高压旋喷桩复合地基加固处理施工图设计Word文档格式.doc
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8.5安全防护 21
20
1、工程概况
成都天府新区三怡新农村投资有限公司拟在双流县东升镇迎春小学旁兴建星空花园，该工程规划建设净用地面积为126925.64m2，规划总建筑面积为438797.9m2，由43栋电梯公寓（11～13F）及2栋商业用房（2～5F）等配套设施组成，并设1F地下车库，电梯公寓采用框剪结构、筏板基础，商业用房为框架结构,独立柱基础，场地平整标高暂定为502.95m，地下室埋深约为5.6-5.7m。
各拟建建筑物性质详见下表：
拟建物基本性质一览表
拟建建筑物名称
层数（层）
结构形势
拟采用的
基础型式
基础埋深（m）
有无地下室
±
0.00标高（m）
15#、16#、24#、32#、34#、35#、
11～13F
框剪结构
筏板基础
-5.60-5.70
无
502.95
30#、31#、36#
13F
5.60-5.70
局部1F
1#～14#、17#～23#、33#、37#～43#
1F
44#
4F
框架结构
45#
根据设计要求，本工程主楼（剪力墙结构）采用筏板基础，主楼外地下室采用柱下独立基础及墙下条基,部份筏基由于基底以下的粉土、粉质粘土、中砂、细砂和松散与稍密卵石等软弱层，不能满足设计要求，因此，要求对2#、26#、17#、27#、39#、3#、24#、42#、19#、18#、28#、40#、4#、29#、41#、5#和31#、9#、43#、33#、34#、36#、32#、11#、12#的筏基置于复合地基之上.经处理后的复合地基须满足：
复合地基fspk≥350KPa;
压缩模量Esp≥20Mpa。
为满足设计和施工工期的要求，根据成都地区地基处理经验，我公司特制定该工程高压旋喷桩复合地基处理设计。
2、设计依据
（1）《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）
（2）《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2011）
（3）《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）
（4）《四川省建筑地基基础质量检测若干规定》（修订本，2004.7.1）
（5）《四川省建筑地基基础检测技术规程》（DBJ51/T014-2013）
（6）《混凝土结构设计规范》（GB50010—2010）
（7）岩土工程勘察报告及相关图纸
3、场地工程地质条件
3.1地形地貌
拟建场地位于双流县东升镇迎春小学旁。
拟建场地地形略有起伏，实测各勘探点地面标高为497.68～501.17m，相对高差3.49m。
场地地貌单元属岷江水系Ⅱ级阶地。
3.2地层岩性结构特征
由勘察报告知，场地内地层由第四系人工填土（Q4ml）、第四系全新统冲积层粉质粘土、粉土、砂土（Q4al）及冲洪积卵石层（Q4al+pl）组成：
⑴杂填土（Q4ml）：
杂色，松散，干～稍湿。
以碎砖、瓦砾、砼块等建筑垃圾为主，偶见生活垃圾；
岩土类别为Ⅲ类（部分地段表层为砼板，岩土类别为Ⅴ类）。
该层分布于场地表层，揭示层厚0.30～2.10m。
⑵素填土（Q4ml）：
灰色、黄灰色，松散，稍湿～湿。
以粘性土为主，粉土次之，零星地段表层为杂填土或砼板（厚度一般在0.10～0.40m），零星地段夹薄层砂土,岩土类别为Ⅱ类。
该层场地内均有分布，揭示层厚0.40～3.20m，均匀性差，回填时间大于5年。
⑶粉质粘土（Q4al）：
黄褐色、黄灰色，可塑，湿。
由粘粒和粉粒组成，含少量Fe、Mn氧化物及其结核，切面稍具光泽，干强度及韧性中等；
