高压旋喷桩在黏土软基处理中的应用

2019-08-08黄志成

山西建筑 2019年15期

黄志成

(桂林市勘察设计研究院,广西桂林 541000)

0 引言

在我国存在大面积的黏土地区，在这些地区进行工程建设，通常会遇到基底持力层为黏土及粉质黏土的情况，大多数情况下需要进行加固处理。高压旋喷桩加固地基的技术是一种专业性非常强的技术，对于地基有着很好的加固作用[1，2]，本文结合桂林某工程应用实例对高压旋喷桩在黏土软基处理的应用情况进行介绍。

1 工程概况

进行地基加固处理。

场地土层分区(见图1)：Ⅰ区：基底下部为可塑黏土或可塑粉质黏土层分布区Ⅱ区：基底下部为软塑黏土、细砂或软塑粉质黏土层分布区 Ⅲ区：基底下部为软塑黏土或软塑粉质黏土层分布区。

2 旋喷桩设计

基础形式为筏板基础，设计±0.000相当于绝对标高149.3 m，基底垫层底设计标高-4.92 m，绝对标高144.38 m，已开挖至基底标高。基础范围内地基持力层为黏土层、粉质黏土层、细砂、含

卵石粉质黏土层，土层强度达不到设计要求，据基础设计说明，处理后复合地基承载力特征值不小于180 kPa；根据基础设计说明及场地地质情况，采用旋喷桩对本场达不到设计要求的土层进行地基加固处理。

高压旋喷桩设计平均桩径0.55 m，计算桩周土为场地软弱土，有效桩长根据岩土工程勘察报告取值，以稍密含卵石粉质黏土或稍密～中密含粉质黏土卵石层为桩端持力层，取稍密含卵石粉质黏土桩端阻力qp=170 kPa。桩侧阻力qs:可塑黏土及可塑粉质黏土15 kPa，软塑粉质黏土、细砂及软塑黏土为10 kPa，松散含卵石粉质黏土为10 kPa，稍密含卵石粉质黏土为25 kPa，稍密含卵石粉质黏土桩端阻力qp取石灰岩层的170 kPa。根据场地土情况，本场地旋喷桩fcu取3 000 kPa，桩间土按分区分别取值，具体计算如下：

Ⅰ区：桩间土承载力折减系数取0.8；场地可塑黏土或可塑粉质黏土平均厚度按3.0 m计，侧阻力取场地可塑黏土及可塑粉质黏土15 kPa；桩长施工至稍密含卵石粉质黏土，施工桩长5.0 m，有效桩长4.5 m，稍密含卵石粉质黏土1.5 m，按JGJ 79—2012建筑地基处理技术规范[3]式7.1.6-1，7.1.5-3：计算如下：

式7.1.6-1：

Ra≤1.0×3 000×0.237/4=177.75 kN。

式7.1.5-3：

Ra=1.73×(3.0×15+25×1.5)+0.237×170=183.0 kN。

根据规范，单桩承载力特征值取Ra=175 kN。则桩间土承载力特征值为140 kPa，处理至设计要求的复合地基承载力特征值180 kPa，则按规范式fspk=1.0×175/0.237×m+0.8×(1-m)×140>180 kPa,m>10.8%,设计取置换率m≥11.0%。

Ⅱ区：桩间土承载力折减系数取0.8；施工中Ⅱ区域土层为软塑粉质黏土层、细砂或软塑黏土层分布区，分布平均厚度按2.5 m计，侧阻力取场地软塑黏土及软塑粉质黏土10 kPa；桩端持力层为稍密含卵石粉质黏土、稍密～中密含粉质黏土卵石层为桩端持力层，施工桩长5.5 m，有效桩长5.0 m，稍密含卵石粉质黏土2.5 m，计算桩间土承载力特征值fsk取软塑粉质黏土层或软塑黏土层地基承载力特征值80 kPa,则按[3]JGJ 79—2012建筑地基处理技术规范式7.1.6-1，7.1.5-3：计算如下：

式7.1.6-1：

Ra≤1.0×3 000×0.237/4=177.75 kN。

式7.1.5-3：

Ra=1.73×(2.5×10+2.5×25)+0.237×170=191.66 kN。

根据规范，单桩承载力特征值取Ra=175 kN。则桩间土承载力特征值为80 kPa，处理至设计要求的复合地基承载力特征值180 kPa，则按规范式fspk=1.0×175/0.237×m+0.8×(1-m)×80>180 kPa,m>17.2%,设计取置换率m≥17.5%。

