晏 賓

(中國(guó)建筑西南勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610052)

0 引言

四川地區(qū)地域遼闊，地質(zhì)條件復(fù)雜多樣，而近年來隨著城市化的快速發(fā)展，高樓大廈越來越多，對(duì)地基承載力也要求越來越高。由于四川盆地地區(qū)卵石層及紅層泥巖分布較廣且局部泥巖強(qiáng)風(fēng)化厚度較大，部分場(chǎng)地因卵石層及泥巖形成的二元結(jié)構(gòu)的承載力不能滿足高層建筑的需要，應(yīng)對(duì)以上二元結(jié)構(gòu)進(jìn)行地基處理，以滿足設(shè)計(jì)的要求。

1 工程概況

場(chǎng)地位置及擬建物概況擬建項(xiàng)目場(chǎng)地位于四川省某市青衣江的右岸，地貌上處于青衣江一級(jí)階地地貌，場(chǎng)地地形起伏較小。建筑物為地上32層住宅，設(shè)1層地下室，框架剪力墻結(jié)構(gòu)，±00標(biāo)高為557.10 m。擬采用筏板基礎(chǔ)，筏板板面標(biāo)高為551.95 m,筏板板厚1 400 mm，筏板底標(biāo)高為550.55 m，持力層采用稍密卵石層，其下分布強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖軟弱夾層。

1.1 地層概況

其中該幢樓筏板底以下分布地層主要為稍密卵石層、中密卵石層、白堊系上統(tǒng)灌口組砂質(zhì)泥巖[1]，各巖土的物理力學(xué)指標(biāo)建議值見表1。

表1 巖土的物理力學(xué)指標(biāo)建議值

1.2 地下水

場(chǎng)地內(nèi)地下水類型主要為賦存于素填土、粉土層中的上層滯水、第四系中砂、卵石土層中的孔隙潛水以及基巖裂隙水?？辈炱陂g實(shí)測(cè)地下水埋深6.30 m～11.50 m(相應(yīng)標(biāo)高548.01 m～548.41 m)。地下水位年變化幅度一般在2.50 m～3.00 m之間，地下水以蒸發(fā)、徑流等方式排泄。據(jù)試驗(yàn)結(jié)果表明：地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具微腐蝕性[2]。

1.3 設(shè)計(jì)要求

建筑物主樓部位為筏板基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)要求持力層地基承載力特征值不小于550.00 kPa，壓縮模量不小于25.00 MPa。

而筏板基底以下稍密卵石和強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖的承載力特征值為320 kPa，強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖的壓縮模量為20 MPa，不能滿足設(shè)計(jì)要求。考慮到當(dāng)?shù)氐氖┕l件及場(chǎng)地地層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)該樓地基土進(jìn)行高壓旋噴勁性樁復(fù)合地基處理[3]。

1.4 加固機(jī)理

勁性復(fù)合樁技術(shù)是將散體樁、柔性樁、剛性樁等通過一定的工藝，將兩種或三種單體樁進(jìn)行復(fù)合，形成勁性復(fù)合樁的一項(xiàng)技術(shù)。在外荷載作用下，大部分荷載由樁承受，樁周摩阻力得到充分發(fā)揮，端阻力隨荷載作用的時(shí)間及樁側(cè)阻力發(fā)揮的程度而逐漸增高。同時(shí)，樁頂褥墊層發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，使樁間土與樁身共同作用，逐漸形成復(fù)合地基。

勁性復(fù)合樁[4]具有可通過改變單體樁組合形式、樁長(zhǎng)、樁距、褥墊層厚度和樁體材料配比，使天然地基的承載力提高幅度有很大的可調(diào)性和具有使基礎(chǔ)變形減小等能力，同時(shí)這種樁具有提高承載力幅度大、施工簡(jiǎn)便、造價(jià)較低、噪聲小及作業(yè)時(shí)不易縮徑不易塌孔等諸多優(yōu)點(diǎn)。