岩土类别为Ⅰ类。
该层在场地内均有分布，与粉土层呈薄层互层，部分地段底部零星分布有黑褐色，青灰色，含腐质物，略有臭味的粉质粘土，厚度在0.2～0.4m之间。
揭示层厚0.40～4.80m。
⑷粉土（Q4al）：
灰褐色、黄色，中密，湿。
以粉粒为主，含较多粘粒及少量Fe、Mn氧化物，偶见云母片，切面无光泽，无摇振反应，干强度及韧性低；
该层在场地内广泛分布，与粉质粘土层呈薄层互层，局部地段底部为青灰色薄层细砂。
揭示层厚0.30～3.30m。
⑸细砂（Q4al）：
灰黄、青灰色，松散，湿～饱水。
主要由石英、长石等矿物组成，含较多云母片及少量粉粒，摇振反应迅速，局部夹粉土团块，岩土类别为Ⅲ类。
该层在场地内局部分布，揭示层厚0.30～2.60m。
⑹中砂（Q4al）：
褐黄、青灰，松散，湿～饱和。
主要由石英、长石等矿物组成，含较多云母片。
主要分布于卵石层底板，岩土类别为Ⅲ类，该层在场地内局部分布。
⑺卵石层（Q4al+pl）：
杂色，松散～密实，湿～饱和。
以花岗岩、石英岩、闪长岩、变质岩等硬质岩石为主，表层卵粒物多呈中等风化状态；
磨圆度较好，呈圆～亚圆形；
级配一般，粒径以20～100mm为主，最大可达200mm；
充填物以中、细砂为主，局部夹中砂层透镜体或条带，其顶界埋深介于4.20～7.20m。
根据钻探取芯观测及N120超重型动力触探测试结果，依据《成都地区建筑地基基础设计规范》（DB51/T5026—2001）的规定，本场地卵石层可分为以下四个亚层：
①松散卵石：
卵石含量50～55%，排列十分混乱，绝大部分不接触，N120击数为2～4击（修正后）。
在场地内呈条带状或透镜体分布；
岩土类别为Ⅳ类。
②稍密卵石：
卵石含量55～60%，排列混乱，大部分不接触，N120击数为4～7击（修正后）。
呈透镜体或层状分布；
③中密卵石：
卵石含量60～70%，呈交错排列，大部分接触，N120击数为7～10击（修正后）。
分布较稳定，呈层状或透镜体分布；
岩土类别为Ⅴ类。
④密实卵石：
卵石含量大于70%，呈交错排列，连续接触，N120击数大于10击（修正后）。
分布连续、稳定；
3.3水文地质条件
1.地下水类型及赋存条件
根据所搜集的水文地质资料和勘察结果显示，该场地地下水主要为赋存于砂卵石层中的孔隙型潜水，主要受大气降水及地下径流补给，并通过地下径流、蒸发等方式排泄。
场地地下水具水位埋深浅，含水层厚度大、渗透系数大，地下水丰富的特点。
2.地下水埋深及水位变化幅度
第一勘察期间（2010年09月）属丰水期。
由于施工期间连日降雨导致场地地表水丰富，局部积水深达0.5m。
勘察过程中测得场地干燥部分静止水位介于0.60～1.50m之间。
二次勘察期间（2011年01月）属枯水期，勘察期间地下水静止水位在2.5～3.5m左右。
两次勘察期间地下水静止水位高差为2.0m左右，与区域水文地质资料水位抵制资料相吻合。
场地地下水位变化幅度为1.50～2.50m，多年平均最高地下水位埋深约1.50m，相应高程497.26m。
卵石层渗透系数在18.0～22.0m/d之间，建议本场地按20.0m/d考虑。
场地地下水对砼及砼中钢筋具微腐蚀性。
3.4岩土主要物理力学指标参数
根据四川省蜀通岩土工程公司《双流星空花园场地岩土工程地勘报告（详细勘察）》（工程编号：
STK—2011—09—008，2011年3月8日）、《双流星空花园（二期）场地岩土工程地勘报告（详细勘察）》（工程编号：
STK—2011—09—，2011年04月29日）和我公司高压旋喷桩地基处理设计经验，确定土体物理力学指标参数见下表。
地基岩土主要物理力学指标参数
工程特性
岩土名称
重度
γ
（kN/m3）
压缩模量Es
（MPa）
粘聚力
C
（kPa）
内摩擦角φ（°
）
承载力
特征值fak（kPa）
