低能級強夯結(jié)合高壓旋噴注漿處理高填方住宅地基

石燦峰，王林強，孔凡林，劉銳

(1重慶隆鑫隆駿房地產(chǎn)開發(fā)有限公司，重慶400023；2重慶市建筑科學(xué)研究院，重慶400016；3四川蜀渝石油建筑安裝工程有限責(zé)任公司重慶分公司，重慶400058)

低能級強夯結(jié)合高壓旋噴注漿處理高填方住宅地基

石燦峰1，王林強1，孔凡林2，劉銳3

(1重慶隆鑫隆駿房地產(chǎn)開發(fā)有限公司，重慶400023；2重慶市建筑科學(xué)研究院，重慶400016；3四川蜀渝石油建筑安裝工程有限責(zé)任公司重慶分公司，重慶400058)

新建小高層住宅項目在臨近已有房屋的情況下，采用高能級強夯處理高填方地基易對已有建筑物產(chǎn)生不利影響，此時采用低能級強夯結(jié)合高壓旋噴注漿經(jīng)項目檢驗是解決此類問題的可行性方案。經(jīng)處理后的地基承載力、變形模量等參數(shù)均可滿足上部結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，其經(jīng)濟指標成倍優(yōu)于灌注樁方案。

強夯；高壓旋噴注漿；小高層住宅；高填方；地基處理

1 工程概況

某小高層住宅項目位于重慶市渝北區(qū)，由A、B、C、D四個地塊組成，其中A地塊占地面積22.2萬m2，已分期實施1.1&1.2期合計16.1萬m2，尚余6.1萬m2土地待建。該尾期工程編號為1.3&1.4期，共由13棟8～11層住宅及地下車庫組成，其中8棟住宅樓及大部分地下車庫均坐落于高填方回填區(qū)域，最大回填達52m，該地基情況較為極端。

原地基處理設(shè)計擬對A地塊全項目采用高低能級組合強夯方案并統(tǒng)一實施，但因全地塊分期實施，項目現(xiàn)場未予統(tǒng)籌考慮以致后續(xù)開發(fā)的1.3&1.4期地基并未夯實處理，現(xiàn)該期工程與已交付的1.1&1.2期房屋安全距離較小，在此情況下若仍沿襲原設(shè)計將帶來若干項目風(fēng)險。

2 地質(zhì)情況

2.1 地形地貌

擬建場地屬構(gòu)造剝蝕丘陵地貌，區(qū)內(nèi)大部分已經(jīng)人工改造挖填整平，場地北高南低，地面高程287～311m，相對高差約24m。

2.2 水文地質(zhì)

場地丘包和斜坡地段地勢高，地表水易于排泄，溝槽地帶成為地表水的匯集場所。

2.3 地層結(jié)構(gòu)

根據(jù)鉆探揭示及地質(zhì)調(diào)查，場地內(nèi)主要巖土層為第四系全新統(tǒng)人工填土層、殘坡積土，下伏侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組泥巖、砂巖。分述如下。

（1）素填土（Q4ml）：場地內(nèi)填土分期堆填，全場地填土粒徑多在100～700mm之間，部分粒徑可達1000～2000mm，開挖顯示填土內(nèi)部性狀見圖1。

圖1 開挖后顯示素填土內(nèi)部性狀

回填土經(jīng)10～25年內(nèi)部自重固結(jié)及外部應(yīng)力作用，密實度較好。根據(jù)鉆探揭露并結(jié)合觸探、剪切波及瑞雷波測試：表層填土松散-稍密，隨著深度的增加，深層填土稍密-中密；20m深度以下的填土性狀更緊密，多呈中密-密實狀。

（2）粉質(zhì)粘土（Q4el+dl）：僅在局部原始溝心鉆孔中揭露，厚度0～4.60m，一般小于1m。

（3）泥巖（J2s-Ms）：泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，局部含灰綠色砂質(zhì)團斑、條帶，局部變相為砂巖，強風(fēng)化層厚0.20～3.00m，主要分布為場地東部。

（4）砂巖（J2s-Ss）：鉆孔范圍內(nèi)與泥巖、砂巖互層狀產(chǎn)出或呈夾層狀、透鏡體，強風(fēng)化層厚0.30～1.80m，主要分布于場地西部。

