成都地區高壓旋噴樁設計中兩個參數取值探討

閆北京 鄭世隆

成都地區高壓旋噴樁設計中兩個參數取值探討

閆北京 鄭世隆

（成都四海巖土工程有限公司 四川成都 610017）

因成都地區地層特點，旋噴樁復合地基被廣泛應用于高層建筑地基加固中。對于高壓旋噴樁復合地基設計中。樁身強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。根據旋噴樁復合地基實踐中的體會，對旋噴樁樁身強度和樁端阻力特征值兩個參數取值進行討論。通過分析，進一步認識了卵石層中旋噴樁復合地基的特殊性，并給出上述兩參數取值的建議。

高壓旋噴樁；設計；樁身強度；樁端阻力特征值

1 前言

JGJ79-2012《建筑地基處理技術規范》規定:高壓旋噴樁適用于處理淤泥、淤泥質土、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。但根據規范的有關規定來看，高壓旋噴樁復合地基為半剛性復合地基，計算模式按淺基礎計算。而成都卵石地基為粗粒土，形成樁身強度較高，為半剛性～剛性樁復合地基。旋噴樁單樁承載力由樁身強度和樁端端阻力特征值決定。因計算模式不同，樁身強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的取值及方法對旋噴樁在卵石土中的應用,無疑是十分有益的。

1.1 成都地區卵石層地層的特點

成都地區位于川西平原的中部，卵石層主要分布在河漫灘及三級階地。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。

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，為細砂、中砂、粗砂，砂夾卵礫石、礫石等透鏡體或似層狀夾層，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、二級階地地區，成都地區卵石層埋藏較淺，常作為筏板基礎的持力層；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不到設計要求，通常要對其進行加固處理。

1.2 成都地區高壓旋噴樁基本情況

成都地區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450-550mm左右。引孔方式為SH30型或MG90型鉆機成孔。單樁承載力可達到范圍值為400-600kN，加固后復合地基承載力特征值可達400～650kPa，變形模量可達25～60MPa。

2 樁身強度

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

《水電水利工程高壓噴射灌漿技術規范》（DL/T5200-2004）中高噴墻墻體性能指標可知：粉土層中凝結體抗壓強度R28=0.5～3.0MPa，砂土層中凝結體抗壓強度R28=1.5～5.0MPa，卵（碎）石層中凝結體抗壓強度R28=3.0～10.0MPa，礫石層中凝結體抗壓強度R28=3.0～12.0MPa。（凝結體抗壓強度指標為室內試驗指標，單管法R取高值。）《地基處理手冊》（第三版）指出：單管法在砂質土中的加固體強度一般為2.0～7.0MPa，在粘性土中的加固體強度一般為1.5～5.0MPa。可見同一土層中旋噴固結體強度的離散性較大，旋噴固結體強度隨土質條件的變化依次為：粘性土＜砂層＜卵石。

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

3 樁端阻力特征值

3.1 樁端阻力產生的條件

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

《建筑樁基技術規范應用手冊》認為樁應滿足最小長徑比和樁身材料強度和剛度要求，樁的基本性能才能充分發揮。其建議最小長徑比為：對于上覆松散、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；樁端進人持力層的深度不應小于規范規定值。樁身強度要求：混凝土的單軸抗壓強度標準值一般不宜低于16.7MPa，彈性模量不低于2.8×104MPa，即混凝土強度等級不低于C25。

3.2 不同樁體剛度復合地基特性

不同樁身剛度，復合地基中的樁、土荷載分擔比，地基中應力最大的區域的位置不同，具體表現為：

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

（2）柔性樁復合地基中樁間土負擔的荷載份額較多，樁土應力比小，地基中的主要受力區與天然地基相似，位于基礎底面處的延線處，且超出基礎寬度較多，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

《建筑地基處理技術規范》（JGJ79-2012）中單樁承載力計算公式為樁的形式,但不是按通常意義上的深基礎概念進行設計，而是按淺基礎計算。樁端端阻力特征值qp取未經修正的樁端地基承載力特征值。上述規定是基于高壓旋噴樁樁身強度低及破壞模式近于半剛性樁。

卵石層中旋噴樁樁身強度取值為5.0～12.0MPa，為半剛性-剛性樁，較一般土層中樁體強度較高。其破壞模式應偏向于刺入式破壞。若設計時采用未經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。故卵石層中旋噴樁在保證長徑比不小于10、且樁身強度大于10MPa時，qp取值模式類似于樁基礎，取樁端阻力；樁身強度小于10MPa、大于5MPa）時，qp的取值模式類似于墩基礎，可取經深度修正的樁端地基承載力特征值作為樁端阻力。

4 結論

（1）旋噴樁樁身強度的選取應以樁身范圍內軟弱層中凝結體強度為準，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、且樁身強度大于10MPa時，qp采用樁端阻力；樁身強度小于10MPa、大于5MPa時，qp的取值模式類似于墩基礎，可取經深度修正的樁端地基承載力特征值作為樁端阻力。

（3）進一步加強對卵石層中旋噴樁復合地基進行研究，積累可靠的設計、施工經驗。

[1]林振湖.四川地區高層建筑地基處理技術［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規范》［S］.

[3]龔曉南.《地基處理手冊》［M］.建筑工業出版社，2011

[4]JGJ79-2012《建筑地基處理技術規范》［S］.

[5]劉金礪.《建筑樁基技術規范應用手冊》［M］.建筑工業出版社，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方向

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1007-6344（2017）03-0366-01