成都地區(qū)高壓旋噴樁設(shè)計(jì)中兩個(gè)參數(shù)取值探討

閆北京 鄭世隆

成都地區(qū)高壓旋噴樁設(shè)計(jì)中兩個(gè)參數(shù)取值探討

閆北京 鄭世隆

（成都四海巖土工程有限公司 四川成都 610017）

因成都地區(qū)地層特點(diǎn)，旋噴樁復(fù)合地基被廣泛應(yīng)用于高層建筑地基加固中。對(duì)于高壓旋噴樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)中。樁身強(qiáng)度和樁端阻力特征值是影響旋噴樁單樁承載力的重要因素。根據(jù)旋噴樁復(fù)合地基實(shí)踐中的體會(huì)，對(duì)旋噴樁樁身強(qiáng)度和樁端阻力特征值兩個(gè)參數(shù)取值進(jìn)行討論。通過分析，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)了卵石層中旋噴樁復(fù)合地基的特殊性，并給出上述兩參數(shù)取值的建議。

高壓旋噴樁；設(shè)計(jì)；樁身強(qiáng)度；樁端阻力特征值

1 前言

JGJ79-2012《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》規(guī)定:高壓旋噴樁適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、流塑、軟塑或可塑黏性土、粉土、砂土、黃土、素填土和碎石土等地基。但根據(jù)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定來看，高壓旋噴樁復(fù)合地基為半剛性復(fù)合地基，計(jì)算模式按淺基礎(chǔ)計(jì)算。而成都卵石地基為粗粒土，形成樁身強(qiáng)度較高，為半剛性～剛性樁復(fù)合地基。旋噴樁單樁承載力由樁身強(qiáng)度和樁端端阻力特征值決定。因計(jì)算模式不同，樁身強(qiáng)度及樁端端阻力特征值的取值則不同。深入研究和分析上述兩參數(shù)的取值及方法對(duì)旋噴樁在卵石土中的應(yīng)用,無疑是十分有益的。

1.1 成都地區(qū)卵石層地層的特點(diǎn)

成都地區(qū)位于川西平原的中部，卵石層主要分布在河漫灘及三級(jí)階地。厚度變化明顯：西部厚，東部薄，一般厚度為15～35m，西北郊厚度可達(dá)60m以上。該層具有分布廣、厚度大、地基承載力高、變形模量高、分布不均勻等特點(diǎn)。

卵石層中常分布砂層或砂層透鏡體分布等軟弱夾層。該軟弱夾層主要有兩類：一類是在卵石層頂部附近，埋藏深度4～8m，為飽和狀的中砂、細(xì)砂及部分砂夾礫(卵)石。這一類軟弱夾層并不是普遍存在，有的建筑場地缺失；另一類是卵石層中的軟弱夾層，為細(xì)砂、中砂、粗砂，砂夾卵礫石、礫石等透鏡體或似層狀?yuàn)A層，厚度0．5～3．0m，一般埋深8～18m之間，普遍分布于卵石層中。

在一、二級(jí)階地地區(qū)，成都地區(qū)卵石層埋藏較淺，常作為筏板基礎(chǔ)的持力層；但由于卵石層中常分布砂層或砂層透鏡體分布等軟弱夾層，承載力和壓縮模量常達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，通常要對(duì)其進(jìn)行加固處理。

1.2 成都地區(qū)高壓旋噴樁基本情況

成都地區(qū)高壓旋噴樁通常用于處理卵石層中的軟弱夾層。成樁一般采用單管法，樁徑一般可達(dá)450-550mm左右。引孔方式為SH30型或MG90型鉆機(jī)成孔。單樁承載力可達(dá)到范圍值為400-600kN，加固后復(fù)合地基承載力特征值可達(dá)400～650kPa，變形模量可達(dá)25～60MPa。

