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【摘 要】主体工程施工期间，通过旋喷桩桩位平面布置图，局部地段有所调整，沉降观测，满足了设计要求，保证了基坑周边建筑安全和主体建筑的施工进度，达到了预期效果，且综合经济效益显著。
【关键词】工程概况；地质条件；地基处理方案设计；效果分析
The high pressure spray stake in the application in the some engineering
Li Hua-ping,Yuan Kun-de,Wang Da-jun
(China petroleum chuangqing drill to explore engineering limited company Chengdu Sichuang 610051)
【Abstract】Corpus engineering construction period, spray a stake flat surface to arrange diagram through, part the district have adjust, sink to decline to prognosticate, satisfy design request, assurance Ji pit periphery building safety and corpus building of construction progress, come to an expectation effect, and comprehensive economy performance obvious.
【Key words】Engineering general situation;Geology condition;Foundation processing project design;Effect analysis
1. 工程概况
某工程地位于成都市建设北路与猛追湾街交叉处，交通便利。规划总建筑面积约6.47万平方米。总高108米，设2层地下室。由于场地基础下存在砂层或软弱下卧层承载能力较低，不宜直接作为基础持力层，因此需要对其基进行加固处理。综合经济各方面研究后采用高压旋喷处理，处理后的复合地基满足承载力特征值fspk≥180KPa，压缩模量ESP≥24MPa。
2. 场地工程地质条件
基坑开挖至设计基底标高后，岩土工程勘察报告书可知，场地由第四系全新统冲积层（Q3al+pl）中砂、卵石组成。现分述如下：
中砂：灰色、灰黄色。系长石、石英、云母细片、岩屑及暗色矿物等颗粒组成；混少量粘粒；松散；湿～饱和；呈透镜体状分布于卵石土层顶部及中部；最大厚度约2.2m。
卵石：灰色、灰白色。卵石成分系岩浆岩及变质岩类岩石组成；多呈圆形～亚圆形；一般粒径3～8cm，部分粒径大于15cm；充填物以砂土为主，混少量砾石、粘粒，含量约15～45%。以弱风化为主。饱和。卵石层顶板埋深4.7～9.3m。根据卵石土层的密实程度、充填物含量等的差异，按《成都地区建筑地基基础设计规范》可将其划分为松散卵石、稍密卵石、中密卵石和密实卵石四个亚层。
3.地基处理方案设计
3.1 高压旋喷地基处理机理。
在超高压（22～25MPa）旋转喷射水泥浆作用下，软弱层被冲切破坏并与水泥浆原位搅拌混合，从而形成承载力高、沉降量小的混凝土桩体（直径一般在500mm左右），同时，桩间土体也被喷射的水泥浆挤密，桩体与桩间土体共同形成复合地基，从而大幅提高地基土的承载力和形变指标。
3.2 复合地基加固设计
3.2.1 设计参数及计算公式如下：
表1 地基土物理力学指标值
土名 重度γ(KN/m3) 承载力特征值fak(KPa) 压缩模量Es(MPa) 变形模量E0（MPa）
高压旋喷桩端端阻力特征值qp(KPa) 高压旋喷桩周侧阻力特征值qsi(KPa)
砂 19.5 110 9.0 25
松散卵石 20.0 180 16.0 14.0 40
稍密卵石 21.0 320 24.0 20.0 55
中密卵石 22.0 580 38.0 30.0 580 65
密实卵石 23.0 900 52.0 40.0 900 75
旋喷桩径0.40m，旋喷桩长计算如下：
根据公式：Ra=ηfcu Ap（1）
Ra=UpΣli qsi+Ap qp （2）
fspk=m(Ra/Ap)+β(1-m)fsk （3）
m=d2/de2 （4）
Esp=ζ·Es（5）
式中:
fspk——复合地基承载力特征值，设计要求≥180 KPa；
fsk——桩间土天然地基承载力特征值，勘察钻孔17#取综合值120 KPa；
Ap——桩的平均截面积，0.126m2；
Up——桩周长m；
m——面积置换率；
β——桩间天然地基土承载力折减系数，取0.5；
Ra——单桩竖向承载力特征值可按公式（1）、（2）计算，取其较小值；
η——桩身强度折减系数，可取0.33；
