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建築論文-軟弱地基的松木樁處理

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  摘要: 軟弱地基是一種不良地基。由於軟土具有強度較低、壓縮性較高和透水性很小等特性,因此在軟土地基上修建建築物,必須重視地基的變形和穩定問題。在軟弱土地基上的建築物往往會出現地基強度和變形不能滿足設計要求的問題,因而常常需要採取措施,進行地基處理。處理的目的是要提高軟弱地基的強度,保證地基的穩定,降低軟弱土的壓縮性,減少基礎的沉降和不均勻沉降。目前針對軟弱地基的不同構成有很多不同的處理方法,本文結合作者多年的工程實踐,對用松木樁處理軟弱地基的問題作一些探討。

關鍵詞: 地基處理 樁基施工

一. 軟弱地基的種類及常見的處理方法

建築論文-軟弱地基的松木樁處理

軟弱地基的種類很多,按成因一般可分爲人工填土類地基;海相、河流相和湖相沉積而成的含淤質粘土類地基;各種山前沖積、洪積相所形成的夾卵石、漂石的粘土類地基。複雜的成因造成了它們在物理力學性能上的複雜性,它們的共同特點是承載力低、壓縮性高。目前對厚度較大的軟弱地基一般採用各類鋼筋混凝土樁進行處理,對含水量和孔隙比較大的軟弱地基一般採用砂樁、石灰樁,化學灌漿或堆載預壓等方法處理。各種處理方法都有較強的針對性,處理方法選擇是否合理,直接影響到建築物的設計是否安全和節約。在實際工程中,松木樁處理軟弱地基的'問題較少提及,筆者認爲在條件許可的情況下采用短木樁處理某些軟弱地基不僅施工較爲便捷,而且費用也較爲經濟合理。

二. 用松木樁處理地基的實例

在實際工程中軟弱地基普遍存在,對於一些層數較低、荷載較輕的建築物地基或遇局部暗塘的情況,大多是採用松木樁處理地基的。下面就110KV鹿山變電所主控樓的地基處理作一簡要介紹。
  (1) 工程的地質概況
  該工程位於鹿山附近,建築面積650m2,兩層全框架結構。地質剖面自上而下由雜填土、淤質粘土、含淤質礫砂卵石、粉質粘土及粘土構成。
  淤質粘土呈軟塑狀,下部的含淤質礫砂卵石呈中密狀,是較爲理想的持力層。持力層的實際埋深約4米。當時曾考慮用砼短樁或換土墊層法處理,經技術經濟比較確定了松木樁的處理方案。

(2) 松木樁的設計計算
在設計中短木樁用作擠密樁時可按下式設計:
S=0.95d√(1+ e0)/( e0- e1)
    n=A/AP
S――樁的間距(m)
d――樁徑(m)
e0――擠密前土的天然孔隙比
e1――擠密後作要求達到的孔隙比,可按地基所需的承載力設計值再根據《建築地基基礎設計規範》附錄五附表5-3或5-4確定
n――每m2樁的根數
A――每m2地基所需擠密樁面積,A=( e0- e1)/(1+ e0)
AP――單樁橫截面積(m2)
在設計中,當樁端有硬殼層存在時,可作爲端承樁,按下式計算:
Pa=Ψα[σ]A -----------------(a)
Pa――單樁承載力
Ψ―――縱向彎曲係數,與樁間土質有關,一般可取1
α―――樁材料的應力折減係數,木樁取0.5
[σ]――樁材料的容許壓力,kPa
  本實例中柱下獨立基礎附加應力及自重總值爲950KN。選③層爲樁端持力層,地基土的容許承載力經綜合分析後取值130kPa,基礎埋深1.5米,經計算基礎尺寸爲2.6*2.9m2。持力層埋藏較淺,因而採用端承樁設計。根據(a)式,當以松木爲材料,樁直徑爲15cm時,[σ]爲2773.4kPa
Pa=1*0.5*2773.4*(0.15/2)2*π=24.5KN/根
每平方米所需樁數爲
n=950/(2.6*2.9*24.5)=5.14根/m2
實取5根/m2
該工程的樁基底面積爲210m2,所需樁數:
210*5=1050根
樁的佈置按梅花形:
全部打樁完畢後,在樁頂面鋪設20cm厚片石灌石子,加以夯實,然後再做基礎。
  (3) 經濟效果分析
  根據建築預算定額,φ15cm的松木樁2.5m長每根樁工料費爲15元/根,總費用1050*15=1.575萬元。若用12cm*12cm混凝土預製短樁約需5.1萬元;若用換土墊層則需2.4萬元,並且因地下水位較高,換土施工難度很大。顯然用松木樁方案爲首選。該工程1999年5月竣工兩年多來,透過使用和觀測證明,結構穩定安全。

三. 松木樁處理軟弱地基的適應條件

根據筆者在軟土地基上工程建設的實踐經驗,軟土地基的設計之前必須認真進行工程地質勘察和土工試驗。只有查清土層和土質的情況,才能正確地進行設計和施工;再者,必須從場地的土層和土質的特點出發,對地基與基礎的結構、施工及使用等方面進行綜合考慮,透過方案比較、合理地選擇地基處理方案。一般軟土厚度小於5m時較爲適宜用松木樁處理,爲了便於打樁,樁長不宜超過4m。作端承樁時,爲了保證樁尖能進入持力層,上部可先開挖至基礎的埋深後再打樁。樁的材料必須用松木,因松木含有豐富的松脂,這些松脂能很好地防止地下水和細菌對其的腐蝕,價格也較爲便宜。松木樁適宜在地下水以下工作,對於地下水位變化幅度較大或地下水具有較強腐蝕性的地區,不宜使用松木樁。
  實踐證明,短木樁處理軟弱地基時,有施工方便、經濟效益明顯的優點,它可避免大量的土方開挖,因而在松木資源較爲豐富的地區,用松木樁處理軟弱地基在經濟和技術上是可行的,它不失爲一種處理軟弱地基的有效手段。