第３６卷第６期 山 西 建 筑 Ｖｏ１．３６ Ｎｏ．６ ・９８・ ２ ０ １ ０年２月 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲｔ Ｆｅｂ． ２０１０ 文章编号：１００９—６８２５（２０１０｝０６—００９８—０２ 水坠砂地基处理设计方法及工程应用 郭 东 摘要：介绍了水坠砂法地基处理土层厚度及宽度的确定方法，阐述了该法的施工工艺流程，并结合工程实践证实该法 的实用效果，为处于沙漠地区的建（构）筑物地基处理提供了一种简单、有效的地基处理技术手段。 关键词：水坠砂，地基处理技术，承载力特征值，应力扩散角 中图分类号：ＴＵ４４１ 文献标识码：Ａ 水坠砂地基处理技术是通过水对砂子的水坠作用，使砂粒重 ３）如图ｌｃ）所示，Ｍ点位于矩形均布荷载面边界外时： 新排列组合，形成密实的砂土垫层，达到较高的密实度和承载力 ｃｒｙ，（Ｍ）＝［ （ ）＋ａ（Ｍｃ）一ａ（Ｍａ）一 （ ）］ （４） 承受建（构）筑物的作用力。这一地基处理方法具有提高工程效 益，缩短工期，降低费用等明显的优势，特别是在长庆油田苏里格 气田部分建设项目中，采用水坠砂法处理地基效果明显。本文从 Ｉ Ｉ －ⅢＪ ｌ ｌ ｌｎ ｌ 技术理论和施工工艺两个方面详细阐述了水坠砂地基处理技术。 ａ）荷载面内 ｂ）荷载面边界 １ 设计方法 垫层的厚度应根据处理土层的深度和下卧层的承载力确定， Ｅ；＾ ｊＭ ， ［日Ｉ Ｉ ａ ｂ ｌ 作用于水坠砂底面处土层的自重应力Ｐ 与附加应力 不大于 ｃ）荷载面外 ｄ）荷载面形心 下卧层的承载力＿２ Ｊ，即： 图１ 角点相对于均布荷载面的位置 Ｐ ＋ ≤ （１） ４）如图ｌｄ）所示，Ｍ点位于矩形均布荷载面边界形心时： 其中， 为相应于荷载效应标准组合时，垫层底面处的附加 Ｏ＂ｚ（Ｍ）＝４ （ ）Ｐ （５） 应力值，ｋＰａ； 为垫层底面处土的自重压力值，ｋ＿Ｐａ；厶为垫层底 应力扩散角方法假定随着深度．ｚ的增加，垫层底面处的附加 面处经深度修正后的地基承载力特征值，ｋＰａ。 压力值Ｐ 在按照规律ｚｔａｎＯ扩大的水平面面积上均匀分布，其表 确定土中附加应力的方法有两种：一种是弹性理论方法；另 达式为ｌ Ｊ： 一种是应力扩散角法。弹性理论方法假定地基为半无限均质弹 条形基础： 性体，用弹性力学理论分析求解。利用角点应力表达式，可以求 算平面上任意点Ｍ下深度为 处的竖向应力。根据角点位置Ｍ Ｐ ＝ 一ｂ＋ ２ｚ ｔａｎＯ （【６） 的不同，求解可以分为以下几种情况＿３Ｉ： 矩形基础： １）如图ｌａ）所示，Ｍ点位于矩形均布荷载面以内时： －Ｐ—（ｂ＋２ｚｔｂｌ（Ｐｋ＝ａｎ０）（１＋２／ｔ—ｐｃ）—ａｎ０） （７）／ ａｚ（Ｍ）＝（ Ｉ＋ ＩＩ＋ Ⅲ十ａＩＶ）Ｐ （２） 其中， Ｉ，ａⅡ，ａｍ，ａⅣ分别为小矩形Ｉ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ的角点附加 其中， 为相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均 应力系数，根据《建筑地基基础设计规范》附录Ｋ表确定。 压力值，ｋＰａ；ｂ为矩形或条形基础底面的宽度，ｍ；ｚ为矩形基础 ２）如图ｌｂ）所示，Ｍ点位于矩形均布荷载面边界上时： 底面的长度，ｍ；ｚ为基础底面下垫层的厚度，ｍ；０为垫层的压力 （Ｍ）＝（ Ｉ＋０ｔＩＩ）Ｐ （３） 扩散角，ｚ／ｂ＜０．２５，取０＝０。；ｚ／ｂ＝０．２５，取０＝２０。；ｚ／ｂ≥０．５， 取０＝３０。；０．２５＜ｚ／ｂ＜０．５，按照内插法求得。 孔口防护、探测孔内有毒气体、流砂层、塌孔等因素严重威胁着境 ［３］方涛．石灰岩地区大直径人工挖孔灌注桩施工技术与管 内作业人员的安全，安全措施应为施工过程中控制的第一要点。 理研究［Ｄ］．长沙：湖南大学，２００５． 参考文献： ［４］黄文武．谈建筑施工安全存在的问题及对策［Ｊ］．广西城镇 ［１］ 罗 凯．市政基础设施工程安全技术交底记录［Ｍ］．北京： 建设，２００５（１１）：６０—７０． 经济科学出版社，２００５：３３３—３３５． ［５］毛鹤琴．土木工程施工［Ｍ］．