fcu——与旋喷桩桩身水泥土配合比相同的室内加固土试块（边长70.7mm的立方体）的立方体抗压强度平均值，取10000KPa；
li——桩周第i层土的厚度；
qp——桩端地基承载力特征值，取密实卵石qp=580KPa；
qsi——桩周第i层土的侧阻力特征值，见表1。
Esp——复合地基压缩模量；
ζ=fspk/ fsk
Es —各土层地基压缩模量，取Es=16MPa（由于该场地软弱砂层承透镜体在基础标高处，主要分布松散与稍密卵石）
3.2.2 复合地基处理设计计算。
根据岩土工程勘察报告及现场开挖、探坑、钎探情况及结合设计基底标高，选最不利ZK17#钻孔为计算模型进行计算
3.2.2.1 以17#钻孔为不利地段计算。
本工程±0.00=503.2m，开挖基底标高489.07～490.5m。选不利地段，取钻孔ZK17#地层进行设计计算，桩顶标高为490.10m（基底下C15垫层0.1m，褥垫层0.3m），桩端（计算按中密卵石层计算）进入中密卵石层不小于0.4m），桩间土天然地基承载力特征值取综合值fsk =120 KPa，桩周土为砂(qs=25KPa，L=2.3m)、松散卵石(qs=40KPa，L=0.4m)、稍密卵石(qs=55KPa，L=0.6m)、中密卵石(qs=65KPa，L=1.0m)，中密卵石(qs=65KPa，L=0.4m)、桩端土qp =580KPa，桩长4.8m。
3.2.2.2 复合地基压缩模量。
Esp=ζ·Es= (fspk/ fsk)×Es
则：fspk=（ Esp/ Es）×fsk=（24/16）×120=180KPa 满足设计要求。
3.2.2.3 桩间距计算。
经计算，Ra取值：
由（1）计算：Ra1=0.33× 10000×0.16=528KN；
由（2）计算：Ra2=3.14×0.2×（2.3×25+0.4×40+0.6×55+1.0×65+0.4×65）+0.126×580=504.8KN；取Ra=320.9KN
取小值Ra2代入（3）式，
由公式（3）计算如下：
180=m×320.9/0.126+0.5×(1-m)×120
m=0.0481
根据m＝d2/de2，d为旋喷桩直径，取0.4m，则每根旋喷桩分担的处理地基面积的等效圆直径de＝1.82m。旋喷桩若按正方形网格布置，根据公式de＝1.13S，得桩间距S＝1.82/1.13＝1.61m，即S≤1.61m。
3.2.2.4 布桩方案。
旋喷桩加固范围为细砂及松散卵石分布范围或软弱下卧层。按照规范要求，在确保旋喷桩面积置换率不低于设计值4.81%的前提下将桩位均匀布置到基础下。布桩间距按S=1.50m设计，正方形网格布置。具体桩位分布情况详见“旋喷桩桩位平面布置图，局部地段有所调整”。桩底进入下卧中密卵石层不少于1倍桩径，即0.4m。本区域共布置旋喷桩1969根。（见表2） 。
表2
基础形式 宽度（m） 布桩形式 桩间距(m) 置换率（%）
梁板基础 正方形 1.5 5.57
3.3.4 褥垫层设计。
为保证旋喷桩与桩间土协同作用，调整桩与土垂直、水平荷载应力比，应在基础下铺设一定厚度的褥垫层，对本工程而言，设计褥垫层厚度为300mm；褥垫层材料宜用级配中粗砂、卵石，卵石最大粒径5cm，要求压（夯）实后的褥垫层厚度与虚铺厚度之比不得大于0.9。
4. 效果分析
目前该工程主体封顶，主体工程施工期间，通过沉降观测，满足了设计要求，保证了基坑周边建筑安全和主体建筑的施工进度，达到了预期效果，且综合经济效益显著。
［文章编号］1619-2737（2010）11-16-238
【关键词】工程概况；地质条件；地基处理方案设计；效果分析
The high pressure spray stake in the application in the some engineering
Li Hua-ping,Yuan Kun-de,Wang Da-jun
(China petroleum chuangqing drill to explore engineering limited company Chengdu Sichuang 610051)
【Abstract】Corpus engineering construction period, spray a stake flat surface to arrange diagram through, part the district have adjust, sink to decline to prognosticate, satisfy design request, assurance Ji pit periphery building safety and corpus building of construction progress, come to an expectation effect, and comprehensive economy performance obvious.
