高压旋喷桩复合地基设计方案[第二版]

广元市利州区利元国有投资有限公司 快乐人家项目高压旋喷桩地基加固处理方案（第二版）:中国建筑西南勘察设计研究院有限公司2014年4月 1 5日广元市利州区利元国有投资有限公司快乐人家项目高压旋喷桩地基加固处理方案工程编（第二版）B13-0730号:总经理：赵翔总工程师：康景文审疋:朱丹审核：晏宾设计：王新刘小俊亚g中国建筑西南勘察设计研究院有限公司2014年4月15日1、工程概况2、场地条件2.1场地位置、地形地貌2.2地层结构及分布2.3场地水文条件3、高压旋喷桩复合地基设计3.1设计依据3.2地基加固技术要求3.3旋喷桩加固设计计算3.4旋喷桩布置3.5旋喷桩桩长3.6褥垫层3.7设计工程量3.8旋喷桩施工工艺及施工方法3.9施工控制参数4、旋喷地基加固质量检测附：高压旋喷桩桩位平面布置图-.2.-.-2-3-.6.-.-.7.-.-.7.-.7.-.-.1.4.-.16-（3张）1、工程概况广元市利州区快乐人家项目由广元市利州区利元国有投资有限公司投资建设 ，由 广元工程设计院进行建筑设计。该项目为高层商住楼小区，由18层(局部为商业裙 房)、28层等八幢高层建筑物及一幢商业用房 (含社区用房)组成。本工程需要进行 地基处理的是其中六幢，各主要拟建建筑物基本特征见表1.1。各拟建建筑物基本特征表1.1编号层数(层)建筑咼度(m)结构类型地下室层数0.00标咼(m)筏板基础基底标咼(m)筏板基础厚度(m)2号楼1854.45框剪1489.50481.051.203号楼1854.45框剪1489.50481.051.204号楼1851.45框架1490.45482.451.205号楼1851.45框架1490.45482.451.206号楼1851.45框架1490.45482.451.207号楼1851.45框架1490.45482.451.20本工程由广元工程设计院设计。基础埋深详见表1.1,要求复合地基承载力特征 值:fspk 510kPa。根据快乐人家岩土工程勘察报告和设计要求，该场地2、3、4、 5、6、7主楼筏板基础范围内基底以下粉砂、砂夹卵石、稍密卵石及中密卵石等地层 变形及承载力不能满足设计要求，需对该范围地基进行加固处理。我公司受建设单位委托进行该工程地基加固处理设计。根据拟建物性质、场地工程地质及水文地质条件以及四川地区地基加固处理经验，本着技术可靠、施工可行和经济合理的原则，经多方比较，我公司对该工程采用高压旋喷桩地基加固处理方案设 计。2、场地条件2.1场地位置、地形地貌拟建场地位于广元市利州区大石片区快乐村境内。广元市地处四川盆地北部边缘、川陕甘三省结合部，位于成都、西安、重庆和兰州四大西部城市之间的腹心地 带，是川陕甘毗邻地区的交通枢纽和物资集散中心，集水、陆、空于一体。宝成铁路、广旺铁路和108、212两条国道主干线在市区交汇，嘉陵江水运可直达重庆，广元 机场已建成通航，成绵广高速快捷方便。拟建场地位于嘉陵江一级支流南河I级阶地，场地大部分属居民种植用地及现状道路，地形起伏较小，勘察期间实测各勘探点孔口地面高程484.51488.57m，高差 为4.06m。场区地貌总体属构造侵蚀中低山地貌；场地微地貌单元属嘉陵江水系之南 河I级阶地，地貌类型较单一。2.2地层结构及分布根据快乐人家岩土工程勘察报告 ，勘探深度范围内地基土层依次为：第四系全 新统人工填土层（Q4ml）杂填土、第四系全新统耕植层 （Q4pd）耕土、第四系全新统 冲洪积层（Q4al+pl ）成因的砂质粉土、粉砂、细砂和卵石、侏罗系中统沙溪庙组（J2S） 泥岩。场内各岩土结构及特征从上到下为： 第四系全新统人工填土层（Q4ml）杂填土：杂色，稍湿，松散，主要由砌筑道路的砂卵石、混凝土块组成，含少 量的粉土及生活垃圾等。主要分布于现状道路处，钻探揭露厚度0.303.20m。第四系全新统耕植层（Q4pd）耕土：场地均有分布。杂色，松散状，以粉土为主，土中含少量卵石、贝壳等杂物， 土质较均匀，主要分布于居民种植用地，钻探揭露厚度0.50m。