0 引言。
在城市周边,在塔位处遇到大面积回填土层比较常见,而且回填土层较厚。由于回填土不能直接作为杆塔基础的持力层,因此基础型式选择应综合考虑技术和经济两个方面的因素。
针对实际工程中某塔位处地质为21m回填土,回填土以建筑垃圾和素填土为主的地质,采用了两种技术方案:一种是采用夯扩水泥渣土桩对地基进行处理,然后采用板式柔性基础;另一种是直接采用灌注桩基础。通过对这两种基础型式进行技术经济比较,分析结果表明采用夯扩水泥渣土桩后用板式柔性基础比较经济,适合在回填土层较厚的地质中应用。
1 方案设计。
1.1 夯扩水泥渣土桩地基处理方案。
夯扩水泥渣土桩设计方案如下:有效设计桩长10.0 m,保护桩长0.5 m,桩径550 mm,桩间距1.50 m.
1)其单桩竖向承载力特征值Ra按下式计算:
式中,up为桩的周长(m);n为桩长范围内所划分的土层数;qsi为桩周第 层土的侧阻力特征值(kPa);qp为桩端端阻力特征值(kPa); li为第 层土的厚度(m);Ap为桩的截面面积。
经计算并结合地区经验,单桩竖向承载力特征值取100 kN.
2)复合地基承载力计算公式为:
式中, fsp,k为处理后复合地基承载力特征值;m为面积置换率,取10.55%;Ra为单桩竖向承载力特征值,取100 kN;fsk为天然地基承载力标准值(处理后),取120 kPa.
根据该公式,计算得处理后复合地基承载力特征值为151.9 kPa(大于要求的150 kPa)。
3)板式柔性基础计算对于自立式铁塔基础上拔稳定,按下式计算:
式 中 , γθ1为 基 础 底 板 上 平 面 坡角影响系数,当坡角 θ0<45°时,取γθ1= 0 . 8 ,当坡角 θ0≥45°时,取γθ1= 1 . 0 ; Vt为ht深度内土和基础的体积,m3;ΔVt为相邻基础影响的微体积,m3;V0为ht深度内基础的体积,m3;1.2 直接采用灌注桩基础计算方案。
对于直接采用灌注桩基础,轴心竖向作用力下的桩基中的基桩桩顶所承受的轴向力,可按下式计算:轴心竖向作用力下N= (F+G) /N (4)式中,N为轴心竖向力作用下任一复合基桩或基桩的竖向力设计值(当为负值时为拉力改成T(kN);F为作用于桩基顶面的竖向力设计值(下压时取正值,上拔时取负值kN);G为承台或连梁及其上部土自重的设计值(对地下水位以下部分应扣除水的浮力kN)。
2 技术比较。
2.1 夯扩水泥渣土桩地基处理后采用板式基础2.1.1 夯扩水泥渣土桩施工方法及施工工序1) 材料及质量要求:水泥宜用PO 32.5水泥或PS 32.5水泥。渣土采用原地渣土,不得采用腐质土、冻结土、白垩土、硅藻土、淤泥质土和生活垃圾等土。水泥掺量约15%.对材料和质量要求较高。
2) 夯扩水泥渣土桩施工工艺要求:①采用夯扩桩机柱锤成孔,夯填水泥渣土成桩的施工工艺,夯扩桩的工艺流程为:平整场地 →桩位放线→桩机就位→夯扩成孔→拌料→填料夯实。②具体施工工艺:采用细长锤成孔,成孔至设计深度,分批向孔内投入水泥渣土填料,用细长锤反复夯实、挤密。
施工误差要求:对于密实程度不同的土层,夯扩水泥渣土桩施工桩径会有变化,桩径误差宜控制在5 cm以内;施工桩长不得小于设计桩长;桩垂直度偏差小于1.5%,孔位放线偏差小于50 mm;施工中成桩的中心偏差不大于150 mm;成孔至预定深度后,记录3击贯入量(夯锤重35 kN,落距5 m)。④成孔要求:夯扩桩机柱锤直径为377 mm,柱锤质量为3.5 t,夯扩成桩直径为550m m ,正负误差在 5 c m 以内;对于易坍塌的砂层,夯击成孔时可插入套管,套管底距孔底高度不得大于2 m;钢丝绳上应有深度标志,以便观测和检查成孔的深度;对于土质松软、地下水位高的情况应进行详细记录,成孔时可采用填生石灰块或加护筒等技术措施处理,以保证成桩顺利进行。⑤夯实成桩参数:夯击次数:在控制每次夯填量基础上根据现场施打试验桩情况确定;设计填料量:按虚方控制填料量时,设计填料量应为1.1~1.2倍的桩身计算体积,实际填料量不应小于设计值的95%.
2.1.2 施工质量检验。
施工完成后1周可进行施工质量检验。按照规范要求,进行静载荷试验以检测地基承载力,检测数量为桩数0.5%,且每个单体工程不少于3点,则每个塔位3个试验点,共21点。单桩复合地基静载试验依据 JGJ 79-2002 《建筑地基处理技术规范》。
2.2 采用灌注桩基础。
2.2.1 夯扩水泥渣土桩施工方法及施工工序材料及质量要求;主要为C25级混凝土和HPB300和HRB.淤泥层或者回填土比较厚,地基承载力低的地质。
2.2.2 施工情况。
要用专用钻孔设备,设备进出场费用高,排污处理难。
2.2.3 使用情况。
目前在输电线路中使用不多。
2.2.4 经济情况。
基坑土石方量最小,钢筋量,混凝土方量多,造价高。
2.2.5 主要优点。
适应性强、成本适中、后期质量稳定、承载力大对于淤泥层比较厚,基础不需要大开挖,土方量与混凝土之可以控制在1.25:1,施工时处理好泥浆就不会对环境和农田造成影响。有单桩、双桩承台、多桩承台和四桩连梁等多种形式,在实际设计上要根据地质情况和基础作用力做方案比较,以取得经济性和安全合理性的最佳结合。
3 经济比较。
3.1 地基处理费用计算。
地基处理费主要包括本体费用和施工费用。
本体主要是钢筋、水泥和石子等费用,施工费用主要是地基处理时机械和人工等费用。
地基处理后采用板式基础。板式基础的费用主要是钢筋和混凝土的费用,两者之和是地基处理的费用。
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