高压旋喷桩端阻力特征值qp（kPa）
高压旋喷桩侧阻力特征值qs（kPa）
素填土
18.0
80
粉质粘土
19.3
4.93
27.0
14.0
140
25
粉土
19.1
4.80
17.0
11.50
110
15
细砂
19.0
4.0
100
中砂
19.2
松散卵石
21.0
180
35
稍密卵石
21.5
32
280
1000
50
中密卵石
22.5
38
580
1300
密实卵石
23.5
45
880
1800
备注：
高压旋喷参数是根据工程经验所取的值，单桩承载力以此进行估算，工程正式施工前应进行试桩以确认单桩承载力是否能达到设计要求。
4、高压旋喷设计
4.1地基加固原理
高压喷射是近十年发展起来的一项土体加固新技术，它是利用旋喷钻机将喷射注浆管置于预计的地基加固处理深度，在钻杆旋转徐徐上升时，将预先配置的浆液，用一定压力从喷嘴中喷出，冲击土体，把浆液搅拌成混合体后凝聚固结，与桩间土体及褥垫层共同作用形成具有一定强度的复合地基。
4.2复合地基设计计算
4.2.1确定桩长
STK—2011—09—，2011年04月29日）剖面图可以得知，基础基底标高深度以下存在粉土、粉质粘土、中砂、细砂和松散与稍密卵石等软弱层。
旋喷桩桩长自基底面起算至持力层（中密卵石），设计桩长包括0.5m的保护桩长以及1.0m的嵌入深度，并保证桩端稳定的持力层厚度大于4倍桩径，桩长最小不少于4.0m。
4.2.2确定桩径
根据所采用的成桩设备和结合已有施工经验，旋喷桩桩径（d）确定为500mm。
4.2.3确定桩间距、面积置换率
1、依据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）第7.1.5条与第7.1.6条公式，即
（1）
（2）
（3）
（4）
式中：
fspk为复合地基承载力特征值
fsk为处理后桩间土承载力特征值（本方案设计取140kPa）；
fcu为桩体试块（边长150mm立方体）标准养护28d的立方体抗压强度平均值，取7500kPa；
m为面积置换率；
Ra为单桩承载力标准值（kN）；
Ap为桩的平均截面积（m2），取0.196m2（桩体直径为500mm）；
β为桩间土承载力折减系数，取0.80；
up为桩的周长（m）；
n为桩长范围内所划分的土层数；
qp为桩端地基土未经修正的桩端天然地基承载力特征值（kPa），中密卵石取1300kPa；
qsi为桩侧第i层土的极限侧阻力标准值；
li为第i层土的厚度；
ap为桩端端阻力发挥系数，取1.0；
λ为单桩承载力发挥系数，取0.9；
d为桩身平均直径，取0.50m；
de为一根桩分担的处理地基面积的等效圆直径。
2、理论计算
由
（2）式得：
Ra=fcuAp/（4λ）=7500×
0.196/（4×
0.9）=408.33kN；
由（3）式得：
（1）1号车库之2#、24#、26#：
Ra=3.14×
0.5×
（1.0×
80）+1.0×
0.196×
1300=380.4kN（按24#钻孔所代表的区域考虑计算）
综合
（2）式计算结果，Ra取380kN
由
（1）式，代入fspk=350kPa，得m=0.1460
0.1460=0.502/de2，de=1.309m
桩位布置：
按正方形布桩，de=1.13s，由de=1.309m，则桩间距为s=1.16m，取s=1.10m。
（2）1号车库之17#、27#、39#、3#、42#、19#、18#、28#、40#、4#、29#、41#、5#：
（1.3×
25+0.7×
35+1.0×
80）+0.196×
1300=469.89kN（按134#钻孔所代表的区域考虑计算）
综合
（2）式计算结果，Ra取408kN
由
（1）式，代入fspk=350kPa，得m=0.1353
