高壓旋噴樁在行走式塔吊基礎加固中的應用

上海市浦東新區(qū)建設（集團）有限公司 上海 200136

1 工程概況

背景工程位于軟土地區(qū)，擬建建筑為地上5 層鋼結構綜合樓，平面呈L形，高度23.4 m；為滿足施工吊裝要求，需采用1 臺行走式塔吊，塔吊高度35.6 m，臂長40 m，輪距6 m×6 m，最大起重力矩2 944 kN·m，最大輪壓值950 kN（非工作狀態(tài)），塔吊平面布置如圖1所示。

圖1 塔吊平面布置

2 地基反力計算及地基處理方案

施工設計中的塔吊基礎采用2 道長27 m的地基梁，梁高1.5 m，翼緣寬2.5 m，埋深1.3 m，塔吊的運行范圍為距離地基梁兩端各1.5 m位置處。我們根據塔吊位于地基梁的端部及中部2 種工況，分別對地基梁下方土反力情況進行計算，彈性地基基床反力系數取為10 000 kN/m3，荷載組合為1.0恒+1.0活。

根據計算，地基梁邊緣處在荷載標準組合作用下的最大基底壓力值約為111.4+1.3×20=137.4 kPa，大于②層粉質黏土經修正后的地基承載力特征值（85 kPa），故需要對地基進行加固處理。

選擇高壓旋噴樁法進行地基處理，旋噴樁Φ600 mm，根據基底壓力分布規(guī)律，高壓旋噴樁采用兩端密、中間疏的布置原則，樁端進入⑤層黏土層，樁頂至基礎底之間設置褥墊層。采用高壓旋噴樁加固處理的塔吊地基基礎平面如圖2所示。

圖2 塔吊基礎平面

圖3 塔吊基礎剖面

3 高壓旋噴樁復合地基計算[1-8]

3.1 單樁豎向承載力特征值估算

根據《建筑地基處理技術規(guī)范》JGJ 79—2012第7.1.5-3條對單樁豎向承載力估算如下：

3.2 樁間距驗算

按剖面圖中所示做法，地基梁端部位置處在荷載標準組合作用下的最大基底壓力值為：

故要求復合地基承載力特征值滿足：

取fspk=147 kPa，根據《建筑地基處理技術規(guī)范》JGJ 79-2012第7.1.5-2條進行估算，取單樁承載力發(fā)揮系數λ=0.8，樁間土承載力發(fā)揮系數β=0.8，樁頂處②層土體地基承載力特征值為85 kPa，則高壓旋噴樁的面積置換率為：

樁的布置如圖2所示，樁橫向布置的中心間距為1.2 m，縱向布置的中心間距為1.0 m，有：

滿足要求。

3.3 地基沉降及軟弱下臥層驗算

地基梁的邊緣1.5 m梁段在不考慮地基加固的情況下，最終沉降量計算值為39.9 mm，而接下來參考吊車梁的撓度限值要求，在假設另一端無沉降的前提下，此沉降端的沉降值小于規(guī)范要求的80 mm的計算值，因此可以判定滿足要求。

軟弱下臥層驗算亦滿足要求，驗算過程略。

4 高壓旋噴樁施工

4.1 工藝流程

場地平整→樁定位→機具就位→貫入噴射管→試噴射→噴射注漿→拔管和沖洗

4.2 材料及技術控制

采用P.O 42.5水泥，單管噴射高壓泥漿泵注漿壓力不應低于25 MPa，氣流壓力大于0.7 MPa，旋噴鉆機旋轉速度10～20 r/min，提升速度10～20 cm/min，單管噴射水泥漿水灰比采用0.67～1。

5 成樁質量及承載力檢驗

5.1 成樁質量檢驗

在成樁28 d后，對樁徑進行開挖檢查，旋噴樁的最小直徑＞0.6 m，滿足設計要求；

選取不同位置的6 根樁取芯進行樁身抗壓強度檢測，其抗壓強度平均值fcu在2.4～2.8 MPa之間，大于理論計算值的2.18 MPa，滿足《建筑地基處理技術規(guī)范》JGJ 79—2012第7.1.6條的要求。

5.2 復合地基及單樁靜載荷試驗

根據規(guī)范要求，取3 處試驗點進行復合地基靜載荷試驗，承壓板面積為1.2 m×1.0 m，加載至150 kPa時，承壓板沉降量均在5 mm以內，滿足要求。

另取2 根樁進行單樁靜載荷試驗，單樁承載力滿足設計要求。

6 效果分析

行走式塔吊兩側輪壓大，且不均勻，若地基土承載力低、壓縮性高，則易出現較大的沉降變形，對塔吊結構的穩(wěn)定性造成影響。

在軟土地區(qū)，天然地基不能滿足要求，必須進行處理。通過采用高壓旋噴樁的方式進行地基處理，提高了地基承載力，大幅減小了基礎尺寸，有效地控制了基礎沉降，且通過兩端密、中間疏的布樁方式，進一步節(jié)約了成本，達到了較好的經濟效果。根據對實際成樁的檢測結果，采用高壓旋噴樁的地基處理方式可以有效提高地基承載力、控制地基沉降。

目前，本工程已施工完畢，行走式塔吊在安裝及運行期間未出現任何不良問題，且使用效果良好，說明采用高壓旋噴樁的方式對行走式塔吊地基基礎進行加固處理是合理可行的。