【Key words】Engineering general situation;Geology condition;Foundation processing project design;Effect analysis
1. 工程概况
某工程地位于成都市建设北路与猛追湾街交叉处，交通便利。规划总建筑面积约6.47万平方米。总高108米，设2层地下室。由于场地基础下存在砂层或软弱下卧层承载能力较低，不宜直接作为基础持力层，因此需要对其基进行加固处理。综合经济各方面研究后采用高压旋喷处理，处理后的复合地基满足承载力特征值fspk≥180KPa，压缩模量ESP≥24MPa。
2. 场地工程地质条件
基坑开挖至设计基底标高后，岩土工程勘察报告书可知，场地由第四系全新统冲积层（Q3al+pl）中砂、卵石组成。现分述如下：
中砂：灰色、灰黄色。系长石、石英、云母细片、岩屑及暗色矿物等颗粒组成；混少量粘粒；松散；湿～饱和；呈透镜体状分布于卵石土层顶部及中部；最大厚度约2.2m。
卵石：灰色、灰白色。卵石成分系岩浆岩及变质岩类岩石组成；多呈圆形～亚圆形；一般粒径3～8cm，部分粒径大于15cm；充填物以砂土为主，混少量砾石、粘粒，含量约15～45%。以弱风化为主。饱和。卵石层顶板埋深4.7～9.3m。根据卵石土层的密实程度、充填物含量等的差异，按《成都地区建筑地基基础设计规范》可将其划分为松散卵石、稍密卵石、中密卵石和密实卵石四个亚层。
3.地基处理方案设计
3.1 高压旋喷地基处理机理。
在超高压（22～25MPa）旋转喷射水泥浆作用下，软弱层被冲切破坏并与水泥浆原位搅拌混合，从而形成承载力高、沉降量小的混凝土桩体（直径一般在500mm左右），同时，桩间土体也被喷射的水泥浆挤密，桩体与桩间土体共同形成复合地基，从而大幅提高地基土的承载力和形变指标。
3.2 复合地基加固设计
3.2.1 设计参数及计算公式如下：
表1 地基土物理力学指标值
土名 重度γ(KN/m3) 承载力特征值fak(KPa) 压缩模量Es(MPa) 变形模量E0（MPa）
高压旋喷桩端端阻力特征值qp(KPa) 高压旋喷桩周侧阻力特征值qsi(KPa)
砂 19.5 110 9.0 25
松散卵石 20.0 180 16.0 14.0 40
稍密卵石 21.0 320 24.0 20.0 55
中密卵石 22.0 580 38.0 30.0 580 65
密实卵石 23.0 900 52.0 40.0 900 75
旋喷桩径0.40m，旋喷桩长计算如下：
根据公式：Ra=ηfcu Ap（1）
Ra=UpΣli qsi+Ap qp （2）
fspk=m(Ra/Ap)+β(1-m)fsk （3）
m=d2/de2 （4）
Esp=ζ·Es（5）
式中:
fspk——复合地基承载力特征值，设计要求≥180 KPa；
fsk——桩间土天然地基承载力特征值，勘察钻孔17#取综合值120 KPa；
Ap——桩的平均截面积，0.126m2；
Up——桩周长m；
m——面积置换率；
β——桩间天然地基土承载力折减系数，取0.5；
Ra——单桩竖向承载力特征值可按公式（1）、（2）计算，取其较小值；
η——桩身强度折减系数，可取0.33；
fcu——与旋喷桩桩身水泥土配合比相同的室内加固土试块（边长70.7mm的立方体）的立方体抗压强度平均值，取10000KPa；