本工程勁性復(fù)合樁外芯采用高壓旋噴樁(樁徑0.50 m)和內(nèi)芯采用剛性樁(0.15 m)復(fù)合而成的長(zhǎng)芯柔剛復(fù)合樁，剛性樁采用高壓旋噴樁(成孔直徑0.15 m)中插入Ф22(HRB400)鋼筋，鋼筋與內(nèi)芯等長(zhǎng)。

2 地基處理設(shè)計(jì)計(jì)算

2.1 處理深度及地層參數(shù)選擇

設(shè)計(jì)處理深度進(jìn)入中等風(fēng)化砂質(zhì)泥巖層以內(nèi)不小于1.00 m。設(shè)計(jì)建模以勘察報(bào)告典型鉆孔122 號(hào)為基準(zhǔn)，該孔的地層分布如表2所示。

表2 基底地層分布情況

2.2 樁間距的計(jì)算

根據(jù)公式：

(1)

(2)

S=de/1.13

(3)

其中，fspk為復(fù)合地基承載力特征值，取550.00 kPa；d為復(fù)合樁的平均直徑，取0.50 m；de為等效圓影響直徑；Ap為樁的平均截面積，0.196 m2；m為面積置換率；fsk為樁間土承載力特征值，取320.00 kPa；λ為單樁承載力發(fā)揮系數(shù)，取λ=0.95；β為樁間土承載力發(fā)揮系數(shù)，取β=0.80；S為樁間距，按正方形布置，樁間距為de/1.13;Ra為單樁豎向承載力特征值。

其中,Ra的取值根據(jù)式(4)，式(6)計(jì)算后取小值。

1)勁性復(fù)合樁樁側(cè)破壞面位于內(nèi)、外芯界面時(shí)：

(4)

計(jì)算得：

Ra1=809.65 kPa

(5)

(6)

通過式(6)計(jì)算得:

Ra2=1 161.33 kPa

(7)

根據(jù)上述計(jì)算公式，主樓處理區(qū)域置換率及樁間距計(jì)算見表3，實(shí)際布樁情況及承載力計(jì)算見表4。

表3 主樓處理區(qū)域置換率及樁間距表

表4 實(shí)際布樁情況及承載力計(jì)算結(jié)果表

處理后的地基承載力特征值619.10 kPa>550.00 kPa，承載力滿足設(shè)計(jì)要求。

2.3 復(fù)合地基壓縮模量計(jì)算

根據(jù)設(shè)計(jì)要求：E0p=ζE0a>25.00 MPa。

其中，E0p為復(fù)合地基土層的壓縮模量，MPa；E0a為樁間土地基土層壓縮模量,MPa；ζ為模量提高系數(shù)，ζ=fspk/fsk。

計(jì)算結(jié)果如表5所示。

表5 復(fù)合地基壓縮模量計(jì)算結(jié)果

處理后地基土的壓縮模量滿足設(shè)計(jì)要求。

2.4 褥墊層設(shè)計(jì)

褥墊層設(shè)計(jì)是復(fù)合地基設(shè)計(jì)的核心技術(shù)[5]。勁性樁與基礎(chǔ)之間鋪設(shè)褥墊層，褥墊層層頂標(biāo)高為550.45 m，褥墊層厚度取300.00 mm，褥墊層采用級(jí)配碎石，碎石最大粒徑不宜大于20.00 mm，應(yīng)分層夯實(shí)，夯填度不大于0.90。厚度偏差為±10.00 mm。

2.5 設(shè)計(jì)完成工作量

本工程共設(shè)計(jì)高壓旋噴勁性樁446根，施工總進(jìn)尺預(yù)計(jì)約4 014.00 m。地基加固深度及范圍應(yīng)根據(jù)實(shí)際地層條件變化而調(diào)整，勁性樁的有效長(zhǎng)度不低于6.00 m，且進(jìn)入中等風(fēng)化砂質(zhì)泥巖長(zhǎng)度不小于1.00 m。

3 施工技術(shù)及要求

3.1 施工工藝流程[6]