2.4 持力層

根據(jù)鉆探揭露以及實地調(diào)查，回填前填料未經(jīng)顆粒分選，骨架顆粒的粒徑和含量都較高，均勻性差，填土內(nèi)部空隙較大結(jié)構(gòu)松散-稍密，根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007-2011第6.3.4條，現(xiàn)有填土不能直接作建筑基礎(chǔ)持力層。

3 地基處理方案

地基承載力設(shè)計要求：8棟住宅樓基礎(chǔ)下須不小于220kPa，車庫基礎(chǔ)下須不小于200kPa，壓縮模量均須不小于15MPa，基準機床系數(shù)須不小于2.0×104kN/m3。

項目回填區(qū)域天然地基不能滿足上述地基承載力和變形模量要求，且填土內(nèi)部孔隙較大，出現(xiàn)局部沉降變形的風(fēng)險較大，須綜合項目情況考慮地基處理措施。結(jié)合已交付的1.1&1.2期工程經(jīng)驗，該期填土地基的加固深度要求須不小于10m。

3.1 方案1：高低能級組合強夯

為了滿足地基加固深度不小于10m，原設(shè)計使用高能級強夯（夯擊能8000kN·m）進行點夯作為第一遍工序，另組合三遍低能級強夯以保證加固效果和造價合理性，其中第二遍、第三遍均使用能級降低的點夯（夯擊能4000kN·m），第四遍采用能級更低的滿夯（夯擊能1200kN·m）。該方案經(jīng)濟、高效，單位投影面積造價約70元/m2，如圖2。

圖2 高低能組合夯擊能夯點平面布置圖

已交付的1.1&1.2期應(yīng)用上述方案經(jīng)處理后檢測顯示：承載力、變形模量等各項技術(shù)指標均達到要求，房屋沉降監(jiān)測顯示沉降變形均符合規(guī)范要求。

現(xiàn)1.3&1.4期工程與已交付的1.1&1.2期安全距離較近(最近約20m)，所使用的高能強夯易使鄰近住宅裝修面層產(chǎn)生開裂風(fēng)險進而引起維權(quán)影響全項目發(fā)展，挖隔震溝等施工技術(shù)措施尚不能完全規(guī)避上述風(fēng)險。

3.2 方案2：灌注樁

直接將上部結(jié)構(gòu)荷載通過基礎(chǔ)和剛性灌注樁穿越深厚填土和較淺的粉質(zhì)粘土層，傳遞至穩(wěn)定泥巖（J2s-Ms）或砂巖（J2s-Ss）。

根據(jù)地質(zhì)詳勘報告顯示：場地巖石地形走勢呈溝槽狀，最深處樁長超過50m。根據(jù)常用的成樁工藝經(jīng)驗，擬對20m以上長度樁考慮采用長螺旋鉆孔壓灌樁或機械旋挖成孔灌注樁，對20m以下長度樁可論證后采用人工挖孔灌注樁。根據(jù)已實施的1.1&1.2期工程經(jīng)驗：由于填土塊石較多內(nèi)部孔隙較大，灌注樁漏漿的情況極為突出，為避免漏漿擬設(shè)置鋼套筒作為成樁措施，此項增加較大費用。

經(jīng)統(tǒng)計：1.3&1.4期的8棟住宅樓須共計使用灌注樁18541m (機械成孔樁須配鋼套筒作成樁措施)，該部分造價投影至單位面積約為2069元/m2,為方案1造價的29.6倍，其施工成樁工期亦較長。

3.3 方案3：低能級強夯結(jié)合高壓旋噴注漿

低能級強夯作為旋噴注漿的前處理措施，以擠密填內(nèi)部孔隙較大，點夯夯擊能為4000kN·m，夯點間距6m的正方形布置，兩遍點夯一遍滿夯，滿夯夯擊能為1200kN·m。

完成低能級強夯后，采用雙管法旋噴高壓注漿法對基底以下1～11m共10m范圍的土層進行加固，最終形成復(fù)合地基，使旋噴樁和樁間土共同承擔(dān)上部荷載。旋噴樁樁徑擬采用0.8m，樁長10m，樁間距為2m（實驗區(qū)A2棟住宅樓為1.5m），其中住宅樓區(qū)域為三角形梅花狀或正方形布置，車庫區(qū)域為正方形布置，設(shè)置范圍為建筑最外排基礎(chǔ)外延一排樁形成的輪廓內(nèi)，如圖3所示。

