高压旋喷桩在高层建筑地基处理中的应用
- 发布时间：2007年01月14日
- 作者：沈晓黎 吴进 何勇
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1前言
高压旋喷是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻至土层的预定位置后，能过高压设备使浆液成为高压射流从喷嘴喷射出来冲击破坏土体结构，使土体变成散状的土粒；土粒一部分随浆液冒出地面，别一部分在喷射流的冲击力、离心力和重力等作用下，与浆液搅拌混合；浆液凝固后，在土中形成一个高强度固结体，从而达到加固地基，改善土体的变形性质的目的。本文以笔者曾参与管理的华西怡园工程为例，介绍高压旋喷桩在地基处理中的设计和施工方法。
华西怡园工程位于成都市星辉东路，分别为11层、9层、7层的商住楼群，基础型式为独立柱基，持力层为中密卵石层，承载力特征值要求?ak≥350kPa。
2.场地工程地质概况
该建筑场地地貌单元属岷江水系Ⅰ级阶地，场地内地形较平坦，根据地勘资料，其地层结构见表1。
场地内地层结构简表
见表 本工程基坑土方采用机械开挖，当挖至设计基底标高以上300mm时，我们检查发现有厚度不等，分布、走向均无规律的软弱下卧层（砂和松散卵石的透镜体），从探坑处发现砂层厚度最深处为－6.3m。由于设计对地基承载力的特征值和变形模量要求较高：承载力特征要求?ak≥350kPa，变形模量要求E0≥22MPa。为达到设计要求，我们比较了CFG桩、注浆加固、换填法、高压旋喷法、钢管桩等地基加固处理方法（详细比较见表2），最终确定方案为：①对埋藏较深，厚度大的软弱下卧层地段，采用高压旋喷桩复合地基处理方案；②对埋藏较浅，厚度较小的软弱下卧层地段，采用C10砼换填处理。
高层建筑软弱地基处理方法比较表
见表 本工程设计基础为独立柱基，持力层为处理后的复合地基，依据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79－2002）和《建筑地基基础设计规范》（GB50007），并结合本地区类似工程情况，高压旋喷桩复合地基设计计算参数确定为：
①桩径：设计桩径为550mm
②设计桩长：旋喷桩以中密卵石层为桩端持力层，对基底下5.0m内的中砂、松散卵石层进行加固，并进入中密卵石层0.5m以上，为满足桩端承载力和桩侧摩阻力值，桩长不小于4.0m。
③桩数：由面积置换率确定，面积置换率m用下式计算：
?spk＝mRa/Ap+β(1-m)fsk
式中?spk为要求达到的复合地基承载力特征值（kPa）取350kPa；m为面积置换率；Ap为桩的截面积（m2），本工程为0.24m2；?sk为桩间土承载力特征值（kPa）取120kPa，β为桩间土承载力折减系数，取0.4，Ra单桩竖向承载力特征值，取下两式较小值：
η为强度折减系数，取0.33
?cu为桩试块无侧限坑压强度平均值（kPa）
d为桩的平均直径，取0.55m
n为桩长范围内所划分的土层数
lI为桩周第I层土的厚度
qsi为桩周第I层土摩阻力标准值，中砂取60kPa，卵石取100kPa
qP桩端天然地基土的承载力特征值，取500kPa为确保工程质量，Ra取600kN
由以上数值求得m=0.123,取m＝0.13
根据独立基础下一般不应少于4根桩的要求，共布桩556根。
4.旋喷桩施工
高压喷射注浆法的基本工艺类型有：单重管法，二重管法，三重管法和多重管法等方法，本工程采用单重管法，其施工工序为：
有关工作参数：
①切削压力20MPa
②超高压硬化材料（水泥浆+水玻璃）喷射速度25l/min
③上提速度5～10m/min
我们在旋喷桩施工过程中着重控制以下几点：
①复核施工桩位，确保桩位准确；②检查其旋喷管的下放深度，当不能进入中密卵石层内0.5m时，必须采取跟管钻探引孔；③为确保旋喷桩桩径及桩身质量，要求施工单位复喷2～3次，同时检查桩孔内的浆液是否冒出，若冒出，将冒出浆液回灌到桩孔内，直到桩孔内的浆液面不再下沉为止。
5.旋喷桩复合地基处理效果检测
旋喷桩施工完成后28天，成都市建筑工程质量检测测试站对该复合地基进行了静载荷试验：其检测6组试验点，3组单桩桩体载荷试验点，3组桩间复合地基载荷试验点。对单桩桩体载荷试验采用平台堆载，慢速加载法，由千斤顶反力如荷，精密百分表测量沉降。对桩间复合地基载荷试验点，采用圆形和方形承压板，由千斤顶反力加荷，精密百分表测量沉降。各检测点检测试验结果见表3：
各检测点检测试验结果
见表
根据检测结果，经旋喷桩处理后其场地复合地基承载力特征值为352kPa，单桩竖向承载力特征值为604kN，满足设计要求。
6.结语
成都地区是四川省高层建筑的汇聚地，由于川西平原地层特点，其卵石层埋藏较浅，承载力高，变形小，是良好的基础持力层。但由于卵石层的成因原因，卵石层中常夹有砂层或砂层透镜体，构成不均匀地基，承载力和压缩模量达不到设计要求，因此通常要对其软弱夹层进行加固处理。处理常用的方法有：CFG桩、注浆加固、换填法、高压旋喷法、钢管桩等。通过华西怡园项目地基软弱下卧层加固处理的实际应用，对卵石层中软弱夹层，运用高压旋喷法是较为安全经济的处理方法，且对于开挖暴露的深基坑提高施工工效具有显著的效果。
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