用刚-柔复合地基技术处理水泥土桩复合基础事故实例

■ 杨少余 Yang Shaoyu

0 工程概况

苏北地区某住宅小区遇到了这样的地质：其19#、20#楼三个单元中，各有一个西单元下有软弱下卧层。通过经济与技术分析，西单元采用了水泥桩复合地基，东面两个单元用天然地基，并在西单元与东面两个单元间设沉降缝。该地块土层分布见表1及图1。

2 水泥桩基处理

依据《建筑地基基础设计规范》（GB5007—2002）、《建筑地基处理技术规范》（JGJ79—2002）及本工程《岩土工程勘察报告》，考虑到19#楼为6层异型柱框架结构（含地下室），20#楼为6层砖混结构（含地下室），基础形式为筏基，基础持力层为第②-1层粉质粘土层，地基承载力特征值为100kPa。对19＃、20#楼西单元做局部处理，采用Φ500水泥搅拌复合地基筏板基础，水泥桩单桩承载力特征值90kN，复合地基承载力150kPs，置换率13.6%，桩端持力层③-1层粉质粘土层，桩端进入持力层1 000mm，桩长5~10m（含桩头凿除高度），总桩数475根，施工方法为单搅湿法。在设计桩顶标高上铺设褥垫层，褥垫层采用级配砂石回填，褥垫层厚度为300mm，褥垫层材料为中砂、粗砂、级配砂石、碎石最大粒径不宜大于30mm。水泥桩采用32.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺量15%，水灰比0.45~0.5，要求桩的水泥掺入量≥50kg/m，90d龄期试块的无侧限抗压强度Jcu≥1.4MPa（图2）。

在水泥土桩施工完成90d后做单桩承载力、复合地基承载力检测，都不能满足设计要求的单桩承载力特征值90kN，复合地基的承载力150kPa，又经钻孔取芯做无侧限抗压强度检测，也达不到设计强度值1.4MPa，平均值只有0.32MPa。

表1 场地土层分布描述状态及综合分析评价表

3 原因分析

⑴该地块土质在设计决定采用水泥桩复合地基前，未做充分的土工试验及水泥土试配，仅凭地勘报告并不能完全揭示与水泥在一定配比情况下的固结特性，不能满足设计要求。

⑵原有场地上沟塘、芦苇、有机质含量高的淤泥未清理干净，回填土未按要求分层回填压实，土体没有固结，且土体中有芦苇根、石块、生活垃圾影响水泥土均匀、成型。

⑶未做试桩、试桩成型检查及试桩规范要求的各项检测，就大面积施工。

⑷从挖桩头及钻孔取芯看，在该地块采用单头二喷二搅工艺，水泥土搅拌不匀。

⑸由于在饱和水中搅拌，水泥土中水泥含量达不到15%。

⑹虽然设计要求水泥土桩不少于50kg/m，施工也按此执行，但未按水泥土水泥含量计算每米水泥土桩应掺入量，即按要深搅的土层平均湿土容重计算，按此计算水泥土桩水泥掺入量应在56kg/m，水泥掺量少11%。

⑺成桩机械没有流量计、压力表，注浆压力及注浆量无法量化。

⑻深搅杆下钻、提钻速度与水泥浆以设计配合比间水泥浆加注量不匹配，水灰比远大于设计值。

⑼搅拌不匀。

4 拟采取的基础处理方案

综合各方因素，依据水泥桩取芯质量检测及复合地基承载力检测报告，最后采用刚-柔性复合地基技术，充分利用原水泥土桩可利用的承载力，以减少损失：①扩大地下室底板；②全部改用预应力管桩或混凝土小方桩；③采用复合地基补钢桩、素混凝土桩、CFG桩；④现有深搅桩加压注浆。

考虑到已成桩的水泥土原土已得到加强，管桩能否打到持力层是关健。通过在水泥土桩间试桩，并经检测确定，此方案能满足设计预设值要求。

5 实施方案

⑴对于19号楼为异型框架结构，采用预应力管桩同19号楼，但在管桩顶做承台，并与地下室筏板基础一同浇筑（图3）。

⑵对于20号楼为砖混结构，预应力管桩沿纵横墙布置，桩长10m，单桩承载力特征值为500kN，桩选用PC-400（90）AB-C60-10A，桩入持力层③-2粉质粘土，桩尖进入持力层≥1 500mm(图 4)。

6 结语

以《刚-柔性复合地基技术规程》（JGJ/T210—2010），对水泥土桩复合地基加固处理软弱地基失效，而充分利用已加固部分土体的有效承载力，使得复合地基中桩体和桩间土在荷载作用下能够共同承担上部荷载。需要注意的是，在预先考虑使用刚-柔性复合地基技术时，宜先施工刚性桩，后施工柔性桩，以减少挤土效应，其验收标准应符合现行国家标准《建筑地基施工质量验收规范》（GB50202）的规定。