2 樁身強(qiáng)度

由于原位土是高壓旋噴樁樁體材料的組成部分。樁體的強(qiáng)度與原位土質(zhì)密切相關(guān)。不同土質(zhì)物理力學(xué)指標(biāo)不同，樁身強(qiáng)度差別也很大。通常情況下旋噴樁具有樁身強(qiáng)度低和樁身強(qiáng)度不均兩大特點(diǎn)。

《水電水利工程高壓噴射灌漿技術(shù)規(guī)范》（DL/T5200-2004）中高噴墻墻體性能指標(biāo)可知：粉土層中凝結(jié)體抗壓強(qiáng)度R28=0.5～3.0MPa，砂土層中凝結(jié)體抗壓強(qiáng)度R28=1.5～5.0MPa，卵（碎）石層中凝結(jié)體抗壓強(qiáng)度R28=3.0～10.0MPa，礫石層中凝結(jié)體抗壓強(qiáng)度R28=3.0～12.0MPa。（凝結(jié)體抗壓強(qiáng)度指標(biāo)為室內(nèi)試驗(yàn)指標(biāo)，單管法R取高值。）《地基處理手冊(cè)》（第三版）指出：單管法在砂質(zhì)土中的加固體強(qiáng)度一般為2.0～7.0MPa，在粘性土中的加固體強(qiáng)度一般為1.5～5.0MPa?？梢娡煌翆又行龂姽探Y(jié)體強(qiáng)度的離散性較大，旋噴固結(jié)體強(qiáng)度隨土質(zhì)條件的變化依次為：粘性土＜砂層＜卵石。

成都地區(qū)采用旋噴樁處理地層大部分為卵石層及砂層。旋噴形成的固結(jié)體強(qiáng)度較一般粘性土質(zhì)偏高，樁身強(qiáng)度取值為5.0～12.0MPa。因此卵石層中旋噴樁為半剛性-剛性樁，較能充分發(fā)揮樁側(cè)及樁端阻力，使其單樁承載力較高。由于土層的橫向沉積成層性，樁身范圍內(nèi)軟弱層（如砂層、松散卵石）中形成凝結(jié)體強(qiáng)度對(duì)樁身強(qiáng)度起控制作用。

3 樁端阻力特征值

3.1 樁端阻力產(chǎn)生的條件

大量研究表明：樁體剛度對(duì)復(fù)合地基的承載特性有重要影響，主要是由于樁側(cè)阻力、端阻力發(fā)揮是有條件。樁側(cè)摩阻力的發(fā)揮依靠在荷載作用下樁和樁間土存在相對(duì)位移趨勢或產(chǎn)生相對(duì)位移。樁端端阻力的發(fā)揮則依靠樁端向下移動(dòng)或存在位移趨勢，否則端阻力等于零。在荷載作用下，樁體本身產(chǎn)生壓縮，若樁體剛度較小，壓縮量等于樁頂?shù)奈灰屏?，樁端相?duì)于周圍土體沒有相對(duì)位移產(chǎn)生而且無產(chǎn)生相對(duì)位移趨勢，則樁端端阻力等于零。

《建筑樁基技術(shù)規(guī)范應(yīng)用手冊(cè)》認(rèn)為樁應(yīng)滿足最小長徑比和樁身材料強(qiáng)度和剛度要求，樁的基本性能才能充分發(fā)揮。其建議最小長徑比為：對(duì)于上覆松散、軟弱土層情況，最小長徑比l/d宜取不小于10；對(duì)于上下土層變化較小的情況，最小長徑比宜取不小于7；樁端進(jìn)人持力層的深度不應(yīng)小于規(guī)范規(guī)定值。樁身強(qiáng)度要求：混凝土的單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值一般不宜低于16.7MPa，彈性模量不低于2.8×104MPa，即混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于C25。

