某污水处理站深层软土复合地基设计方案研究

某污水处理站深层软土复合地基设计方案研究　谭延生　七雩ｎ　＾　喀，．　｝　　．童“摘要：深层软土复合地基是近几年来发展迅速的一种地　基加固处理技术，适用于处理淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较　表１　高的地基。本文介绍了深层软土复合地基的特点及其技术优　点，并结合３－程实例探讨了其设计的一般思路和方法，其分析　每雌　＃鬻　结果可供相关工程设计参考　毒铲　关键词：深层软土复合地基设计方法地基处理　＊　表２　ｔ　Ｊ　　｛啪　即　一、工程概况　】　－　－　。　　ｉ１　】ｔ、　本工程位于广州市南沙区，为一个长３２　５ｍ，宽１６ｍ的　污水处理站（图１）。该处理站一层地下水池，局部２层设备房。　南沙为典型的软土地基区域，其特点是淤泥层厚，均在３０ｍ～　４０ｍ之间，含水量高，空隙比大，压缩模量在１．２８～１．６２Ｍｐａ　　、｝…　＂　｝　｝【　…　Ｉ｝～　ｊ、　｝＿　｛　１　…　…　－　、　ｙ　－　Ｉ　…　　｛｛…　“　、　Ｋ　ｊ　Ⅲ　ｍ　ｒ　＿　ｌ“　．　一　…｝　　｛ｆ、Ｉ【　：　＂｛　之间。由于本工程仅为二层建筑（其中地下层为水池），因此地　基承载力较易满足设计要求。但由于内部装有大型污水处理设　备，对建筑最终沉降量的确定有较高的要求，若采用预应力管　三对污水处理站深层软土复合地基进一步优化。　三、数据分析与最终方案的选择　桩，桩长需在３０ｍ以上才能进入持力层，费用过高；而采用天　然基础则无法满足地基承载力和变形的要求。因此设计上采用　水泥搅拌桩加固复合地基的处理方法。　ｌ　擎碎　｛　｝Ｉ　｛　１．单桩竖向承载力特征值计算　根据广东省标准《建筑地基处理技术规范｝ＤＢＪ　１　５—３８—　　ｌ｛　｛　枷　Ｉ　ｌ　辨　；　ｔ；　燃　｛　蘑　２００５第８ｌ２．３条，水泥土搅拌桩单桩竖向承载力特征值应通　过现场载荷试验确定。而在初步设计时可借鉴地质情况类似的　成功工程经验并结合以下公式预估一　，　啦　ｕ　０　；　鞲喾　钾　每　　’—蹰　群嘲≤　勰　摊　艘　０　“　一　。　式中：“　——搅拌桩周长，ｍ；ｉ１——桩长范围内的土层　数；　（，、．——桩周第ｉ层土的侧阻力特征值，淤泥可　取４～７ｋＰａ；淤泥质土可取６～１２ｋＰａ；软塑状的黏性土　可取１０～１５ｋＰａ；　／，，——桩端地基土未经修正的承载　力特征值，ｋＰａ；　／——第ｉ层土层的厚度，ｍ；　“——桩端天然地基土的承载力折减系数，可取　悠　”Ｆ　赫　Ｐ妒　ｔｄ　蠢毒　：　，　。　　。　杂　ｌ。　一　Ｉ矗母　＋　、　ｔ　！　船　，ｋ　乖　乎＊《　　。毋静＝　…ｔ　ｌ　ｉ嚏－　ｎ－≯　ｔ　《＝Ｉｊ　４　、　女　０．６～０　８，承载力高时取低值；　因桩的持力层尚处于淤泥层，计算时可不考虑桩端承载　力，即不计算“　．．而　，　×（Ｊ　５＝ｌ　５７ｍ：　ｃ　４ｋＰａ：　，　１０ｍ　Ｊ　舢　晦毒平币　冀　　ｉ　图１污水处理站示意图　综上所述：　＝１．５７×４Ｘ　１０＝６２　８ｋＮ　二、几种复合地基方案的初算比较　２复合承载力特征值计算　根据本工程地质和水文地质条件的分析，列出地基土主　要物理力学性能参数详（表１）。结合设计对地基承载力和建筑　物沉降的要求，对水泥搅拌桩复合地基进行初步设计，选取了　六种方案进行对比分析，具体数据详（表２）。　对比以上结果发现，搅拌桩桩径越大，桩距越小，则沉降　量越小，但桩数会增多。而桩长对沉降不起控制作用，对承载力　根据广东省标准《建筑地基处理技术规范））ＤＢＪ　１　５—３８—　２００５第８ｌ２－２条，在初步设计时可借鉴地质情况类似的成功　工程经验并按下式预估：，　，　。斗　１＿　＿Ｊ，７）／　式中：Ⅲ——面积置换率，桩的截面积除以设计要求每一根　桩所承担的处理面积；一　——桩的截面积，ｍ２；　——单桩　竖向承载力特征值，ｋＮ；ｆｌ一桩问土承载力折减系数　有影响。