武汉：武汉理工大学出版社， ［２］ＪＧＪ ９４—２００８，建筑桩基技术规范［ｓ］． ２００４：１００—１２４． Ｏｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｓａｆｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｆ ｈｕｍａｎ ｅｘｃａｖａｔｉｎｇ ｅａｓｔ－ｉｎ－ｐｌａｃｅ ｐｉｌｅ ＺＨＡＯ Ｒｕｉ－ｌｉ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒｅｃｏｎｓｔｕｒｃｔｉｏｎ ｐｒｏｊｅｃｔ ｏｆ ｈｉｇｈ ｌｅｖｅｌ ｂｒｉｄｇｅｓ ｏｆ Ｆｕｓｈｉ ｒｏａｄ ｉｎ Ｂｅｉｊｉｎｇ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｓｏｍｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｔｈｅ ｈｕｍａｎ ｅｘｃａｖａｔｉｎｇ ｃａｓｔ—ｉｎ—ｐｌａｃｅ ｐｉｌｅ，ａｎｄ ｉｎｄｉｃａｔｅｓ ｔｏ ａｄｏｐｔ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｍｅａ— ｓｕｒｅ８ ｆｏｒ ｔｈｅ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｃａｓｔ－ｉｎ－ｐｌａｃｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，，ＳＯ ａｓ ｔｏ ｅｘｔｅｎｄ ｔｈｅ ｈｕｍａｎ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｐｉｌｅ’ｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｕｍａｎ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｃａｓｔ—ｉｎ－ｐｌａｃｅ ｐｉｌｅ，ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｍｅａｓｕｒｅｓ，ｓａｆｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅｓ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｑｕａｌｉｔｙ，ｈｉｇｈ ｌｅｖｅｌ ｂｒｉｄｇｅ 收稿日期：２００９—１０—０５ 作者简介：郭东（１９８２一），男，硕士，助理工程师，长庆科技工程有限责任公司，陕西西安７１００１８ 第３６卷第６期 ２ ０ １ ０年２月 郭东：水坠砂地基处理设计方法及工程应用 ・９９・ 水坠砂厚度一般为０．５ ｍ～３．０ ｍ。 长庆油田苏里格气田第三天然气处理厂站内主要建（构）筑 层主要由粉砂、细砂组成，而且分布均匀，土层较厚。根据岩土工 水坠砂垫层底面的宽度应满足基础底面应力扩散的要求，可 物有中控楼、变电所及一些配套的生产生活设施。其场地地表土 以按照下式确定： ｂ ≥ｂ＋２ｚｔａｎＯ （８） 程勘察报告，表层土结构松散，承载力及密实度均不能够满足建 筑物均采用水坠砂法对地基进行处理。例如，其中３５ ｋＶ变电 所，长３８．７ ｍ，宽９．９ ｍ，高１０．５ ｍ，框架结构，独立基础。要求地 基承载力为１６０ ｋＰａ。地基处理深度为基底下２．５ ｍ，上部做 ６００ ＩＴｔｒｎ厚级配良好的砾石垫层，下部采用水坠砂法对下卧土层 其中，６ 为垫层底面的宽度，Ｉｎ；曰为压力扩散角，当ｚ／ｂ＜ （构）筑物的荷载作用，需要对地基进行处理。本工程许多建（构） ０．２５时，取 ＝２０。。 ２施工技术 ２．１ 工艺流程 水坠砂地基处理技术施工工艺流程如图２所示。 Ｉ基坑开挖Ｉ 进行处理。用水坠砂法处理后，根据《建筑地基处理技术规范》进 行标准贯入试验检测，结果表明地基均能够达到设计要求。处理 前后土层特性对比如表２所示。 表１水坠砂施工质量控制因素及要求 影响因素 目标要求 砂源控制 施工用砂一般为就地挖出的粉砂、细砂，其含污颗粒应控制在 １３％以下，小于ｏ．０７４ ｉｎｌｑ－ｉ的颗粒控制在１５％以下 水量控制 注水时，控制处理范围各处同时放水，水面以高处砂面５０ ｒｆｌｌＴｌ或 使砂土达到饱和状态为宜 碾压厚度控制 虚铺砂层厚度控制在２５０ ｍｍ￣３００ ｍｍ 平整度控制 表面平整度误差不能超过５０ ｎｎ 检测点控制 对于基坑每５０ Ｔｎ２～１００ ｍ２不应少于１个检测点；对基槽每 １０ ｍ－－２０ ｍ不应少于１个点；每个独立柱基础不应少于１个点 干密度控制 最小干密度不能低于１．７１ ｇ／￣－ｎ３ 其他 Ｉ普探、验槽Ｉ Ｉ坑底夯实Ｉ ｌｚ ｌ 合 格 １ 注水 ｌ Ｉ施 ● Ｉ 工ｌ密实度检测ｌ 至设计标高以上０．５ｍ Ｊ 承载力检测 在放水之前，应清理砂层树枝、草根等杂物；施工上一层水坠砂及 清除多余砂层时，禁止扰动下层砂，以防止密实砂粒物理组成特性 发生变化 清除表面土至设计标高 ● 上部工序施工 表２处理前后土层特性对比表 土层 承载力特征值 孔隙比［５］ ｋＰａ 干容重［５］ ｋＮ／ｍ３ 贯人锤击数 ５．３ 图２施工工艺流程 粉细砂 处理前 细砂 细砂 ５０ ９０ １３０ ０．７０～０．９２ １６．２～ｌ７．７ ９．１ １３．８ 处理后 水坠砂 １６０ ０．６５～０．６９ １６．２～１７．７ １５
