高壓旋噴樁在某工程中的應用
2010-12-31 00:00:00李華平,袁坤德,王大均
中華建設科技 2010年12期
【摘 要】主體工程施工期間，通過旋噴樁樁位平面布置圖，局部地段有所調整，沉降觀測，滿足了設計要求，保證了基坑周邊建筑安全和主體建筑的施工進度，達到了預期效果，且綜合經濟效益顯著。
【關鍵詞】工程概況；地質條件；地基處理方案設計；效果分析
The high pressure spray stake in the application in the some engineering
Li Hua-ping，Yuan Kun-de，Wang Da-jun
(China petroleum chuangqing drill to explore engineering limited company Chengdu Sichuang 610051)
【Abstract】Corpus engineering construction period， spray a stake flat surface to arrange diagram through， part the district have adjust， sink to decline to prognosticate， satisfy design request， assurance Ji pit periphery building safety and corpus building of construction progress， come to an expectation effect， and comprehensive economy performance obvious.
【Key words】Engineering general situation;Geology condition;Foundation processing project design;Effect analysis
1. 工程概況
某工程地位于成都市建設北路與猛追灣街交叉處，交通便利。規劃總建筑面積約6.47萬平方米。總高108米，設2層地下室。由于場地基礎下存在砂層或軟弱下臥層承載能力較低，不宜直接作為基礎持力層，因此需要對其基進行加固處理。綜合經濟各方面研究后采用高壓旋噴處理，處理后的復合地基滿足承載力特征值fspk≥180KPa，壓縮模量ESP≥24MPa。
2. 場地工程地質條件
基坑開挖至設計基底標高后，巖土工程勘察報告書可知，場地由第四系全新統沖積層（Q3al+pl）中砂、卵石組成。現分述如下：
中砂：灰色、灰黃色。系長石、石英、云母細片、巖屑及暗色礦物等顆粒組成；混少量粘粒；松散；濕～飽和；呈透鏡體狀分布于卵石土層頂部及中部；最大厚度約2.2m。
卵石：灰色、灰白色。卵石成分系巖漿巖及變質巖類巖石組成；多呈圓形～亞圓形；一般粒徑3～8cm，部分粒徑大于15cm；充填物以砂土為主，混少量礫石、粘粒，含量約15～45%。以弱風化為主。飽和。卵石層頂板埋深4.7～9.3m。根據卵石土層的密實程度、充填物含量等的差異，按《成都地區建筑地基基礎設計規范》可將其劃分為松散卵石、稍密卵石、中密卵石和密實卵石四個亞層。
3.地基處理方案設計
3.1 高壓旋噴地基處理機理。
在超高壓（22～25MPa）旋轉噴射水泥漿作用下，軟弱層被沖切破壞并與水泥漿原位攪拌混合，從而形成承載力高、沉降量小的混凝土樁體（直徑一般在500mm左右），同時，樁間土體也被噴射的水泥漿擠密，樁體與樁間土體共同形成復合地基，從而大幅提高地基土的承載力和形變指標。
3.2 復合地基加固設計
3.2.1 設計參數及計算公式如下：
表1 地基土物理力學指標值
土名重度γ(KN/m3)承載力特征值fak(KPa)壓縮模量Es(MPa)變形模量E0（MPa）
高壓旋噴樁端端阻力特征值qp(KPa)高壓旋噴樁周側阻力特征值qsi(KPa)
砂19.51109.025
松散卵石20.018016.014.040
稍密卵石21.032024.020.055
中密卵石22.058038.030.058065
密實卵石23.090052.040.090075
旋噴樁徑0.40m，旋噴樁長計算如下：
