鄭創(chuàng)新，龍素群

(1．四川準(zhǔn)達(dá)巖土工程有限責(zé)任公司，四川成都610072;2．中國工程物理研究院核物理與化學(xué)研究所，四川綿陽621900)

高壓旋噴樁是近十年發(fā)展起來的一項土體加固新技術(shù)，它是利用工程鉆機(jī)，將噴射注漿管置于預(yù)計的地基加固處理深度，在鉆桿旋轉(zhuǎn)徐徐上升時，將預(yù)先配置好水泥、水玻璃等材料作為主固化劑漿液，用一定壓力從噴嘴中噴射液流，沖擊土體，把土和漿液強(qiáng)制拌和，隨后凝聚固結(jié)，形成具有一定強(qiáng)度混合樁體。并通過褥墊層的設(shè)置發(fā)揮樁間土的承載力，共同作用形成具有一定強(qiáng)度的人工復(fù)合地基，從而提高整體地基承載力和抗變形能力。

1 工程概況

1.1 建筑概況

已建“匯融·國際”工程項目，位于成都市錦江區(qū)琉璃立交西南，緊臨南三環(huán)路三段，整個地塊呈不規(guī)則平行四邊形。擬建場地主要建筑物由3幢29～32層工業(yè)科研樓及若干附屬建筑、地下一層車庫等組成?？偨ㄔO(shè)凈用地面積為21 379.18 m2，規(guī)劃總建筑面積139 705.7 m2。

1.2 工程地質(zhì)條件

本工程場地處于四川盆地中部地帶，從區(qū)域地質(zhì)資料看，場區(qū)位于揚(yáng)子準(zhǔn)臺地的二級大地構(gòu)造單元——四川臺拗成都凹陷盆地內(nèi)。擬建建筑物微地貌位于成都平原地區(qū)東南側(cè)，相當(dāng)于岷江水系Ⅱ級階地，地下水位埋深2.90～4.30 m，基坑施工已進(jìn)行降水設(shè)計。場地表層為新近堆積土，由雜填土與素填土層組成;中部為第四系上更新統(tǒng)沖、洪積層，由粉質(zhì)粘土、粉土、粉細(xì)砂層及下伏卵石層組成;下部為白堊系灌口組棕紅色泥巖?；娱_挖后，基底主要地層就由粉土、粉細(xì)砂層、卵石層及泥巖組成。其基坑基底地層從上到下依次物理力學(xué)條件如表1所示。

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2 高壓旋噴樁地基設(shè)計

2.1 總體設(shè)計

建筑設(shè)計對高層建筑主樓采用筏板基礎(chǔ)，附屬建筑及地下室均采用獨立柱加抗浮板基礎(chǔ)形式。因設(shè)計基礎(chǔ)下的粉土、粉細(xì)砂層及松散卵石土天然承載力不能滿足高層建筑設(shè)計地基承載力要求。設(shè)計要求將基礎(chǔ)下土層采用人工地基處理方法，并要求處理后的復(fù)合地基承載力特征值fspk≥500 kPa，壓縮模量ES≥30 MPa。根據(jù)設(shè)計地基要求，針對基底地基土為粉土、粉細(xì)砂、松散卵石及稍密～密實卵石土等特點，決定采用用高壓旋噴樁復(fù)合地基加固處理。處理后樁頂與基礎(chǔ)之間鋪設(shè)300 mm厚碎石褥墊層，碎石最大粒徑不宜大于30 mm，夯實后的褥墊層厚度與虛鋪厚度的比值不大于0.9。施工完成后按規(guī)范要求進(jìn)行復(fù)合地基檢測。

2.2 高壓旋噴樁設(shè)計

2.2.1確定樁長

根據(jù)建筑物巖土工程勘察資料可以得知，地下室筏板基礎(chǔ)底板范圍內(nèi)分布有粉土、砂及松散卵石夾層需要處理，旋噴樁樁長應(yīng)自基礎(chǔ)底面起算至持力層(稍密～密實卵石)來確定最小樁長，且設(shè)計樁長應(yīng)包括0.3 m的保護(hù)樁長以及0.5 m的嵌入深度。

2.2.2確定樁徑

根據(jù)所采用的XL－50型履帶式旋噴鉆機(jī)等主要設(shè)備的施工經(jīng)驗，本次旋噴樁樁徑(d)確定為600 mm。

2.2.3確定樁間距、面積置換率

(1)依據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79－2002)第9.2.5條與第12.2.3公式，即

式中:fspk為復(fù)合地基承載力特征值;fsk為處理后樁間土承載力特征值(本方案設(shè)計取140 kPa);fcu為與旋噴樁樁身水泥土配比相同的室內(nèi)加固土試塊(邊長為70.7 mm)在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下28 d齡期的立方體抗壓強(qiáng)度平均值，取15 000 kPa;m為面積置換率;Ra為單樁承載力標(biāo)準(zhǔn)值(kN);Ap為樁的平均截面積(m2)，取0.283 m2(樁體直徑為600 mm);β為樁間土承載力折減系數(shù)，取0.40;up為樁的周長(m);n為樁長范圍內(nèi)所劃分的土層數(shù);qp為樁端地基土未經(jīng)修正的樁端天然地基承載力特征值(kPa)，稍密卵石取極限端承力的一半，即取1 250 kPa;qsi為樁側(cè)第i層土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值，粉土取25 kPa、粉細(xì)砂取30 kPa、松散卵石取35 kPa、稍密卵石取50 kPa;li為第i層土的厚度;η為樁身強(qiáng)度折減系數(shù)，取0.33;d為樁身平均直徑，取0.60 m;de為一根樁分擔(dān)的處理地基面積的等效圓直徑。