第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl）砂质粉土：褐黄色，稍湿，稍密。以粉土为主，含约1520%粘性土及少量粉砂， 土中含黑色碳质物及褐红色铁锰质氧化物斑点。土体干强度、韧性低，无光泽反应，轻度摇 振反应；场地内普遍分布，揭露厚度0.504.60m。粉砂：褐灰褐黄色，稍湿湿，松散状。系石英、长石、云母细片、岩屑及暗色矿 物等颗粒组成，呈透镜体状分布于卵石层中。该层局部分布，揭露厚度0.501.50m。细砂：褐灰褐黄色，稍湿湿，松散状。系石英、长石、云母细片、岩屑及暗色矿 物等颗粒组成，呈透镜体状分布于卵石层中，该层局部分布，揭露厚度0.502.05m。卵石：褐色，局部为棕红色，稍密中密密实，稍湿饱和，卵石主要成分 为石英砂岩、石英岩、灰岩，粒径一般2-15cm ,磨圆度较好，呈圆状、亚圆状，含漂 石，局部含少量粘土 ；充填物上部主要为粉土，下部以中细砂为主。根据超重型（N120）动力触探试验及钻探进入难易程度和取芯样充填程度，将其可分为砂夹卵石 -1、稍密卵石-2、中密卵石-3等三个亚层：砂夹卵石-1 :呈层状、似层状和透镜体分布主要分布于卵石层中 ，充填物以细 砂为主，卵石含量小于55%，排列十分混乱，绝大多数不接触，N120锤击数13击 /10cm。揭露厚度 0.20 4.00m。稍密卵石-2 :呈层状、似层状和透镜体分布于卵石层中，卵石含量约55-60%， 粒径一般2-6cm。超重型（N120）动力触探试验击数3N1206击。场地普遍分布。 揭露厚度0.404.20m。中密卵石-3 :呈层状、似层状和透镜体分布于卵石层中，卵石含量约65%，粒 径一般310cm，含漂石，超重型（N120 ）动力触探试验击数6N1200.196 = 583.45kN=0.25X7500 X0.196/0.9 = 408.33kN综合以上两种计算，并结合地区类似桩长单桩承载力载荷试验经验，取单桩承载力特征值400.0kN。根据公式 fspk 八mRApO - mfsk, fspk取 510kPa,求得2、3号楼筏板基础地基处理 m = 0.209。本工程高压旋喷桩按照等边三角形布置，根据 m=d2/de2，de=1.05s,求得 s= 1.04m (其中 d=0.50m )。按照等边三角形布桩,最小桩距取1.00m。则m=d 2/de2=0.227 (当桩按等边三角形布置时，de=1.05s ),通过公式3.3-1 :计算得fspk = 540.62kPa510kPa，满足设计对复合地基承载力要求。3.322复合土层压缩模量计算复合土层的压缩模量Espk等于桩间土各天然地基土层压缩模量 Es的Z倍，Z#spk / f skEspk = Zs(1) 粉砂层 Es取 5.20 MPa ，fspk 取 510kPa，fsk取 90.0kPa，Z屿10 / 90 = 5.67Espk= Es= 5.67 X5.20=29.5MPa。(2) 中密卵石层 Es取 37.50 MPa ，fspk 取 510kPa，fsk 取 420.0kPa，Z屿10/420 = 1.21Espk=1.21 X37.5=45.4MPa。稍密卵石层 Es取 22.50 MPa ，fspk 取 510kPa，fsk 取 280.0kPa，Z屿10/280 = 2.14Espk= Es= 2.14 X22.5=45.4MPa。3.3.3 4、5号楼复合地基计算高压旋喷桩间距计算及承载力复核计算按照最不利ZK94号钻孔计算，桩长按进入强风化泥岩考虑。土名指标j稍密卵石砂夹卵石稍密卵石中密卵石强风化泥岩土层厚度(m)2.201.500.802.80桩的侧阻力特征值 q si(kPa)45384560桩端端阻力特征值qp(kPa)600n根据公式 Ra 二 Up、，qsili qpApi =1Ra = 1.57 (2.2 M5 + 1.5 X38+ 0.8 X45+2.8 X60)+ 0.8X600 X0.196 = 659.28kNRa=0.25X7500 X0.196/0.9 = 408.33kN综合以上两种计算，并结合地区类似桩长单桩承载力载荷试验经验，取单桩承载 力特征值400.0kN。