Ⅲ区：桩间土承载力折减系数取0.8；施工中Ⅲ区域土层为软塑粉质黏土或软塑黏土土层分布区，稍密含卵石粉质黏土或稍密～中密含粉质黏土卵石层缺失，以软塑黏土或软塑粉质黏土为桩端持力层，施工桩长10.0 m，有效桩长9.5 m，计算桩间土承载力特征值fsk取软塑粉质黏土或软塑黏土土层地基承载力特征值80 kPa,则按JGJ 79—2012建筑地基处理技术规范[3]式7.1.6-1，7.1.5-3：计算如下：

式7.1.6-1：

Ra≤1.0×3 000×0.237/4=177.75 kN。

式7.1.5-3：

Ra=1.73×(9.5×10)+0.237×170=178.5 kN。

旋喷桩设计平均桩径550 mm,设计旋喷桩身抗压强度平均值不小于3.0 MPa,采用32.5强度等级的复合硅酸盐水泥，水灰比1∶1。

3 方案效果

采用单管高压喷射注浆法(高压旋喷桩)对达不到设计要求的地基持力层进行处理,主要处理本场地黏土、粉质黏土层、稍密含粉质黏土卵石及含卵石粉质黏土层等；处理后地基持力层承载力特征值达到180 kPa，Ⅰ区(可塑粉质黏土或可塑黏土层分布区)置换率不小于11.0%，Ⅱ区(软塑粉质黏土层、细砂或软塑黏土层分布区)置换率不小于17.5%，Ⅲ区(软塑粉质黏土层或软塑黏土层分布区)置换率不小于17.5%，总桩959根，其中Ⅰ区编号为1-603号共603根，Ⅱ区编号为604-937号共334根，Ⅲ区编号为938-959号共22根。

4 旋喷桩施工注意事项

旋喷桩长控制：Ⅰ区施工桩长不小于5.0 m，有效桩长不小于4.5 m，桩端至稍密含卵石粉质黏土或稍密～中密含粉质黏土卵石，桩以稍密含卵石粉质黏土或稍密～中密含粉质黏土卵石为桩端持力层，且稍密含卵石粉质黏土不少于1.5 m。Ⅱ区施工桩长不小于5.5 m，有效桩长不小于5.0 m，桩端至稍密含卵石粉质黏土或稍密～中密含粉质黏土卵石，桩以稍密含卵石粉质黏土或稍密～中密含粉质黏土卵石为桩端持力层，且稍密含卵石粉质黏土不少于2.5 m。Ⅲ区施工桩长不小于10 m，有效桩长不小于9.5 m，桩以软塑粉质黏土层或软塑黏土层为桩端持力层。

旋喷提升速度20 cm/min左右，旋转速度20 r/min左右，泵压力不小于26 MPa；旋喷喷射管分段提升的搭接长度不得小于100 mm；桩端处应停拔并旋喷不少于30 s。遇溶洞、土洞区域应采取超灌措施，保证灌满。桩顶出露地表区域，基础底设置褥垫层，垫层范围为基础底面范围，垫层厚度为300 mm，垫层材料可采用中砂、粗砂、级配砂石等，最大粒径不大于20 mm，夯填度(夯实后垫层厚度与虚铺厚度比值)不大于0.9。桩顶开挖及清土应避免扰动桩间土及造成桩身断裂。施工应做好废泥浆处理，及时将废泥浆运出或在现场短期堆放后作土方运出。

5 质量检测

旋喷桩施工结束后应按规范要求对复合地基质量进行检测。施工质量检验应检查施工记录、桩数、桩位偏差、褥垫层厚度和桩体试块抗压强度等。承载力检验宜在施工结束28 d进行，其桩身强度应满足实验荷载条件。复合地基静载荷试验的数量和单桩静载荷试验的数量不应少于总桩数的1%，且每个单体工程的复合地基静载荷试验数量不少于3个点。则单桩静载试验监测点为5根，复合地基静载试验检测点为5根。成桩质量检验点的数量不少于施工总桩数的2%，即检测点为20根。旋喷桩处理应进行施工全过程监测，施工中应有专人负责监测工作，随时检查施工记录和计量表，并按照规定的施工工艺对工序进行质量评定。