(2)理論計算

由式(2)得:Ra=0.33×15000×0.283=1400.85 kN

由式(3)得:

Ra=3.14×0.6×(0.2×25+1.5×30+1.2×35+0.5×50)+0.283×1300=574 kN(按最不利地段即ZK43鉆探孔所代表的區(qū)域考慮計算)

綜合考慮:Ra取570 kN

由式(1)fspk=m+β(1－m)fsk，代入fspk=500 kPa，得m=0.2267

由式(4)得:0.2267=0.602/de2，de=1.26 m

樁位布置:按正三角形布樁，de=1.05 s，由de=1.26 m，則施工樁間距取s=1.20 m控制較為合適。

根據(jù)上述計算成果，在高層建筑處理地基范圍內(nèi)共布置了高壓旋噴樁4 200余根，總樁長工程量約為21 000 m。

地基處理后的變形計算應(yīng)按現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79－2002)的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行，復(fù)合地基的壓縮模量等于該地基壓縮模量ξ倍，根據(jù)成都地區(qū)施工經(jīng)驗，處理后的樁間土Es可取10.0 MPa。按下式計算:

ξ1=fspk/fak=500/140=3.57

則復(fù)合地基的壓縮模量Es2=3.57×10.0=35.7 MPa＞30 MPa，滿足設(shè)計要求。

3 施工及質(zhì)量檢測

3.1 高壓旋噴樁施工

3.1.1 工藝參數(shù)

高壓噴射注漿屬于隱蔽性工程施工，需根據(jù)工程的實際地質(zhì)情況，要選擇合適的工藝參數(shù)，才能保證施工質(zhì)量，本項目采用如下工藝參數(shù)進(jìn)行施工:

(1)高壓水泥漿:壓力35～38 MPa，流量Q=70－80 L/min;

(2)水灰比:漿液采用P．O 42.5級普通硅酸鹽水泥攪制，水灰比為0.5～1.0;

(3)提升速度:旋噴提升速度為15～18 cm/min;擺噴提升速度9～12 cm/min;

(4)旋、擺速度:旋轉(zhuǎn)速度為18～22r/min;擺動速度為9～12r/min。

3.1.2 施工工藝流程

測量放孔——造孔——貫入噴射管——自孔底高壓旋噴——孔口補(bǔ)漿——漿體養(yǎng)護(hù)——加固效果檢測——褥墊層施工及復(fù)合地基載荷試驗

3.2 復(fù)合地基檢測

目前對于復(fù)合地基承載力檢測最可靠的方法仍是現(xiàn)場載荷試驗。根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》要求，檢驗高壓旋噴樁復(fù)合地基處理效果，應(yīng)在成樁28 d后選擇樁總數(shù)的0.5%～1%取試驗點試驗，且每項單體工程不應(yīng)少于3點分別進(jìn)行復(fù)合地基載荷試驗和單樁載荷試驗。

通過對現(xiàn)場靜載荷試驗數(shù)值分析可知，高壓旋噴碎石樁復(fù)合地基及單樁載荷試驗承載力分別不小于500 kPa和570 kN，其復(fù)合地基壓縮模量亦大于30 MPa。滿足設(shè)計地基承載力及變形要求。

4 結(jié)論及建議

4.1 結(jié)論

(1)從施工及復(fù)合地基檢測結(jié)果看，本工程所采用的高壓旋噴樁復(fù)合地基處理粉土、砂土及松散砂卵石等土層，在高壓旋噴注漿下，可明顯形成強(qiáng)度較高的混合樁體，使復(fù)合地基的承載力得到大幅度的提高，地基變形得以降低和控制。從而滿足高層建筑地基承載要求。

(2)高壓旋噴樁復(fù)合地基適合處理粘性土、粉土、砂土及砂卵石等地層。土層的滲透系數(shù)越高，高壓旋噴注漿影響范圍就越大，其處理效果就越顯著。反之，對處理滲透系數(shù)較低的粘性土等地層時尤要控制好注漿量、注漿壓力及旋噴鉆頭提升速度，保證其土層混合樁體固結(jié)效果。

4.2 建議

(1)在成都平原地層中，部分多層地下室建筑需要直接處理強(qiáng)風(fēng)化泥巖等軟弱巖層地基，在類似強(qiáng)風(fēng)化巖層地基中如何采用高壓旋噴樁處理，且保證造孔、注漿質(zhì)量、樁體成形效果及復(fù)合地基檢驗等也是當(dāng)前工程實踐方向，值得今后逐步規(guī)范和推廣。

(2)當(dāng)前高壓旋噴樁施工大都采用不同鉆機(jī)將造孔和注漿分開進(jìn)行，如何將其設(shè)備合二為一，提高其自動化程度還有進(jìn)一步改進(jìn)和發(fā)展的潛力，值得今后多加研究和開發(fā)。

［1］李洪廠，張淑娟，朱效品．高壓旋噴樁在北京深基坑止水帷幕中的應(yīng)用［J］．探礦工程(巖土鉆掘工程)，2008(11)

［2］高興元，渠紅梅．采用高壓旋噴噴樁技術(shù)加固煤礦采動區(qū)鐵路路基實踐［J］．探礦工程(巖土鉆掘工程)，2010(3)

［3］JGJ79－2002建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］

［4］GB 50007－2002建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范［S］

［5］DB 51/5026－2001成都地區(qū)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范［S］

［6］GB 50202－2002建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范［S］