根据公式 fspk 二mRAp O-m)fsk，fspk 取 510kPa,求得4、5号楼筏板基础地基处理 m = 0.209。本工程高压旋喷桩按照等边三角形布置，根据 m=d2/de2, de=1.05s,求得 s= 1.04m (其中 d=0.50m )。按照等边三角形布桩，最小桩距取1.00m。则m=d 2/de 2=0.227 (当桩按等边三角形布置时，de=1.05s )，通过公式3.3-1 :计算得fspk = 540.62kPa510kPa,满足设计对复合地基承载力要求。复合土层压缩模量计算复合土层的压缩模量Espk等于桩间土各天然地基土层压缩模量Es的Z倍，Z#spk / f skEspk = Zs(1) 稍密卵石层 Es取 22.50 MPa ，fspk 取 510kPa，fsk 取 280.0kPa，Z屿10/280 = 1.82Espk= Zs= 1.82 X22.5=40.9MPa。(2) 砂夹卵石 Es取 16.00 MPa , fspk取 510kPa, fsk取 160.0kPa,Z屿10 /160 = 3.19E；pk= Zs= 3.19 X16.0=51.0MPa。中密卵石层 Es取 37.50 MPa , fspk取 510kPa, fsk取 420.0kPa ,Z屿10/420 = 1.21Espk= Zs= 1.21 X37.5=45.4MPa。3.3.4 6、7号楼复合地基计算高压旋喷桩间距计算及承载力复核计算按照最不利ZK120号钻孔计算，桩长按进入强风化泥岩考虑土名指标粉砂砂夹卵石中密卵石稍密卵石中密卵石强风化泥岩土层厚度(m)0.71.303.40.700.5桩的侧阻力特征值 qsi(kPa)1338604560桩端端阻力特征值qp(kPa)600n根据公式 Ra 二 Up，qsili pqpApi =1Ra = 1.57 (0.7 X13 + 1.3 X38 + 3.4 X60+0.7 X45+0.5 X60) + 0.8 X600 X0.196=555.66kN=0.25X7500 X0.196/0.9 = 408.33kN综合以上两种计算，并结合地区类似桩长单桩承载力载荷试验经验，取单桩承载力特征值400.0kN根据公式 fspk 二 mR Ap =-m)fsk , fspk 取 510kPa,求得6、7号楼筏板基础地基处理 m = 0.209。本工程高压旋喷桩按照等边三角形 布置，根据 m=d2/de2, de=1.05s,求得 s= 1.04m (其中 d=0.50m )。按照等边三角形布桩,最小桩距取1.00m。则m=d 2/de2=0.227 (当桩按等边三角形布置时,de=1.05s ),通过公式3.3-1 :计算得fspk = 540.62kPa510kPa,满足设计对复合地基承载力要求。3.342复合土层压缩模量计算复合土层的压缩模量Espk等于桩间土各天然地基土层压缩模量Es的Z倍，Z#spk / f skEspk= Zs(1) 粉砂层 Es取 5.20 MPa , fspk 取 510kPa, fsk取 90.0kPa ,Z屿10 / 90 = 5.67Espk= s= 5.67 X5.20=29.5MPa。(2) 砂夹卵石 Es取 16.00 MPa , fspk 取 510kPa , fsk 取 160.0kPa ,Z屿10 /160 = 3.19Ej5pk= ZE；= 3.19 X16=51.0MPa。(3) 中密卵石层 Es取 37.50 MPa , fspk取 510kPa , fsk取 420.0kPa ,Z屿10/420 = 1.21Espk=归=1.21 X37.5=45.4MPa。(4) 稍密卵石层 Es取 22.50 MPa , fspk取 510kPa , fsk取 280.0kPa ,Z屿10/280 = 1.82Espk= ZEs= 1.82 X22.5=40.9MPa。