择, 考虑的方法有:正反循环钻机成孔、人工挖孔、sh-30钻机成孔。

(1) 正反循环钻机成孔:工艺成熟、易于施工、可保证工期和质量的要求。缺点在于施工过程中泥浆等污水产生量较大, 厂区内环保要求严格, 无法对泥浆等进行处理。

(2) 人工挖孔桩:成孔质量较好, 桩径较大, 对长期振动荷载的适应性较好, 工程造价较低。缺点在于对施工安全性要求较高, 工期较长。

(3) 钢管桩 (sh-30钻机成孔) :施工速度快, 市场上sh-30钻机设备较多, 环保上能满足厂区要求。缺点在于桩径较小, 不利于长期承受振动荷载。

经与业主、施工方协商后确定采用钢管桩的方案对地基进行补强处理, 考虑钢管桩桩径较小, 长期承受振动荷载, 对钢管桩进行加密、加长布置。

六、钢管桩方案设计

具体参数为:成孔直径150mm, 钢管直径108mm, 壁厚6mm, 有效桩长8.0m。

1. 计算单桩承载力特征值:

其中, 各参数参照表一中取值, 计算得单桩承载力特征值为115k N, 考虑钢管桩桩径较细, 参考以往相似地质条件下工程经验, 取值90k N。

2. 计算复合地基承载力特征值:

置换率m取值0.03, 计算得复合地基承载力特征值为279k Pa。

3. 地基沉降计算 (分层总和法) :

计算得地基沉降值为18.64mm, 满足相关规范要求 (见图3) 。

七、补强检测结果

检测后单桩竖向抗压承载力特征值为90k N, 复合地基承载力特征值为260k Pa, 满足设计要求。 (见图4)

八、结语

随着中国工业的发展, 对岩土工程的要求也越来越高, 小型化、精细化是岩土工程一个重要的发展方向。类似于本项目所在的小型厂房内的小基坑里的施工环境会不断涌现, 设计施工必须不断研究新的方法及与之对应的设备机械才能适应社会发展的需要。

摘要：结合工程实例分析了地基处理失败的原因, 提出并比较了各种加固方法的优劣, 介绍了钢管桩复合地基的设计方案及计算, 经过检验取得良好的处理效果。

关键词：地基补强处理,钢管桩,复合地基