1前言
高壓旋噴是利用鉆機把帶有噴嘴的注漿管鉆至土層的預(yù)定位置后,能過高壓設(shè)備使?jié){液成為高壓射流從噴嘴噴射出來沖擊破壞土體結(jié)構(gòu),使土體變成散狀的土粒;土粒一部分隨漿液冒出地面,別一部分在噴射流的沖擊力、離心力和重力等作用下,與漿液攪拌混合;漿液凝固后,在土中形成一個高強度固結(jié)體,從而達到加固地基,改善土體的變形性質(zhì)的目的。本文以筆者曾參與管理的華西怡園工程為例,介紹高壓旋噴樁在地基處理中的設(shè)計和施工方法。
華西怡園工程位于成都市星輝東路,分別為11層、9層、7層的商住樓群,基礎(chǔ)型式為獨立柱基,持力層為中密卵石層,承載力特征值要求?
ak≥350kPa。
2.場地工程地質(zhì)概況
該建筑場地地貌單元屬岷江水系Ⅰ級階地,場地內(nèi)地形較平坦,根據(jù)地勘資料,其地層結(jié)構(gòu)見表1。
場地內(nèi)地層結(jié)構(gòu)簡表
見表 本工程基坑土方采用機械開挖,當挖至設(shè)計基底標高以上300mm時,我們檢查發(fā)現(xiàn)有厚度不等,分布、走向均無規(guī)律的軟弱下臥層(砂和松散卵石的透鏡體),從探坑處發(fā)現(xiàn)砂層厚度最深處為-6.3m。由于設(shè)計對地基承載力的特征值和變形模量要求較高:承載力特征要求?
ak≥350kPa,變形模量要求E
0≥22MPa。為達到設(shè)計要求,我們比較了CFG樁、注漿加固、換填法、高壓旋噴法、鋼管樁等地基加固處理方法(詳細比較見表2),最終確定方案為:①對埋藏較深,厚度大的軟弱下臥層地段,采用高壓旋噴樁復(fù)合地基處理方案;②對埋藏較淺,厚度較小的軟弱下臥層地段,采用C10砼換填處理。
高層建筑軟弱地基處理方法比較表
見表 本工程設(shè)計基礎(chǔ)為獨立柱基,持力層為處理后的復(fù)合地基,依據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79-2002)和《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GB50007),并結(jié)合本地區(qū)類似工程情況,高壓旋噴樁復(fù)合地基設(shè)計計算參數(shù)確定為:
?、贅稄剑涸O(shè)計樁徑為550mm
?、谠O(shè)計樁長:旋噴樁以中密卵石層為樁端持力層,對基底下5.0m內(nèi)的中砂、松散卵石層進行加固,并進入中密卵石層0.5m以上,為滿足樁端承載力和樁側(cè)摩阻力值,樁長不小于4.0m。
?、蹣稊?shù):由面積置換率確定,面積置換率m用下式計算:
?
spk=mR
a/A
p+β(1-m)f
sk 式中?
spk為要求達到的復(fù)合地基承載力特征值(kPa)取350kPa;m為面積置換率;A
p為樁的截面積(m
2),本工程為0.24m
2;?
sk為樁間土承載力特征值(kPa)取120kPa,β為樁間土承載力折減系數(shù),取0.4,R
a單樁豎向承載力特征值,取下兩式較小值:
η為強度折減系數(shù),取0.33
?cu為樁試塊無側(cè)限坑壓強度平均值(kPa)
d為樁的平均直徑,取0.55m
n為樁長范圍內(nèi)所劃分的土層數(shù)
lI為樁周第I層土的厚度
qsi為樁周第I層土摩阻力標準值,中砂取60kPa,卵石取100kPa
qP樁端天然地基土的承載力特征值,取500kPa為確保工程質(zhì)量,Ra取600kN
由以上數(shù)值求得m=0.123,取m=0.13
根據(jù)獨立基礎(chǔ)下一般不應(yīng)少于4根樁的要求,共布樁556根。
4.旋噴樁施工
高壓噴射注漿法的基本工藝類型有:單重管法,二重管法,三重管法和多重管法等方法,本工程采用單重管法,其施工工序為:
有關(guān)工作參數(shù):
①切削壓力20MPa
?、诔邏河不牧希ㄋ酀{+水玻璃)噴射速度25l/min
?、凵咸崴俣?~10m/min
我們在旋噴樁施工過程中著重控制以下幾點:
?、購?fù)核施工樁位,確保樁位準確;②檢查其旋噴管的下放深度,當不能進入中密卵石層內(nèi)0.5m時,必須采取跟管鉆探引孔;③為確保旋噴樁樁徑及樁身質(zhì)量,要求施工單位復(fù)噴2~3次,同時檢查樁孔內(nèi)的漿液是否冒出,若冒出,將冒出漿液回灌到樁孔內(nèi),直到樁孔內(nèi)的漿液面不再下沉為止。
5.旋噴樁復(fù)合地基處理效果檢測
旋噴樁施工完成后28天,成都市建筑工程質(zhì)量檢測測試站對該復(fù)合地基進行了靜載荷試驗:其檢測6組試驗點,3組單樁樁體載荷試驗點,3組樁間復(fù)合地基載荷試驗點。對單樁樁體載荷試驗采用平臺堆載,慢速加載法,由千斤頂反力如荷,精密百分表測量沉降。對樁間復(fù)合地基載荷試驗點,采用圓形和方形承壓板,由千斤頂反力加荷,精密百分表測量沉降。各檢測點檢測試驗結(jié)果見表3:
各檢測點檢測試驗結(jié)果
見表
根據(jù)檢測結(jié)果,經(jīng)旋噴樁處理后其場地復(fù)合地基承載力特征值為352kPa,單樁豎向承載力特征值為604kN,滿足設(shè)計要求。
6.結(jié)語
成都地區(qū)是四川省高層建筑的匯聚地,由于川西平原地層特點,其卵石層埋藏較淺,承載力高,變形小,是良好的基礎(chǔ)持力層。但由于卵石層的成因原因,卵石層中常夾有砂層或砂層透鏡體,構(gòu)成不均勻地基,承載力和壓縮模量達不到設(shè)計要求,因此通常要對其軟弱夾層進行加固處理。處理常用的方法有:CFG樁、注漿加固、換填法、高壓旋噴法、鋼管樁等。通過華西怡園項目地基軟弱下臥層加固處理的實際應(yīng)用,對卵石層中軟弱夾層,運用高壓旋噴法是較為安全經(jīng)濟的處理方法,且對于開挖暴露的深基坑提高施工工效具有顯著的效果。