高壓旋噴樁與灌注樁復合地基在軟土地質中的應用

汪 毅 （華地設計有限公司，福建 泉州 362000）

1 工程概況

本項目位于福建省晉江市，共有5棟主樓，總建筑面積35092m2，地下1層，地上14層現澆鋼筋混凝土剪力墻結構住宅樓，地質場地類別Ⅲ類，樁基設計等級為甲級。場平地面下2.5m深處存在約20m淤泥層，基礎采用φ800mm旋挖灌注樁，樁長約35m～40m，樁端持力層為碎塊狀強風化巖，總樁數364根。從12根預選樁中確定4根樁基進行靜載試驗，分別為主樓3根，裙樓1根。

檢測情況如下：樁基設計豎向抗壓承載力極限標準值9000kN，分10級加載，4根樁基均在最后一級加荷時出現沉降超過40mm，判定項目樁基靜載試驗不滿足設計要求。按規范要求抽取37根樁基進行抽芯（包含4根靜載樁基），結果表明樁長、樁身質量、樁底進入持力層深度及沉渣厚度均滿足設計要求。

2 原因分析

①前期施工未對復雜地質進行設計試樁，沒有充分了解旋挖灌注樁在深厚淤泥地質下豎向承載力極限值，僅依據地勘資料進行樁基承載力設計。

②據施工單位反應，樁基施工到持力層常因交通管制因數無法及時澆筑，持力層長時間泡水擾動，承載力降低。

3 處理方案對比

已施工樁長樁身質量符合規范要求，從經濟性角度出發將灌注樁設計承載力特征值取Ra=4050kN保留使用。以1#號樓為例進行以下2個方案分析比較。

3.1 方案一

樁基根據降低后的設計承載力重新計算補樁，并對后期新補工程樁按規范重新檢測。處理方案詳見圖1，新增補樁12根。

3.2 方案二

樁基根據降低后的設計承載力，用高壓旋噴樁加固樁間淤泥土，考慮承臺效應的復合基樁重新計算，處理方案詳見圖2。高壓旋噴樁加固穿透淤泥層進入卵石層0.5m。加固處理范圍土層詳見下表。

高壓旋噴樁打樁豎向承載力特征值

樁身強度 Ra2=ηfcuAp=0.25×5000×3.14×0.6×0.6×0.25=353kN

綜上 R'a=min（Ra1，Ra2）=320kN

根據《建筑地基處理技術規范》高壓旋噴樁間距按1.25m等邊三角形布置，面積置換率m=0.21，樁截面積Ap=0.2826m2，高壓旋噴樁復合地基承載力為：

根據《建筑樁基技術規范》考慮承臺效應的復合基樁豎向承載力特征值：

圖1

圖2

不考慮地震作用Ra+ηcfakAc

=4050+0.14×273×15

=5076kN＞4500kN。

3.3 沉降計算

高壓旋噴樁處理方案根據盈建科軟件沉降計算，建筑整體傾斜為0.0018＜[s]=0.003，相鄰墻柱沉降差小于0.002L0，房屋沉降滿足規范要求。

4 經濟性及可行性對比

4.1 經濟性對比

以1#號為例，方案一灌注樁市場綜合單價1600元/m2，樁數12根，預估樁長27m，總造價35.7萬元；方案二高壓旋噴樁市場綜合單價250元/m2，樁數12根，預估樁長17m，總造價25.0萬元，方案二比方案一節約造價10.7萬。

從經濟性分析，高壓旋噴樁處理造價可以節約30%，整個項目約能節約81萬。

4.2 可行性對比

方案一優點：項目周邊民房多數為無樁基的多層磚砌結構，部分房屋已發生可見傾斜，民房離紅線最近位置僅有4.5m遠，采用旋挖灌注樁對周邊民房地基擾動較小。施工單位已掌握在厚淤泥條件下的灌注樁，成樁質量可靠。

缺點：部分土方已經開挖，旋挖機械再次進場難度大，單樁成樁施工速度慢，綜合加固費用較高，需要等28d對新整樁基進行樁身質量檢測及單樁承載力靜載試驗。

方案二優點:高壓旋噴樁機械所需施工場地較小，可同時多臺施工，施工速度快、效率高;利用高壓旋噴樁施工時的擴張作用產生劈裂，可增大樁周土的密實性，提高土體強度;綜合加固綜合費用低。

缺點:自身屬于復合地基，樁身強度離散性大，強度增長緩慢，需要等28d進行樁身質量檢測，復合地基承載力平板載荷試驗及單樁承載力靜載試驗。

綜上所述，最后各方采用高壓旋噴樁加固處理方案。

5 施工工藝參數確定

5.1 機械參數

雙管旋噴注漿采用參數為:鉆機提升速度V=15～25cm/min，鉆機旋轉速度n=20r/min。

5.2 注漿參數

采用42.5R水泥，水泥用量100kg/m，水灰比0.9，減水劑摻量2%，旋噴樁壓力控制在20～24MPa，空氣壓力在0.7～0.8MPa，為保證成樁質量，在底部和上部3m地方應進行復噴。

試塊 (邊長70.7mm立方體)標準養護28d齡期的立方體抗壓強度為0.518MPa，滿足設計0.5MPa要求；28d樁身質量檢測，復合地基承載力平板載荷試驗及單樁承載力靜載試驗均滿足設計要求。

6 沉降觀測

后期根據沉降觀測單體提供數據，對項目主體各個施工完成階段的沉降數據進行分析：主體封頂階段最大沉降量8.6mm，最大整體傾斜0.001，最大相鄰墻柱最大沉降差/相鄰墻柱間距L0為0.0008；主樓砌體完成階段最大沉降量14.4mm，最大整體傾斜0.0019，最大相鄰墻柱最大沉降差/相鄰墻柱間距L0為0.0012；主體外架落架階段最大沉降量16.7mm，最大整體傾斜0.002，最大相鄰墻柱最大沉降差/相鄰墻柱間距L0為0.0013，主體觀測數據均滿足設計要求。

7 結語

①對深厚淤泥樁基或地基處理方案的選擇應考慮施工方法，保證其技術可行性，對比經濟性，關注其施工周期的差異，以便于建設方進行正確的決策。

②本工程經高壓旋噴樁加固處理后，沉降觀測表明沉降滿足設計要求，該方法施工方便，經濟高效，能有效加固深厚軟土地基，處理效果基本達到預期的目標，對類似的工程事故處理有一定的借簽意義。