圖3 A2棟住宅高壓旋噴注漿平面布置圖

該方案須采用筏板基礎(chǔ)，基礎(chǔ)與復(fù)合地基之間設(shè)置變形協(xié)調(diào)過渡層（換填加筋土墊層）：擬采用砂夾石換填墊層（碎石70%，中砂30%），碎石最大粒徑不大于50mm，內(nèi)設(shè)二層土工格柵進行加筋。土工格柵雙向強度不低于80kN/m，鋪設(shè)范圍為建筑基礎(chǔ)邊緣外延0.5～1m形成的輪廓內(nèi)。

經(jīng)統(tǒng)計：1.3&1.4期的8棟住宅樓采用方案3的單位面積投影造價約為960元/m2,不到方案2單位造價的一半。綜合地下車庫部分及全地塊方案3的單位面積投影造價約為800元/m2,全場地預(yù)估比方案2節(jié)約造價約2500萬元。

4 地基處理設(shè)計

旋噴注漿復(fù)合地基承載力確定方式按《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》JGJ79-2012[1]公式7.1.5-2確定：

對于新型“被XX”結(jié)構(gòu)中“被”的歸屬問題各家說法不一，主要有助詞/助動詞說、否定標記說、類詞綴說、副詞說。除副詞說認為“被”是實詞外，其他幾種說法都認為“被”是虛化程度較高的成分。

fspk=λmRa/Ap+β（1-m）fsk

fspk-復(fù)合地基承載力特征值（kPa）；

m-面積置換率，邊長2m等邊三角形布樁，de=1.05s=2.1m，m=(d/de)2=0.145；

Ra-單樁豎向承載力特征值（kN），預(yù)估水泥土單軸抗壓強度為5.0MPa＞4λRa/Ap=4.8MPa滿足要求；

β-樁間土承載力發(fā)揮系數(shù)；

Ra=upqsili+αpqpAp=2.512m×20kPa×10m+200kPa×0.5m2= 502kN+100kN=602kN。

說明：樁的極限側(cè)阻力標準值按稍密粉砂取40kPa

Ra/Ap=1.2MPa；

λ-單樁承載力發(fā)揮系數(shù)，按重慶本地經(jīng)驗取1.0；

β-樁間土承載力折減系數(shù)，按重慶本地經(jīng)驗取0.5；

fsk-處理后樁間土承載力特征值（kPa）,按《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》JGJ79-2012第7.1.5條取天然地基承載力特征值160kPa；

fspk=1.0×0.145×1200kPa+0.5×(1-0.145)×160kPa=242kPa＞220kPa（滿足上部結(jié)構(gòu)設(shè)計要求）；

旋噴樁復(fù)合地基壓縮模量按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007-2011第7.2.12條確定：

Esp=ξEs

ξ=fspk/fak

Esp=(242kPa/160kPa)×13MPa=19.6MPa＞15MPa

滿足上部結(jié)構(gòu)設(shè)計要求。

5 旋噴注漿施工

施工前應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境和地下埋設(shè)物的位置等情況，復(fù)核高壓噴射注漿的設(shè)計孔位。高壓旋噴注樁的施工參數(shù)：采用雙管法的高壓水泥漿壓力大于20MPa，流量大于30L/min，氣流壓力0.7MPa[2-3]，提升速度為0.1～0.2m/min，根據(jù)現(xiàn)場實際情況可在該范圍內(nèi)作相應(yīng)調(diào)整。高壓噴射注漿采用強度等級為P.O. 32.5級的普通硅酸鹽水泥，根據(jù)需要可加入適量的外加劑及摻合料。外加劑和摻合料的用量應(yīng)通過試驗確定。水泥漿液的水灰比為1.0。噴射孔與高壓注漿泵的距離小于50m。鉆孔的位置與設(shè)計位置的偏差不得大于50 mm[3]。垂直度偏差不大于1%。實際孔位、孔深和每個鉆孔內(nèi)的地下障礙物、洞穴、涌水、漏水及巖土工程勘察報告不符等情況均應(yīng)詳細記錄。當噴射注漿管貫入土中，噴嘴達到設(shè)計標高時，即可噴射注漿。在噴射注漿參數(shù)達到規(guī)定值后，隨即按旋噴的工藝要求提升噴射管，由下而上旋轉(zhuǎn)噴射注漿。噴射管分段提升的搭接長度不得小于100mm。在高壓噴射注漿過程中出現(xiàn)壓力驟然下降、上升或冒漿異常時，應(yīng)查明原因并及時采取措施。高壓噴射注漿完畢應(yīng)迅速拔出噴射管。為防止?jié){液凝固收縮影響樁頂高程，必要時可在原孔位采用冒漿回灌或第二次注漿等措施。施工中應(yīng)做好泥漿處理，及時將泥漿運出。

