□王 靜 □王 文
(1安陽市河道管理處 2河南省豫北水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院)
湯陰樹人學(xué)校位于安陽市湯陰縣城繞城東路(與精忠路交叉口)。區(qū)位好、交通便利、位于城市功能區(qū)、緊鄰湯陰縣產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)東部片區(qū),是一所集小學(xué)、初中和幼兒園為一體的,新建寄宿制九年制教育綜合學(xué)校。新校園建設(shè)規(guī)模為小學(xué)36個(gè)班,每班45人,合計(jì)學(xué)生1620人;初中30個(gè)班,每班50人,合計(jì)學(xué)生1500人。共計(jì)學(xué)生3120人。學(xué)校主要建筑包括教學(xué)實(shí)驗(yàn)樓、綜合辦公樓、學(xué)生公寓、餐廳及浴池、職工宿舍樓、活動(dòng)中心及后勤用房等,以及300m跑道標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)和各類球場(chǎng)。學(xué)校建筑以多層建筑為主,建筑面積共計(jì)69837m2。其中教學(xué)實(shí)驗(yàn)樓、綜合辦公樓、學(xué)生餐廳為四層框架結(jié)構(gòu),學(xué)生公寓為五層磚混結(jié)構(gòu)。本工程抗震設(shè)防為乙類,抗震設(shè)防烈度為8度,設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.20g,設(shè)計(jì)地震分組為第一組,場(chǎng)地類別為二類,特征周期0.35s,框架抗震等級(jí)為一級(jí),抗震構(gòu)造等級(jí)一級(jí)。本工程基礎(chǔ)持力層位于第一層素填土單元,承載力特征值為faK=110kPa,采用天然地基不能滿足設(shè)計(jì)要求,需要進(jìn)行處理,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)土層情況,基礎(chǔ)采用夯實(shí)水泥土樁進(jìn)行處理,既經(jīng)濟(jì)又施工便捷。
根據(jù)河南省豫北水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院提供的《湯陰樹人學(xué)校巖土工程勘察報(bào)告》,地質(zhì)土層情況如下:第(1)層為素填土單元,層厚1.50~2.50m,平均厚度1.80m;第(2)層為黃色粉土單元,層厚2.20~4.00m,平均厚度3.10m;第(3)層為灰黑色粉質(zhì)粘土單元,平均厚度4.10m;第(4)層為灰黃色粉土單元,厚度2.00~4.50m,平均厚度3.00m;第(5)層為黃色粉土單元,厚度2.50~4.50m,平均4.80m;第(6)、(7)層為灰黃色粉質(zhì)粘土單元,平均厚度4.70m;第(8)層為黃褐色粉土單元,最大揭露厚度6.00m,未揭穿。
本場(chǎng)地土類型為中軟場(chǎng)地土,場(chǎng)地類別為II類,該場(chǎng)地可不考慮地震液化影響。地下穩(wěn)定水位埋深為3.90~4.20m(高程94.12~94.68m)之間,年變化幅度在 1.00~2.00m。
水泥土樁宜采用強(qiáng)度等級(jí)不低于32.50級(jí)的普通硅酸鹽水泥,樁孔直徑為300~600mm,樁間距為樁孔直徑的2~4倍。樁孔內(nèi)填料,應(yīng)根據(jù)工程要求進(jìn)行配比試驗(yàn),水泥與土的體積配合比宜為1:5~1:8,適用于處理地下水位以上的粉土、素填土等地基。適用面很廣,并且施工機(jī)械化程度高,檢測(cè)方便,施工周期短,效率高。
3.2.1 單樁豎向承載力特征值計(jì)算
樁截面面積:Ap=πd2/4=3.14×0.352/4=9.16×10-2m2
Ra=uΣqsikli+qpAp=62kN
3.2.2 樁間距的計(jì)算
復(fù)合地基承載力特征值根據(jù)設(shè)計(jì)要求取fspk=160kPa
根據(jù)建筑地基處理技術(shù)(JGJ79-2002)規(guī)范9.2.5條計(jì)算
fspk=mRa/Ap+β(1-m)fsk
式中:fspk—復(fù)合地基承載力特征值;m—面積置換率;Ra—單樁承載力特征值;Ap—樁的截面積;β—樁間土承載力折減系數(shù),無經(jīng)驗(yàn)時(shí)取0.75~0.90;fsk—處理后樁間土承載力特征值,無經(jīng)驗(yàn)時(shí)可取天然地基承載力特征值。
反算出m=1.11×10-1
正方形布置:s=sqr(7.85×10-1/m)XD=920mm;
長方形布置:aXb≤Ap/m=0.86m2;
梅花形布置:s=sqr(9.07×10-1/m)XD=990mm;
本工程采用梅花形布樁,樁間距s=900mm。
3.2.3 復(fù)合地基承載力特征值復(fù)核
根據(jù)所選用的樁間距s=900mm
算出m=d2/de2=0.352/(1.05×0.90)2=1.37×10-1
將m=1.37×10-1代入
fspk=mRa/Ap+β(1-m)fsk=173kPa>160kPa
滿足設(shè)計(jì)要求。
根據(jù)計(jì)算結(jié)果,樁間距按照s=0.90m進(jìn)行梅花形布置,施工必須保證圖紙中要求的設(shè)計(jì)樁長(有效長度),樁徑d=350mm,設(shè)計(jì)單樁豎向承載力特征值為Ra=62kN,樁長L=3400mm,樁頂面應(yīng)鋪設(shè)100~300mm厚的碎石墊層,最大粒徑≤20mm,夯實(shí)水泥土樁復(fù)合地基承載力特征值應(yīng)按現(xiàn)場(chǎng)復(fù)合地基載荷試驗(yàn)確定。
夯實(shí)水泥土樁施工選用螺旋鉆,夯填樁孔時(shí),選用機(jī)械夯實(shí),混合料的壓實(shí)系數(shù)≥0.93。土料中有機(jī)質(zhì)含量不得超過5%,不得含有機(jī)土或膨脹土,使用時(shí)應(yīng)過10~20mm的篩。土料與水泥應(yīng)拌和均勻,水泥用量不得少于按配比確定的重量。
本工程夯實(shí)水泥土樁地基檢驗(yàn)數(shù)量為總樁數(shù)的0.50%~10%,且不應(yīng)少于3根。施工完成后的樁應(yīng)進(jìn)行樁身完整性檢測(cè)、樁位及樁頂標(biāo)高偏差檢測(cè),符合規(guī)范要求后方可進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)施工。
湯陰樹人學(xué)校于2010年4月完成設(shè)計(jì),同年5月開始施工,于2012年7月竣工驗(yàn)收,交付業(yè)主使用。從小區(qū)開始動(dòng)工至交付使用,專人負(fù)責(zé)記錄建筑物沉降觀測(cè)數(shù)據(jù),資料顯示建筑物沉降量滿足《建筑變形測(cè)量規(guī)程》的要求,說明采用水泥夯實(shí)土樁進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是符合該段場(chǎng)地地質(zhì)情況的,是合理的選擇。