采用鉆機(jī)成孔(孔徑150.00 mm)至處理深度(進(jìn)入中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖不小于1.00 m)→放入Φ22(HRB400)鋼筋→自下而上進(jìn)行旋噴施工。

3.2 施工注意事項(xiàng)

1)高壓噴射注漿材料采用P.O42.5水泥配制的純水泥漿，漿液水灰比為1.2∶1～1∶1，噴射注漿壓力為25 MPa±2 MPa，噴嘴旋轉(zhuǎn)速度20 r/min±5 r/min，噴嘴提升速度20 cm/min±5 cm/min，并在孔口處復(fù)噴一次。旋噴管分段提升的搭接長(zhǎng)度大于100 mm[7]。

旋噴注漿過程中，冒漿量一般應(yīng)小于注漿量的25%，超過此值時(shí)，可采取更換新噴嘴(或小一級(jí)孔徑的噴嘴)，及加快旋轉(zhuǎn)和提升速度等措施，以減少冒漿量。

2)由于相鄰兩樁距離較近，應(yīng)采取隔樁施工的方法。

3)挖土應(yīng)注意對(duì)樁體及樁間土進(jìn)行保護(hù)，不得造成樁體開裂、樁間土擾動(dòng)。

4)各單體樁樁位偏差不超過±10.00 mm，施工樁體垂直度允許偏差為0.50%。

5)在設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高上鋪設(shè)褥墊層，褥墊層采用級(jí)配碎石回填，碎石最大粒徑不應(yīng)大于20.00 mm，褥墊層厚度為300.00 mm。

6)墊層鋪設(shè)宜采用靜力壓實(shí)法，夯實(shí)后的墊層厚度與虛鋪厚度的比值不得大于 0.90。

7)褥墊層施工完成后應(yīng)進(jìn)行及時(shí)封閉，并做好排水措施。

4 施工質(zhì)量檢測(cè)及試驗(yàn)結(jié)果

4.1 施工質(zhì)量檢測(cè)要求

根據(jù)國(guó)家規(guī)范及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，在成樁21 d后進(jìn)行承載力檢測(cè)，試驗(yàn)應(yīng)在設(shè)計(jì)標(biāo)高處進(jìn)行，每個(gè)單體工程的檢測(cè)數(shù)量不應(yīng)少于工程樁總數(shù)的1%，且不應(yīng)少于3根(組)。

單樁載荷試驗(yàn)的壓板尺寸應(yīng)與勁性復(fù)合樁截面一致。復(fù)合地基載荷試驗(yàn)應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ 79—2012建筑地基處理技術(shù)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定。壓板尺寸應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)置換率確定。

檢測(cè)點(diǎn)布置在以下部位：

1)抽檢點(diǎn)宜隨機(jī)、均勻和有代表性分布；

2)設(shè)計(jì)人員認(rèn)為重要的部位；

3)局部巖土特性復(fù)雜可能影響施工質(zhì)量的部位；

4)施工出現(xiàn)異常情況的部位。

4.2 施工質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果

本工程在高壓旋噴勁性樁施工完畢后21 d取3根樁進(jìn)行單樁豎向靜載荷試驗(yàn)[8]，試驗(yàn)結(jié)果匯總表如表6所示。

表6 單樁靜載荷試驗(yàn)成果匯總表

由表6知，勁性樁單樁承載力特征值均大于700 kN。

現(xiàn)場(chǎng)取3個(gè)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果匯總表見表7。

表7 復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)成果匯總表

由表7知，勁性樁復(fù)合地基承載力特征值均大于550 kPa，滿足設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)語

1)對(duì)筏板基底以下稍密卵石和強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖采用高壓旋噴勁性樁復(fù)合地基處理后的承載力及壓縮模量能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

2)現(xiàn)有規(guī)范對(duì)剛性樁的定義為混凝土、鋼、水泥粉煤灰碎石混合料等材料形成的樁，而本工程由于沒有現(xiàn)成經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，設(shè)計(jì)時(shí)把高壓旋噴水泥漿、卵石及鋼筋為材料形成的樁體當(dāng)作剛性樁，是否合適有待進(jìn)一步研究。