3.2 不同樁體剛度復(fù)合地基特性

不同樁身剛度，復(fù)合地基中的樁、土荷載分擔(dān)比，地基中應(yīng)力最大的區(qū)域的位置不同，具體表現(xiàn)為：

（1）剛性樁復(fù)合地基中剛性樁承擔(dān)絕大部分基礎(chǔ)荷載，土所分擔(dān)的荷載份額很少。剛性樁復(fù)合地基使基底下淺層應(yīng)力向樁體集中，并通過樁向深層擴(kuò)散。應(yīng)力大部分分布于樁底部，破壞模式主要為刺入破壞。

（2）柔性樁復(fù)合地基中樁間土負(fù)擔(dān)的荷載份額較多，樁土應(yīng)力比小，地基中的主要受力區(qū)與天然地基相似，位于基礎(chǔ)底面處的延線處，且超出基礎(chǔ)寬度較多，破壞模式主要為鼓脹式破壞。

（3）半剛性樁則介于柔性樁與剛性樁之間，土的主要受力區(qū)可能在加固深度的中間，或者接近于基底或者近樁底，視樁體剛度不同而變化。破壞模式主要為鼓脹式破壞與刺入破壞，樁的剛度愈高，愈接近刺入破壞。

3.3 旋噴樁端阻的取值建議

《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2012）中單樁承載力計(jì)算公式為樁的形式,但不是按通常意義上的深基礎(chǔ)概念進(jìn)行設(shè)計(jì)，而是按淺基礎(chǔ)計(jì)算。樁端端阻力特征值qp取未經(jīng)修正的樁端地基承載力特征值。上述規(guī)定是基于高壓旋噴樁樁身強(qiáng)度低及破壞模式近于半剛性樁。

卵石層中旋噴樁樁身強(qiáng)度取值為5.0～12.0MPa，為半剛性-剛性樁，較一般土層中樁體強(qiáng)度較高。其破壞模式應(yīng)偏向于刺入式破壞。若設(shè)計(jì)時(shí)采用未經(jīng)修正的樁端地基承載力特征值作為樁端阻力，偏于保守；而不分具體情況均采用樁端阻力則是偏于冒險(xiǎn)。故卵石層中旋噴樁在保證長徑比不小于10、且樁身強(qiáng)度大于10MPa時(shí)，qp取值模式類似于樁基礎(chǔ)，取樁端阻力；樁身強(qiáng)度小于10MPa、大于5MPa）時(shí)，qp的取值模式類似于墩基礎(chǔ)，可取經(jīng)深度修正的樁端地基承載力特征值作為樁端阻力。

4 結(jié)論

（1）旋噴樁樁身強(qiáng)度的選取應(yīng)以樁身范圍內(nèi)軟弱層中凝結(jié)體強(qiáng)度為準(zhǔn)，取值可為5.0～12.0MPa。

（2）卵石層中旋噴樁在保證長徑比不小于10、且樁身強(qiáng)度大于10MPa時(shí)，qp采用樁端阻力；樁身強(qiáng)度小于10MPa、大于5MPa時(shí)，qp的取值模式類似于墩基礎(chǔ)，可取經(jīng)深度修正的樁端地基承載力特征值作為樁端阻力。

（3）進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)卵石層中旋噴樁復(fù)合地基進(jìn)行研究，積累可靠的設(shè)計(jì)、施工經(jīng)驗(yàn)。

[1]林振湖.四川地區(qū)高層建筑地基處理技術(shù)［J］.四川建筑，2002(3)：

[2]DL/T5200-2004《水電水利工程高壓噴射灌漿技術(shù)規(guī)范》［S］.

[3]龔曉南.《地基處理手冊(cè)》［M］.建筑工業(yè)出版社，2011

[4]JGJ79-2012《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》［S］.

[5]劉金礪.《建筑樁基技術(shù)規(guī)范應(yīng)用手冊(cè)》［M］.建筑工業(yè)出版社，2011

閆北京，1982年10月，男，安徽省宿州市，工程師，碩士，研究方向：巖土工程與地基基礎(chǔ)方向

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