工程设计要求及地基处理方案大冲河泵站分为主、副厂房,主、副厂房在基础及结构上设置沉降缝分开。主厂房基础为块基型,长30.4m,宽15.2m;副厂房为筏板基础,长24.7m,宽10.6m.要求地基承载能力设计值分别为主厂房220kPa、副厂房85kPa.
由于厂房地基软土较厚,强度较低,压缩性较大,采用天然地基难以满足工程要求,必须进行地基处理。经多种方案比较,并考虑到2000年汛期将至,十几米深的基坑必须进行处理,决定采用打木桩+换土(砂、碎石)回填的方法加固地基,以提高地基承载力,减少建筑物的沉降量。
地基承载力验算主厂房根据设计要求,砂碎石垫层顶面标高为2.55m,板底地基分3种情况:%板底持力层为砂质黏土;在-2.0m高程打木桩处理,垫层下残存薄层淤泥质黏土;在-1.5m高程打木桩处理,垫层下为坡积成因黏土。对主厂房地基承载力进行验算时,分别以上述3种情况进行分析计算。
(1)持力层为砂质黏土砂质黏土顶层高程为200m,主厂房外侧进水池地板标高为3.55m,故埋深为1.55m,取砂质黏土C=25kPa,=24(,按文献<1>的地基强度公式有:P=A2a+B0h+Dc式中:A、B、D)与值和危险度有关的参数,可由文献<1>查到,=0时为临塑状态;=1时为极限平衡状态;0<<1时地基处于弹性状态;、0)持力层土体和持力层以上土体的容重,取浮容重,=0=10kN/m3;2a)基础宽度。
则临塑状态时:A=0,B=3.87,D=6.45,P=0=221.2kPa主厂房基础底板应力(承载力设计值)为220kPa,考虑垫层应力扩散作用,砂质黏土层层面应力为219.9kPa
(2)板底为-2.0m高程,打木桩处理区(垫层下为淤泥质黏土)木桩为80120松木桩,间距500mm500mm,桩长4m,穿入残积层500mm以上,淤泥质黏土标贯35击,取C=10kPa,=10(,偏安全不考虑木桩的作用来验算淤泥质黏土的承载力。
=0.4时:A=0.26,B=2.07,D=6.09,P=0.4=215.3kPa基础底板在*不利荷载时的应力为16.519.0t/m2,计算中取19.0t/m2,并考虑砂石垫层应力扩散作用。P=156kPa,作用在淤泥质黏土层层面的应力为:P=P+h=201.5kPa.P
(3)板底为-1.5m高程,打木桩处理区(垫层下为坡积成因黏土)偏保守不考虑木桩的作用,黏土标贯击数为511击,取C=20kPa,=20(,则临塑状态时地基强度为:A=0,B=3.06,D=5.66,P=0=267.7kPaP
通过对主厂房基础板下持力层3种不同情况的地基强度计算,主厂房基底持力层能够满足设计要求。此外,在木桩处理区,木桩和桩土共同承担上部结构荷载。
主、副厂房沉降计算由于基础板较厚,再加上上部结构刚度,基础沉降可按刚性板来计算。把基础板划分为若干块,每一块板下的土体用一土弹簧代替,土弹簧的刚度K按下式计算:K=A+ni=1aihiEi式中:A)该分块的面积;hi)基础板下第i层土的分层厚度;Ei)该层岩土的变形模量;ai)应力分布系数。
本工程中岩土的变形模量根据地质报告并结合以往大量的工程实践经验取值,淤泥质黏土E=2MPa,黏土E=25MPa,砂质黏土E=40MPa,碎石砂垫层E=50MPa.根据主、副厂房的荷载分布,以及荷载及基础底板下土弹簧的刚度,计算出沉降为5.07.0cm,*大倾斜率为0.58,。总体来说,沉降不大且较均匀。
施工要求(1)木桩一般用落叶松、红松、云南松和杉木等制作,原木要求挺直,一面弯曲不宜大于桩长的1%,二面弯曲的不宜使用。不得有腐朽、虫害及漏节等庇点(大头处1m内可不计,表面有些小针孔虫眼亦可不计)。(2)枝去皮,桩尖可削成三棱或四棱,要求对称。桩尖在桩纵轴线上,长度为直径的1.5倍。由于木桩需穿越硬塑-坚硬的砂质黏性土,所以必须配备60.0mm6.8mm8.0mm扁铁制作的桩靴。(3)桩长应比设计值长200500mm以便锯去。一般不宜接桩,必要时接头不得多于1个,位置宜在打桩基面以下不小于2m.
效果评价为了观测并检验地基加固的作用和效果,在主厂房设立了7个沉降观测点,在副厂房设立了6个沉降观测点,自2000年至2004年3a连续观测,该建筑物使用正常。主厂房*大沉降点沉降量为73mm,*小沉降点沉降量39mm,*大沉降差34mm;副厂房*大沉降点沉降量44mm,*小沉降点沉降量15mm,*大沉降差29mm.主、副厂房沉降量均在预计范围之内。