6 地基處理檢測

地基處理相關(guān)檢測內(nèi)容執(zhí)行重慶市《建筑地基基礎(chǔ)檢測技術(shù)規(guī)范》DBJ50/T-136-2012[4]和《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》JGJ79-2012[1]相關(guān)要求，其中旋噴樁復(fù)合地基承載力、壓縮模量、基準機床系數(shù)檢測：采用復(fù)合地基淺層平板荷載試驗，檢測數(shù)量為38個點，其中住宅樓26個（其中包含A2棟試驗區(qū)3個點），其它區(qū)域12個。旋噴樁樁體質(zhì)量及樁長檢測：采用鉆芯法檢測，檢測數(shù)量為80個點，其中住宅樓40個，其它區(qū)域40個。旋噴樁頂褥墊層實度檢測：采用大體積干密度法，檢測數(shù)量為180個點，檢驗應(yīng)分層進行，其中8棟住宅樓褥墊層厚度1m，其它區(qū)域基礎(chǔ)下褥墊層厚度0.3m。

現(xiàn)已施工完成的A1、A2棟住宅樓及鄰近車庫經(jīng)處理后地基經(jīng)檢測上述相關(guān)技術(shù)參數(shù)均滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計所提要求，且目前監(jiān)測到的最大總沉降位移值均小于20mm，可見沉降量尚偏于安全。

7 結(jié)語

低能級強夯結(jié)合高壓旋噴注漿技術(shù)可有效解決塊石高填方素地基上的地基處理問題，所達到的強度能為小高層、車庫及別墅等較低樓層項目提供滿足要求的地基承載能力及變形模量，經(jīng)濟指標相比灌注樁優(yōu)勢較為明顯，相對于高能級強夯不會造成較大程度的擾民及引發(fā)臨近樓宇裝飾面層開裂。低能級強夯結(jié)合高壓旋噴注漿技術(shù)施工工藝成熟，可以達到較好的處理效果。

低能級強夯結(jié)合高壓旋噴注漿處理后復(fù)合地基在建筑主體結(jié)構(gòu)施工期間和竣工以后2年內(nèi)均應(yīng)進行變形監(jiān)測，變形監(jiān)測須滿足國家相關(guān)規(guī)范要求。

[1]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.JGJ79-2012建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[2]陳榮別.高壓噴射注漿法在高層建筑地基處理中的應(yīng)用[J].福建建設(shè)科技,2005（6）：7.

[3]余宇，向仍勇.強夯與注漿結(jié)合在山區(qū)高填方工程地基中的應(yīng)用[J].建筑節(jié)能,2016（3）：135.

[4]重慶市建筑科學(xué)研究院.DBJ50/T-136-2012建筑地基基礎(chǔ)檢測技術(shù)規(guī)范[S].重慶：重慶市城鄉(xiāng)建設(shè)委員會，2012.

責(zé)任編輯:孫蘇,李紅

Application of Combined Technique of Low-energy Dynamic Compaction and High Pressure Jet Grouting in Ground Treatment of High Embankment Residence

For newly-built medium high-rise residence adjacent to some existing buildings,high-energy dynamic compaction would easily damage the existing buildings,so low-energy dynamic compaction and high pressure jet grouting would be a feasible solution.The parameters like bearing capacity and deformation modulus can meet the design requirements of the superstructure after treatment,and the economic index greatly outshines other solutions.

dynamic compaction;high pressure jet grouting;medium high-rise building;high embankment;ground treatment

TU473

A

1671-9107（2017）09-0043-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2017.09.043

2017-04-11

石燦峰(1981-)，男，重慶人，研究生，工程師，主要從事巖土、結(jié)構(gòu)工程等領(lǐng)域的設(shè)計及管理工作。