0.1353=0.502/de2，de=1.359m
按正方形布桩，de=1.13s，由de=1.359m，则桩间距为s=1.20m，取s=1.20m。
（3）2号车库之31#、9#、43#、33#、34#、36#、32#、11#、12#：
1300=435.35kN（按286#钻孔所代表的区域考虑计算）
各栋笩板基础实际m具体计算详见下表：
栋号
面积（m2）
桩数（根）
单桩面积（m2）
实际置换率（m）
2#、26#
859.1
746
0.19625
0.1702
3#、27#、39#
1266.5
918
0.1421
4#、28#、40#
1266.9
917
0.1419
5#、29#、41#
1264.1
921
0.1428
9#、33#、43#
1676.2
1158
0.1354
11#
826.4
572
0.1357
12#
833.7
581
0.1366
17#
831.5
578
0.1362
18#
1235.8
901
0.1429
19#
1248.6
892
0.1400
24#
1645.5
1370
0.1632
31#
1253.1
890
0.1392
32#
1202.5
844
0.1376
34#
831.4
606
36#
1200.0
852
42#
840.5
611
0.1425
（4）复合地基的承载力验算
依据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）第9.2.5条公式计算fspk:
fspk=λmRa/Ap+b（1-m）fsk
m取最小值
复合地基的承载力验算表：
区域
最小m
λ
Ra（kN）
Ap（m2）
b
fsk（kPa）
fsp（kPa）
结论
1号车库
2、24、26栋
0.9
380
0.196
0.8
378.5
>
350kPa
满足设计要求
（17#、27#、39#、3#、42#、19#、18#、28#、40#、4#、29#、41#、5#）
408
351.9
2号车库（31#、9#、43#、33#、34#、36#、32#、11#、12#）
350.5
（5）复合地基的压缩模量验算
地基处理后的变形计算应按现行的国家标准《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）的有关规定执行，复合地基的压缩模量等于该地基压缩模量ξ倍，根据区域施工及我公司经验，处理后的桩间土Es可取8.0MPa。
ξ1=fspk/fak
=350/140
=2.5
则复合地基的压缩模量Es2=2.5×
8.0=20MPa
处理后复合地基压缩模量能够满足建筑物的沉降要求；
具体的压缩模量应根据静载试验确定。
（6）桩端持力层的选择论述
本项目高压旋喷桩均采用中密卵石层位桩端持力层，如若选择稍密卵石，则桩的布设发生变化，计算如下：
以1号车库为例：
50）+1.0×
1000=274.5kN
综合
（2）式计算结果，Ra取274.5kN
由
（1）式，代入fspk=350kPa，得m=0.20
相比以中密卵石为持力层时m=0.146，此时置换率增加了37%，相对应的，旋喷桩的数量将多出37%左右，虽然单桩桩长减少，但桩的总数增多，实际上桩的总进尺基本一致。
然而由于总桩数增多，检测的数量也将相应增多，将产生一笔较大的检测费用。
所以，根据以上分析，本工程采取中密卵石位桩端持力层是适宜的。
4.2.4确定褥垫层厚度
由于高压旋喷桩复合地基是由高压旋喷桩、桩间土和褥垫层构成的一种半刚性～刚性桩复合地基，为保证高压旋喷桩与桩间土共同承担荷载，调整桩与土垂直和水平荷载的分担作用,根据有关规定，结合本场地的土体及基础的性质，高压旋喷桩施工完成后，应凿除桩顶保护桩长度部分，在桩顶铺设适宜厚度的砂卵（碎）石褥垫层。
