高壓旋噴樁在行走式塔吊基礎(chǔ)加固中的應(yīng)用

上海市浦東新區(qū)建設(shè)（集團(tuán)）有限公司 上海 200136

1 工程概況

背景工程位于軟土地區(qū)，擬建建筑為地上5 層鋼結(jié)構(gòu)綜合樓，平面呈L形，高度23.4 m；為滿足施工吊裝要求，需采用1 臺行走式塔吊，塔吊高度35.6 m，臂長40 m，輪距6 m×6 m，最大起重力矩2 944 kN·m，最大輪壓值950 kN（非工作狀態(tài)），塔吊平面布置如圖1所示。

圖1 塔吊平面布置

2 地基反力計(jì)算及地基處理方案

施工設(shè)計(jì)中的塔吊基礎(chǔ)采用2 道長27 m的地基梁，梁高1.5 m，翼緣寬2.5 m，埋深1.3 m，塔吊的運(yùn)行范圍為距離地基梁兩端各1.5 m位置處。我們根據(jù)塔吊位于地基梁的端部及中部2 種工況，分別對地基梁下方土反力情況進(jìn)行計(jì)算，彈性地基基床反力系數(shù)取為10 000 kN/m3，荷載組合為1.0恒+1.0活。

根據(jù)計(jì)算，地基梁邊緣處在荷載標(biāo)準(zhǔn)組合作用下的最大基底壓力值約為111.4+1.3×20=137.4 kPa，大于②層粉質(zhì)黏土經(jīng)修正后的地基承載力特征值（85 kPa），故需要對地基進(jìn)行加固處理。

選擇高壓旋噴樁法進(jìn)行地基處理，旋噴樁Φ600 mm，根據(jù)基底壓力分布規(guī)律，高壓旋噴樁采用兩端密、中間疏的布置原則，樁端進(jìn)入⑤層黏土層，樁頂至基礎(chǔ)底之間設(shè)置褥墊層。采用高壓旋噴樁加固處理的塔吊地基基礎(chǔ)平面如圖2所示。

圖2 塔吊基礎(chǔ)平面

圖3 塔吊基礎(chǔ)剖面

3 高壓旋噴樁復(fù)合地基計(jì)算[1-8]

3.1 單樁豎向承載力特征值估算

根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》JGJ 79—2012第7.1.5-3條對單樁豎向承載力估算如下：

3.2 樁間距驗(yàn)算

按剖面圖中所示做法，地基梁端部位置處在荷載標(biāo)準(zhǔn)組合作用下的最大基底壓力值為：

故要求復(fù)合地基承載力特征值滿足：

取fspk=147 kPa，根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》JGJ 79-2012第7.1.5-2條進(jìn)行估算，取單樁承載力發(fā)揮系數(shù)λ=0.8，樁間土承載力發(fā)揮系數(shù)β=0.8，樁頂處②層土體地基承載力特征值為85 kPa，則高壓旋噴樁的面積置換率為：

樁的布置如圖2所示，樁橫向布置的中心間距為1.2 m，縱向布置的中心間距為1.0 m，有：

滿足要求。

3.3 地基沉降及軟弱下臥層驗(yàn)算

地基梁的邊緣1.5 m梁段在不考慮地基加固的情況下，最終沉降量計(jì)算值為39.9 mm，而接下來參考吊車梁的撓度限值要求，在假設(shè)另一端無沉降的前提下，此沉降端的沉降值小于規(guī)范要求的80 mm的計(jì)算值，因此可以判定滿足要求。

軟弱下臥層驗(yàn)算亦滿足要求，驗(yàn)算過程略。

4 高壓旋噴樁施工

4.1 工藝流程

場地平整→樁定位→機(jī)具就位→貫入噴射管→試噴射→噴射注漿→拔管和沖洗

4.2 材料及技術(shù)控制

采用P.O 42.5水泥，單管噴射高壓泥漿泵注漿壓力不應(yīng)低于25 MPa，氣流壓力大于0.7 MPa，旋噴鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)速度10～20 r/min，提升速度10～20 cm/min，單管噴射水泥漿水灰比采用0.67～1。

5 成樁質(zhì)量及承載力檢驗(yàn)

5.1 成樁質(zhì)量檢驗(yàn)

在成樁28 d后，對樁徑進(jìn)行開挖檢查，旋噴樁的最小直徑＞0.6 m，滿足設(shè)計(jì)要求；

選取不同位置的6 根樁取芯進(jìn)行樁身抗壓強(qiáng)度檢測，其抗壓強(qiáng)度平均值fcu在2.4～2.8 MPa之間，大于理論計(jì)算值的2.18 MPa，滿足《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》JGJ 79—2012第7.1.6條的要求。

5.2 復(fù)合地基及單樁靜載荷試驗(yàn)

根據(jù)規(guī)范要求，取3 處試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)，承壓板面積為1.2 m×1.0 m，加載至150 kPa時(shí)，承壓板沉降量均在5 mm以內(nèi)，滿足要求。

另取2 根樁進(jìn)行單樁靜載荷試驗(yàn)，單樁承載力滿足設(shè)計(jì)要求。

6 效果分析

行走式塔吊兩側(cè)輪壓大，且不均勻，若地基土承載力低、壓縮性高，則易出現(xiàn)較大的沉降變形，對塔吊結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成影響。

在軟土地區(qū)，天然地基不能滿足要求，必須進(jìn)行處理。通過采用高壓旋噴樁的方式進(jìn)行地基處理，提高了地基承載力，大幅減小了基礎(chǔ)尺寸，有效地控制了基礎(chǔ)沉降，且通過兩端密、中間疏的布樁方式，進(jìn)一步節(jié)約了成本，達(dá)到了較好的經(jīng)濟(jì)效果。根據(jù)對實(shí)際成樁的檢測結(jié)果，采用高壓旋噴樁的地基處理方式可以有效提高地基承載力、控制地基沉降。

目前，本工程已施工完畢，行走式塔吊在安裝及運(yùn)行期間未出現(xiàn)任何不良問題，且使用效果良好，說明采用高壓旋噴樁的方式對行走式塔吊地基基礎(chǔ)進(jìn)行加固處理是合理可行的。