根據公式：Ra=ηfcu Ap（1）
Ra=UpΣli qsi+Ap qp （2）
fspk=m(Ra/Ap)+β(1-m)fsk （3）
m=d2/de2 （4）
Esp=ζ·Es（5）
式中:
fspk——復合地基承載力特征值，設計要求≥180 KPa；
fsk——樁間土天然地基承載力特征值，勘察鉆孔17#取綜合值120 KPa；
Ap——樁的平均截面積，0.126m2；
Up——樁周長m；
m——面積置換率；
β——樁間天然地基土承載力折減系數，取0.5；
Ra——單樁豎向承載力特征值可按公式（1）、（2）計算，取其較小值；
η——樁身強度折減系數，可取0.33；
fcu——與旋噴樁樁身水泥土配合比相同的室內加固土試塊（邊長70.7mm的立方體）的立方體抗壓強度平均值，取10000KPa；
li——樁周第i層土的厚度；
qp——樁端地基承載力特征值，取密實卵石qp=580KPa；
qsi——樁周第i層土的側阻力特征值，見表1。
Esp——復合地基壓縮模量；
ζ=fspk/ fsk
Es —各土層地基壓縮模量，取Es=16MPa（由于該場地軟弱砂層承透鏡體在基礎標高處，主要分布松散與稍密卵石）
3.2.2 復合地基處理設計計算。
根據巖土工程勘察報告及現場開挖、探坑、釬探情況及結合設計基底標高，選最不利ZK17#鉆孔為計算模型進行計算
3.2.2.1 以17#鉆孔為不利地段計算。
本工程±0.00=503.2m，開挖基底標高489.07～490.5m。選不利地段，取鉆孔ZK17#地層進行設計計算，樁頂標高為490.10m（基底下C15墊層0.1m，褥墊層0.3m），樁端（計算按中密卵石層計算）進入中密卵石層不小于0.4m），樁間土天然地基承載力特征值取綜合值fsk =120 KPa，樁周土為砂(qs=25KPa，L=2.3m)、松散卵石(qs=40KPa，L=0.4m)、稍密卵石(qs=55KPa，L=0.6m)、中密卵石(qs=65KPa，L=1.0m)，中密卵石(qs=65KPa，L=0.4m)、樁端土qp =580KPa，樁長4.8m。
3.2.2.2 復合地基壓縮模量。
Esp=ζ·Es= (fspk/ fsk)×Es
則：fspk=（ Esp/ Es）×fsk=（24/16）×120=180KPa 滿足設計要求。
3.2.2.3 樁間距計算。
經計算，Ra取值：
由（1）計算：Ra1=0.33× 10000×0.16=528KN；
由（2）計算：Ra2=3.14×0.2×（2.3×25+0.4×40+0.6×55+1.0×65+0.4×65）+0.126×580=504.8KN；取Ra=320.9KN
取小值Ra2代入（3）式，
由公式（3）計算如下：
180=m×320.9/0.126+0.5×(1-m)×120
m=0.0481
根據m＝d2/de2，d為旋噴樁直徑，取0.4m，則每根旋噴樁分擔的處理地基面積的等效圓直徑de＝1.82m。旋噴樁若按正方形網格布置，根據公式de＝1.13S，得樁間距S＝1.82/1.13＝1.61m，即S≤1.61m。
3.2.2.4 布樁方案。
旋噴樁加固范圍為細砂及松散卵石分布范圍或軟弱下臥層。按照規范要求，在確保旋噴樁面積置換率不低于設計值4.81%的前提下將樁位均勻布置到基礎下。布樁間距按S=1.50m設計，正方形網格布置。具體樁位分布情況詳見“旋噴樁樁位平面布置圖，局部地段有所調整”。樁底進入下臥中密卵石層不少于1倍樁徑，即0.4m。本區域共布置旋噴樁1969根。（見表2） 。
表2
基礎形式寬度（m）布樁形式樁間距(m)置換率（%）
梁板基礎正方形1.55.57
3.3.4 褥墊層設計。
為保證旋噴樁與樁間土協同作用，調整樁與土垂直、水平荷載應力比，應在基礎下鋪設一定厚度的褥墊層，對本工程而言，設計褥墊層厚度為300mm；褥墊層材料宜用級配中粗砂、卵石，卵石最大粒徑5cm，要求壓（夯）實后的褥墊層厚度與虛鋪厚度之比不得大于0.9。
4. 效果分析
目前該工程主體封頂，主體工程施工期間，通過沉降觀測，滿足了設計要求，保證了基坑周邊建筑安全和主體建筑的施工進度，達到了預期效果，且綜合經濟效益顯著。
［文章編號］1619-2737（2010）11-16-238