褥垫层材料多为卵（碎）石、级配砂石、或粗砂、中砂等。
可采用人工级配卵石，卵石含量一般约为70%，最大粒径不超过30mm，亦可采用天然级配砂卵石（连砂石），但应清除其中分布较大颗粒的卵石。
褥垫层设计厚度200mm，铺设宽度应超出基础之外边线以外不少于300mm。
压实后的褥垫层厚度与虚铺厚度比不得大于0.90。
4.2.5旋喷工作量
根据北京通宸建筑设计有限责任公司成都分公司提供的《星空花园安置小区基础平面布置图》，本工程共布置高压旋喷桩13326根，总工程量约为84156.8m（以现场签证为准）。
旋喷桩平均桩长＝持力层平均埋深＋1.0m（进入中密卵石及以上持力层深度必须大于1.0m）－基础埋深＋0.5m（保护桩长）
按上式计算，预计旋喷桩工作量见下表：
预计工作量表
区段
楼号
预计平均桩长（m）
旋喷桩总长（m）
2、26
9.7
7236.2
17
7.6
4392.8
27、39、3
6.5
5967
24
4.7
6439
42
4.5
573
2578.5
19
5.9
5262.8
18
6.4
5766.4
28、40、4
6.8
6235.6
29、41、5
5986.5
合计
7816
49864.8
2号车库
31
6.7
5963
9、43、33
5.8
6716.4
34
3999.6
36
5708.4
6.2
851
5276.2
11
3374.8
12
5.6
3253.6
5510
34292
总计
13326
84156.8
4.3、复合地基检测
按《建筑地基处理技术规范》与《四川省建筑地基基础质量检测若干规定》（川建发[2004]66号）和《四川省建筑地基基础检测技术规程》（DBJ51/T014--2013）的要求，对旋喷注浆地基加固处理，应采用单桩以及复合地基静载荷试验进行检测，以评价加固后所形成复合地基的强度、变形指标；
应进行单桩与复合地基静载荷试验，检测点数量宜按单体建筑结构为单元，并各占其中总桩数的0.5%。
检测点的分布及其数量应根据规定，会同检测、建设、监理、地勘等有关单位现场确定。
检测工作应由第三方具相关检测资质单位进行，合格的检测报告即作为竣工验收的依据。
检测时间根据规范要求，静载试验须在桩身强度满足试验条件时，宜在成桩28天后进行，根据本工程的具体情况与气候条件，可考虑在旋喷施工完成14天后开始进行依次检测，应需检测、建设、监理、地勘等单位认定。
检测点数量一览表
桩数
复合地基静载试验点数
单桩静载试验点数
29
46
69
47
58
43
30
4.4、沉降监测
4.4.1.建筑物施工期间和完工一定时间内应按规定进行基础和建筑物变形监测,直至稳定为止；
4.4.2.根据建筑物重要性需要,应对复合地基的变形进行监测,并制定专项监测方案.
4.5、附加说明
4.5.1.本设计32#栋设计依据的是《双流星空花园地上部分结构施工图》（电子版,2010年10月）,33#、34#设计依据的是《双流星空花园拼接基础图》（电子版,2010年10月）
4.5.2.当本设计与基础设计施工图出现差异时,应协同结构设计人员和岩土设计人员共同商定;
4.5.3.施工时对基底以下的粉质粘土、粉土层先采取取土成孔（直径500mm）、再以5-40级配的砂卵石回填置换措施后，再用钻机造孔旋喷处理，以保证桩的直径和桩体强度满足之要求。
4.5.4.本设计未尽事宜，须符合相关规范规程之要求。
5、高压旋喷施工
根据施工图纸要求，现采用新二管法高压喷射是以大于25Mpa的高压水泥浆射流通过Φ1.9mm的喷嘴喷出，水泥浆射流四周以压缩空气加以保护，随着喷管的旋转与提升，高压水泥浆射流冲切破坏土体，同时浆射流的能量较大，将水泥浆与粘土掺搅形
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