li——桩周第i层土的厚度；
qp——桩端地基承载力特征值，取密实卵石qp=580KPa；
qsi——桩周第i层土的侧阻力特征值，见表1。
Esp——复合地基压缩模量；
ζ=fspk/ fsk
Es —各土层地基压缩模量，取Es=16MPa（由于该场地软弱砂层承透镜体在基础标高处，主要分布松散与稍密卵石）
3.2.2 复合地基处理设计计算。
根据岩土工程勘察报告及现场开挖、探坑、钎探情况及结合设计基底标高，选最不利ZK17#钻孔为计算模型进行计算
3.2.2.1 以17#钻孔为不利地段计算。
本工程±0.00=503.2m，开挖基底标高489.07～490.5m。选不利地段，取钻孔ZK17#地层进行设计计算，桩顶标高为490.10m（基底下C15垫层0.1m，褥垫层0.3m），桩端（计算按中密卵石层计算）进入中密卵石层不小于0.4m），桩间土天然地基承载力特征值取综合值fsk =120 KPa，桩周土为砂(qs=25KPa，L=2.3m)、松散卵石(qs=40KPa，L=0.4m)、稍密卵石(qs=55KPa，L=0.6m)、中密卵石(qs=65KPa，L=1.0m)，中密卵石(qs=65KPa，L=0.4m)、桩端土qp =580KPa，桩长4.8m。
3.2.2.2 复合地基压缩模量。
Esp=ζ·Es= (fspk/ fsk)×Es
则：fspk=（ Esp/ Es）×fsk=（24/16）×120=180KPa 满足设计要求。
3.2.2.3 桩间距计算。
经计算，Ra取值：
由（1）计算：Ra1=0.33× 10000×0.16=528KN；
由（2）计算：Ra2=3.14×0.2×（2.3×25+0.4×40+0.6×55+1.0×65+0.4×65）+0.126×580=504.8KN；取Ra=320.9KN
取小值Ra2代入（3）式，
由公式（3）计算如下：
180=m×320.9/0.126+0.5×(1-m)×120
m=0.0481
根据m＝d2/de2，d为旋喷桩直径，取0.4m，则每根旋喷桩分担的处理地基面积的等效圆直径de＝1.82m。旋喷桩若按正方形网格布置，根据公式de＝1.13S，得桩间距S＝1.82/1.13＝1.61m，即S≤1.61m。
3.2.2.4 布桩方案。
旋喷桩加固范围为细砂及松散卵石分布范围或软弱下卧层。按照规范要求，在确保旋喷桩面积置换率不低于设计值4.81%的前提下将桩位均匀布置到基础下。布桩间距按S=1.50m设计，正方形网格布置。具体桩位分布情况详见“旋喷桩桩位平面布置图，局部地段有所调整”。桩底进入下卧中密卵石层不少于1倍桩径，即0.4m。本区域共布置旋喷桩1969根。（见表2） 。
表2
基础形式 宽度（m） 布桩形式 桩间距(m) 置换率（%）
梁板基础 正方形 1.5 5.57
3.3.4 褥垫层设计。
为保证旋喷桩与桩间土协同作用，调整桩与土垂直、水平荷载应力比，应在基础下铺设一定厚度的褥垫层，对本工程而言，设计褥垫层厚度为300mm；褥垫层材料宜用级配中粗砂、卵石，卵石最大粒径5cm，要求压（夯）实后的褥垫层厚度与虚铺厚度之比不得大于0.9。
4. 效果分析
目前该工程主体封顶，主体工程施工期间，通过沉降观测，满足了设计要求，保证了基坑周边建筑安全和主体建筑的施工进度，达到了预期效果，且综合经济效益显著。
［文章编号］1619-2737（2010）11-16-238