高压旋喷桩复合地基在处理回填卵石层上的应用

夏冬冬 王喻

摘要：由于本工程不仅是软弱地基承载力达不到要求，而且新近回填卵石层固结沉降对基础产生不利影响。本文主要分析和讨论了具体案例的复合地基，对高压旋喷桩从理论计算、到高压旋喷桩设计、到施工工艺、施工组织进行一系列的优化设计，以及在基础外设置保护桩来消除沉降。设计不仅可以缩短了工期，而且降低了地基处理的造价。在最后的质量检测中，检测到处理后的复合地基承载力及压缩摸量都能满足设计要求，表明本次高压旋喷桩复合地基处理是提高软弱地基承载力和减小沉降是一种非常有效的处理方案。

关键词：软弱地基;高压旋喷桩;

一、工程概况

拟建工程位于成都市青白江区唐巴公路北侧，交通方便。

拟建物基础为柱下独立基础，基础埋深为1.50m，根据建筑设计单位要求，对于碎玻璃系统其中4个独立柱基下部座落在熔化及成型工段的基坑回填土上，回填部分与天然地基部分有1：0.3放坡，该部分回填最深为7.31m，回填土质为砂卵石，因回填土压实系数不够，由于回填土承载力不能满足设计要求，须对回填部分进行高压喷旋压密注浆加固处理。处理后，地基承载力特征值需≥150kPa。

本文主要介绍高压旋喷桩复合地基在处理回填卵石处理中的应用。

二、工程概况

该工厂场地位于成都市青白江区，属于成都平原洪积二级阶地。现将工程场地区地层情况简述如下：①回填卵石：层厚6.7-8.5m，qsi=14kpa，fak=80kpa;②松散卵石：层厚2.0-3.5m，qsi=40kpa，fak=160kpa;③稍密卵石：层厚2.5-3.0m，fak=320kpa;

三、高压旋喷桩复合地基加固设计

（一）高压旋喷加固原理

在高压旋转喷射的水泥浆作用下，将软弱土与水泥浆混合，形成承载力高、沉降小的半刚性桩体;旋喷桩体与桩间土体及褥垫层共同作用形成复合地基，从而提高地基土的承载力。该复合地基由于承载力增大，沉降变形小，成本低，施工简单，具有明显的社会经济效益，具有很强的可调性。

（二）设计要求

需要再加固处理后所形成的复合地基承载力特征值fspk≥150kPa。旋喷桩以松散、稍密或中密卵石层为持力层，桩端进入持力层≥0.5m。

（三）高压旋喷复合地基计算

1、确定桩长

旋喷处理深度应穿过回填土达到下部分布稳定层，以松散、稍密或中密卵石层作为桩端持力层，并宜进入0.5m。根据上述要求并结合勘察报告，桩长确定约为7m～9m。

2、确定桩径

根据所采用的成桩设备，本工程旋喷桩桩径确定为600mm。

3、 确定桩间距

⑴ 确定天然地基承载力特征值fak

回填卵石层的地基承载力特征值fak取80kPa。

⑵ 计算单桩竖向承载力特征值Ra

依据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）公式7.1.5-3，计算单桩竖向承载力特征值Ra，

单桩竖向承载力特征值Ra根据建筑经验取240KN。

⑶ 计算面积置换率（m）

依据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）公式7.1.5-2计算面积置换率（m）。

按（9.2.5）式计算面积置换率（m）如下：

面积置换率m=0.153。

⑷ 确定独立基础下布桩根数（n）

各独立基础下采用正方形和三角形布桩，处理后复合地基面积置换率需大于0.153：

基础下按三角形布置，基础外布置一排保护桩。四个独立基础下加固处理面积为103.68㎡，共布桩72根，桩长按7m、7.5m、9.0m计算。

4、褥垫层设计

⑴ 褥垫层厚度

根据建筑物荷载和基底土质情况，褥垫层厚度宜为20～30cm，确定为25cm，铺设顶标高为筏基底面标高。施工时先虚铺，虚铺厚度h按下式计算：

经计算，虚铺厚度h=25/0.9=27.77cm。

⑵ 褥垫层材料

选级配砂卵石，最大粒径不应于30mm。

⑶ 夯填度

夯填压的褥垫层厚度与虚铺厚度的比值不大于0.9。

四、高压旋喷桩复合地基加固方法

（一）施工工艺

测量放孔→跟管钻探引孔→埋设旋喷管→自孔底自基底高压旋喷→孔口补浆→浆体养护→加固效果检测→褥垫层施工。

（二）施工方法

⑴ 测放桩位：根据本设计方案旋喷桩桩位平面布置图，用经纬仪施放各旋喷桩位置。在施工过程中，随时检查桩位，以保证桩位准确。桩位偏差不应大于0.25倍桩径，即桩位偏差≤15cm。

⑵ 跟管钻探引孔：采用旋喷钻机（XPZ-50）跟管钻进成孔。成孔深度按方案并结合现场施工进一步确定，确保旋喷管进入稍密卵石层。也可以采取动探引孔。

⑶ 埋设旋喷管：将旋喷管放入成好的孔中，下旋喷管过程中须保证喷嘴不被堵塞和钻杆接头不松动。

⑷ 自孔底自基底高压旋喷（旋喷作业）：在旋喷管放入设计深度后，先用2MPa的低压水测试喷嘴有无堵塞现象，然后开始自下而上旋喷。在旋喷过程中控制好压力（25MPa）、转速（18～22转/分）和提速（180mm/min），在临近桩顶1.0m处，慢速提升旋喷管至桩顶。为确保旋喷桩桩径及桩身质量，须复喷1-2次。

⑸ 孔口补浆：旋喷作业完成后，须将不断冒出的地面的浆液回灌到桩孔内，直到桩孔内的浆液不再下沉为止。

⑹ 浆体养护：旋喷桩施工完成后，浆液凝固需要8天。

⑺ 加固效果检测：固化养护28天后，可采用静载荷试验检测地基承载力。

⑻ 褥垫层施工：复合地基经静载荷试验检测合格后，可以清理桩头，整平场地到设计桩顶标高，在表面铺设一层厚250mm的级配良好的砂卵石褥垫层，碾压密实，压实后的褥垫层厚度与虚铺厚度比不得大于0.9（该部分工作由土建单位完成）。

（三）材料准备

⑴施工材料主要为P.C.R42.5普通硅酸盐水泥，水灰比为1：1。

五、复合地基检测效果

（一）复合地基检测

在该项目中，在较差的位置，复合地基载荷试验选择3个点，单桩载荷试验选择3个点。

（二）复合地基检测效果

目前该项目已经竣工，根据复合地基检测报告，处理后的复合地基承载力特征值fspk≥150kPa，能满足设计承载力要求。沉降值一般为20毫米，也在设计规定的范围之内。

六、结语：

在本工程中主要问题就是回填卵石承载力不够，固结沉降没有完成，不能满足上部荷载要求，该设计的工作重点就是要增加地基土的承载力、减小地基土的变形。根据现场检測测试试验结果，完成后的复合地基承载力以及压缩模量都能满足要求。

参考文献：

[1] 叶书麟.主著.地基处理工程实例应用手册.北京：中国建筑工业出版版.2002