从经济角度、安全方面考虑，本设计中采用较优的方案　一９５一　，　——桩间土天然地基承载力特征值，ｋＰａ；　结合本工程设计，参数取值如下：　１）ｌ　ｘ０．２５：　１　０×ｌ　０。。。Ｏ？；Ｒ　６２　８ｋＮ　Ａ　－圳　×０．２５　０　２ｍ　：Ｂ—ｆ）９：（￣＝５０ｋＰａ　、径、桩距、桩长、承载力特征值以及最终沉降量等等。设计人员　在分析过程中，要平衡各方面的因素。使设计出来的方案满足　承载力和沉降量的前提下，尽可能使用较短的桩长。较少的桩　数，减少不必要的资源浪费。　（作者单位：广东省建筑设计研究Ｆ￣；２０１０．２）　综上所述，　，　＝０．２×６２．８／Ｏ＿２＋Ｏ．９　Ｘ（１一Ｏ．２）×５０＝　９８．８ｋＰａ　而结构竖向荷载（自重＋设备荷载）为８５　６ｋｆ＜／　，　说明该水泥搅拌桩加固复合地基满足承载力要求。　３．沉降计算　采用深层搅拌法加固后的地基，在荷载作用下，建筑物的　总沉降量Ｓ由群桩范围内复合地基　加固区之压缩变形Ｓ１和桩底以下压缩土层（下卧层）变形Ｓ２　所组成。　参考文献：　【１】建筑地基基础设计￣厅发布．　（ＤＢＪ１　５－３１—２００３）广东省建设　【２】建筑地基处理技术规范（ＤＢＪ１５—３８—２００５）．广东省建设　厅发布．　根据广东省标准《建筑地基处理技术规范｝ＤＢＪ　１　５—３８—　２ｏ０５第８。２。７条　±　２Ｅ　【３】唐业清．简明地基基础设计施工手册．中国建筑工业出　版社．２００３．　；　：ｍＥ　＋（卜川　【４１许晓铃、殷志强．水泥深层搅拌桩在工程中的应用．山　西建筑，２００１．４　【５】杨智良等．深层搅拌桩的设计方法分析．安徽建筑工业　大学学报，２００２．３　式中：１２　一水泥土搅拌桩复合土层顶面的附加压力值，ｋＰａ；　一水泥土搅拌桩复合土层底面的附加压力值，ｋＰａ；　，一水泥土搅拌桩有效桩长，ｍ；Ｅ　，，一水泥土搅拌桩复　合土层的压缩模量，ｋＰａ；点　，一水泥土搅拌桩的压缩模　量，ｋＰａ；Ｅ　一桩问土的加权平均压缩模量，ｋＰａ　结合本工程设计，参数取值如下：　Ｐ　８５叭　够州倘栈ｊ一２９　３｛｛皇上　ｊ　５６　ｆ　ａ　尸：５６　３　Ｉ　５　１０　１０　１０　ｌ０６　３ｋＩ　；　１ＤⅢ：　，，２、＝０　２；　Ｆ—１０　ｋＰａ：　一２　８　１０　ｋＰａ　综上所述：　ｌ＝（５６　３＋１０６．３）Ｘ　１　０／２×（０．２×１０５＋　Ｏ．８×２．８×１Ｏ３）＝０　０３７ｍ　根据广东省标准《建筑地基基础设计规范））ＤＢＪ　１　５—３１—　２００３第６－３－５条　：一　　＝　！　”鲁　　，Ｅ　式中：　一沉降计算经验系数；１１——地基变形计算深度范围　内的土层数；Ｐ　一对应于荷载效应准永久组合标准值　时的基础底面处的附加压力，ｋＰａ；Ｅ　一基础底面下第ｉ层土　的压缩模量；Ｚ　、Ｚ　——基础底面至第ｉ层、第ｉ一１层土底面　的距离，ｍ；ａ、ａ　ｌ——基础底面计算点至第ｉ层土、第ｉ一１层　土底面范围内平均附加应力系数　－　结合本工程设计，参数取值如下：　＝１０６　３ｋＰａ；　１５ｎ？；ｉ＝０，４７３；　＝＝＝＝２　８　ｘ１　０￣ｋＰａ　ＬｌＪ　：＝ｌ　３５；　因搅拌桩底都为淤泥，计算中桩底以下压缩土层（下卧层）　只考虑１５ｍ厚淤泥层。　综上所述：　０．３６３ｍ　（１　３５　Ｘ　１Ｏ６．３×１５×０．４７３／（２．８　Ｘ　１０３）＝　总沉降量：Ｓ＝ｓｌ　４－ｓ２＝０．０３７　４－０．３６３＝０．４００ｍ　本工程为一污水处理建筑，其沉降要求在Ｏ．５ｍ以内，计　算满足要求。　四、结论　利用水泥搅拌桩加固软土地基是一种简单、经济而且行　之有效的方法，它能充分发挥和利用原有地基土的承载力基础　上，提高复合地基承载力，而不是只靠单桩提高承载力。需要指　出的是，影响深层软土复合地基参数很多，如水泥搅拌桩的桩　一９６—