高压旋喷桩与灌注桩复合地基在软土地质中的应用

2020-05-22华地设计有限公司福建泉州362000

安徽建筑 2020年4期

汪毅（华地设计有限公司，福建泉州 362000）

1 工程概况

本项目位于福建省晋江市，共有5栋主楼，总建筑面积35092m2，地下1层，地上14层现浇钢筋混凝土剪力墙结构住宅楼，地质场地类别Ⅲ类，桩基设计等级为甲级。场平地面下2.5m深处存在约20m淤泥层，基础采用φ800mm旋挖灌注桩，桩长约35m～40m，桩端持力层为碎块状强风化岩，总桩数364根。从12根预选桩中确定4根桩基进行静载试验，分别为主楼3根，裙楼1根。

检测情况如下：桩基设计竖向抗压承载力极限标准值9000kN，分10级加载，4根桩基均在最后一级加荷时出现沉降超过40mm，判定项目桩基静载试验不满足设计要求。按规范要求抽取37根桩基进行抽芯（包含4根静载桩基），结果表明桩长、桩身质量、桩底进入持力层深度及沉渣厚度均满足设计要求。

2 原因分析

①前期施工未对复杂地质进行设计试桩，没有充分了解旋挖灌注桩在深厚淤泥地质下竖向承载力极限值，仅依据地勘资料进行桩基承载力设计。

②据施工单位反应，桩基施工到持力层常因交通管制因数无法及时浇筑，持力层长时间泡水扰动，承载力降低。

3 处理方案对比

已施工桩长桩身质量符合规范要求，从经济性角度出发将灌注桩设计承载力特征值取Ra=4050kN保留使用。以1#号楼为例进行以下2个方案分析比较。

3.1 方案一

桩基根据降低后的设计承载力重新计算补桩，并对后期新补工程桩按规范重新检测。处理方案详见图1，新增补桩12根。

3.2 方案二

桩基根据降低后的设计承载力，用高压旋喷桩加固桩间淤泥土，考虑承台效应的复合基桩重新计算，处理方案详见图2。高压旋喷桩加固穿透淤泥层进入卵石层0.5m。加固处理范围土层详见下表。

高压旋喷桩打桩竖向承载力特征值

桩身强度 Ra2=ηfcuAp=0.25×5000×3.14×0.6×0.6×0.25=353kN

综上 R'a=min（Ra1，Ra2）=320kN

根据《建筑地基处理技术规范》高压旋喷桩间距按1.25m等边三角形布置，面积置换率m=0.21，桩截面积Ap=0.2826m2，高压旋喷桩复合地基承载力为：

根据《建筑桩基技术规范》考虑承台效应的复合基桩竖向承载力特征值：

图1

图2

不考虑地震作用Ra+ηcfakAc

=4050+0.14×273×15

=5076kN＞4500kN。

3.3 沉降计算

高压旋喷桩处理方案根据盈建科软件沉降计算，建筑整体倾斜为0.0018＜[s]=0.003，相邻墙柱沉降差小于0.002L0，房屋沉降满足规范要求。

4 经济性及可行性对比

4.1 经济性对比

以1#号为例，方案一灌注桩市场综合单价1600元/m2，桩数12根，预估桩长27m，总造价35.7万元；方案二高压旋喷桩市场综合单价250元/m2，桩数12根，预估桩长17m，总造价25.0万元，方案二比方案一节约造价10.7万。

从经济性分析，高压旋喷桩处理造价可以节约30%，整个项目约能节约81万。

4.2 可行性对比

方案一优点：项目周边民房多数为无桩基的多层砖砌结构，部分房屋已发生可见倾斜，民房离红线最近位置仅有4.5m远，采用旋挖灌注桩对周边民房地基扰动较小。施工单位已掌握在厚淤泥条件下的灌注桩，成桩质量可靠。

缺点：部分土方已经开挖，旋挖机械再次进场难度大，单桩成桩施工速度慢，综合加固费用较高，需要等28d对新整桩基进行桩身质量检测及单桩承载力静载试验。

方案二优点:高压旋喷桩机械所需施工场地较小，可同时多台施工，施工速度快、效率高;利用高压旋喷桩施工时的扩张作用产生劈裂，可增大桩周土的密实性，提高土体强度;综合加固综合费用低。

缺点:自身属于复合地基，桩身强度离散性大，强度增长缓慢，需要等28d进行桩身质量检测，复合地基承载力平板载荷试验及单桩承载力静载试验。

综上所述，最后各方采用高压旋喷桩加固处理方案。

5 施工工艺参数确定

5.1 机械参数

双管旋喷注浆采用参数为:钻机提升速度V=15～25cm/min，钻机旋转速度n=20r/min。

5.2 注浆参数

采用42.5R水泥，水泥用量100kg/m，水灰比0.9，减水剂掺量2%，旋喷桩压力控制在20～24MPa，空气压力在0.7～0.8MPa，为保证成桩质量，在底部和上部3m地方应进行复喷。

试块 (边长70.7mm立方体)标准养护28d龄期的立方体抗压强度为0.518MPa，满足设计0.5MPa要求；28d桩身质量检测，复合地基承载力平板载荷试验及单桩承载力静载试验均满足设计要求。

6 沉降观测

后期根据沉降观测单体提供数据，对项目主体各个施工完成阶段的沉降数据进行分析：主体封顶阶段最大沉降量8.6mm，最大整体倾斜0.001，最大相邻墙柱最大沉降差/相邻墙柱间距L0为0.0008；主楼砌体完成阶段最大沉降量14.4mm，最大整体倾斜0.0019，最大相邻墙柱最大沉降差/相邻墙柱间距L0为0.0012；主体外架落架阶段最大沉降量16.7mm，最大整体倾斜0.002，最大相邻墙柱最大沉降差/相邻墙柱间距L0为0.0013，主体观测数据均满足设计要求。