3.4旋喷桩布置根据设计计算得出的置换率及桩间距，结合各栋建筑基础形式，在筏板基础范围 内均匀布桩，布桩形式采用等边三角形布置，桩间间距为1.00m，局部位置布桩根据 现场基础形式有所调整。详见高压旋喷桩桩位平面布置图。3.5旋喷桩桩长高压旋喷桩以强风化泥岩为桩端持力层，桩长根据地质情况确定。根据地勘资料 揭露地层情况：旋喷桩处理深度6.108.80m，2、3号楼平均桩长约7.8m， 4、5号 楼平均桩长约7.10m，6、7号楼平均桩长约7.3m。3.6褥垫层竖向承载旋喷桩复合地基宜在基底至桩顶之间设置褥垫层。褥垫层厚度取300mm，其材料用级配砂卵石，含泥量不大于5%。褥垫层的铺设宽度宜大于基础尺 寸200mm。褥垫层需经静力压实或动力压实法(桩间土含水量较少时)压实，其夯实后的厚度与虚铺厚度之比不大于 0.9。3.7设计工程量按照高压旋喷桩桩位平面布置图和地勘资料揭露地层情况，设计工程量详见下表:工程量名称地基处理 范围(m2)褥垫层面积(m2)旋喷桩数(根)预计平均处理深度(m)预计总进尺深度(m)总桩数(根)总米数(m)2、3号楼1449.01485.517227.813431.6551341107.84、5楼1591.51653.018867.213579.26、7号楼1611.81670.719057.414097.03.8旋喷桩施工工艺及施工方法施工工艺测量放孔一采用SH-30型钻机引孔(或采用YXZ70钻机冲击引孔尸置入旋喷管- 自孔底至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。施工方法(1) 测放桩位：根据本技术方案灌浆点平面布置图，施放各旋喷桩位置。在施工 过程中，随时复核桩位，以保证桩位准确。(2) 成孔先根据现场实际地层情况，用SH-30型钻机引孔至设计深度。场地若遇有漂石，如果SH30型钻机无法引孔至设计深度，应采用YXZ70钻机引 孔至设计深度。(3) 下旋喷管：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 和钻杆接头处不松动。(4) 旋喷作业：在旋喷管放入设计深度后，在旋喷过程中控制压力(25MPa)、 转速(1620转/分)和提速(1525cm/min ),慢速提升旋喷管至桩顶。为确保复 合地基质量，在桩底和桩顶1.0m位置须复喷12次。旋喷作业完成后，须将不断冒 出地面的浆液回灌到桩孔内，直到桩孔内的浆液面不再下沉为止。桩顶浮浆及保护桩 长度约0.20.4m。(5) 旋喷桩施工完成后，整平场地，进行表面处理(包括清理桩头等)，在表面 铺设一层300mm厚的级配良好的砂卵石，碾压密实，压实后的褥垫层厚度与虚铺厚 度比不得大于0.90。旋喷桩施工关键点控制(1) 严格根据地勘报告和现场成孔情况，确保桩达到设计深度。(2) 严格控制喷射压力及旋喷管的提升速度，对桩顶和桩底1.0m深度范围内进 行复喷。3.9施工控制参数本次采用单重管法施工，其原理是高压水泥浆通过特制的钻杆，送至钻杆端部， 通过喷嘴形成喷射流，冲刷切割土体，并置换部分土体，并与部分土体混合，由此形 成具有一定强度的水泥土固结体。高压旋喷拟定参数如下：喷浆压力：25MPa提升速度：1525cm/min旋转速度：1620r/min水泥浆水灰比：1:1水泥每米使用量：约100150kg。4、旋喷地基加固质量检测在正式施工前，应按照国家相关规范和规程选取试验桩进行施工，并由建设单位委托具有资质的检测单位对试验桩进行检测，只有试验桩检测结果满足设计要求后才 能进行正式施工。旋喷桩正式施工结束28天后，应由建设单位委托具有资质的检测单位对地基加 固效果进行检测，检测应采取复合地基载荷试验和单桩载荷试验：抽取高压喷射注浆桩数的0.5%1%且不少于3点进行复合地基载荷试验；抽取高压喷射注浆桩数的 0.5%1%且不少于3点进行单桩载荷试验。经相关单位验收合格后方可进行浮土清理(褥垫层位置清理深度为基础垫层底面以下 300mm )及褥垫层施工。旋喷桩地基加固质量检测应按照四川省建筑地基基础检测技术规程(DBJ51/T014-2013)执行。