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1、土力学及岩土工程新进展浙江宁波2 0 0 4某商住楼地基加固方案的优化及实施蓝通利1 蒋樟泉2( 1 乐清市第二建筑工程公司，乐清3 2 5 6 0 0 ；2 建德市建筑设计所。建德3 1 1 6 0 0 )摘要本文通过对菜商住楼几种地基加匿方案的分折比较，确定采甩东祝搅拌桩作为本工程的地基加固方 刍，工程实践表明该工程取得了良好的技术经济效果，建筑物投人使用2 年多后情况良好。一、工程概况千岛花苑二期工程2 # 、4 8 楼位于建德市新安江镇新电路南侧，南邻新安江及金茂宾馆，东侧为千岛花苑一期1 # 、3 8 楼，西侧为简易民房。其中2 8 楼建筑面积4 2 0 0 m 2 ，为5 层加跃层
2、砖混结构；4 8 楼建筑面积4 1 8 0 m 2 ，为6 层加跃层，底层为框架结构商业用房。根据工程地质报告，场区土层可分为9 层，主要土层自上而下分述如下：层。杂填土。灰灰黄色，湿，松散稍密，局部中密；主要由块石、卵石、建筑垃圾及黏性土组成层厚0 5 4 9 m 不等，地基承载力特征值f k ；1 2 0 k P a 。层。粉质黏土夹粉土。棕黄色，局部紫红色。很湿一饱和，软塑；主要为砂岩风化后冲积形成，局部夹黏质粉土；标准贯人击数N 6 35 = 7 1 3 击，5 = 1 0 击，中等压缩性，工程性能尚好；全区分布，层顶标高3 0 8 8 - - 3 7 9 0 m ，层厚1 1 0 6
3、 0 5 m ， = 1 3 0 k P a 。夹层，砾混黏性土。棕黄色，很湿，砾石直径1 8 c r n 不等，含量4 0 6 0 ；混棕黄色黏性土，夹少量砂岩块石，工程性能较好；仅Z K 8 孔揭露，层厚2 9 m ， = 1 8 0 k P a 。1 层，粉质黏土。棕黄色，很湿饱和，软塑可塑；标准贯入击数N 6 3 5 = l O 1 l 击属中等压缩性。工程性能尚好；仅Z K 4 孔揭露，层顶标高3 0 7 4 m ，层厚4 6 0 m ，k = 1 5 0 k P a o2 层，粉质黏土夹粉土。棕黄色，很湿，可塑，局部软塑，夹粉土；标准贯人击数N 6 3 5 ； 1 1 - - 2
4、9 击。，= 1 7 击，属中等压缩性工程性能尚好；除Z K l 0 孔外全区分布，层顶标高2 7 8 3 4 7 0 m ，层厚1 1 5 1 1 3 0 m ，厂k = 1 7 5 k P a 。夹层，砂质粉土夹粉质黏土。灰色，饱和，稍密，具层状，夹粉质黏土薄层，为新安江冲积形成；标准贯入击数N 6 3 5 = 7 击，属中等压缩性。工程性能一般；2 0 楼东侧Z K 8 、Z K 9 、Z K l l 、Z K l 2 揭露，层顶标高一2 1 2 0 一2 3 0 5 r n ，层厚0 2 0 5 5 m 。层，碎石。灰黄、青灰色，稍中密，碎石直径一般2 - 1 0 c m 不等，大者达
5、1 5 c m ；成分以砂岩为主，含量5 0 7 5 ，含砂和黏性土，属低压缩性。工程性能好；仅Z K l 0 孔揭露，层顶标高一2 9 4 0 m ，层厚6 7 0 1 1 “ 1 。 = 2 0 0 k P a 。二、地基加固方案比较施工场地经开挖平整后现场地标高为2 8 楼3 3 O m ( 黄海高程) 、4 ”楼3 4 ，9 m 。由于施工场地狭窄，东面距新建千岛花苑一期约1 2 m ，南面距石坎约2 m ，西面距民房约3 4 m ，因而无2 1 2某商住楼地基加固方囊的优化度实施法采用大型机械及有震动和挤土型的桩基，现就适合本工程的几种地基加固方法进行技术经济比较。1 换土法由于层及
6、层土地基承载力偏小，换土法需将该两层土挖除，换填级配砂石。根据设计要求，基底标高2 8 楼为3 2 5 m ，4 8 楼3 4 4 m ，因此换土深度为2 ”楼1 1 5 4 7 m ，平均3 2 3 m ；4 8 楼为0 - 3 6 6 m 。平均1 6 m 。造价约2 1 万元。由于场地已开挖3 4 m ，如采用换土，两次开挖合计：2 8 楼最深处达7 7 m ，4 8 楼最深达6 5 r a ，施工的可行性不大，且造价也偏高。2 水泥搅拌桩复合地基根据地质情况，搅拌桩进入2 层土l m ，( 局部1 层土2 m ，、层土经水泥搅拌桩加固后复合地基承载力可达五；1 8 0 k P a 以上
7、。造价约1 2 1 8 万元。3 锚杆静压桩( 疏桩) 复合地基由于2 # 、4 “楼基底落在层土上，该层土天然地基承载力特征值为1 3 0 k P a 。2 “楼局部基底为层填土，由于该填土层已有十年以上，地基承载力可达1 2 0 k P a 。因此可利用天然地基的部分承载力，并利用刚性桩( 锚杆静压桩) 承担部分荷载及减少地基沉降。锚杆静压桩为逆作法施工，在主体结构施工列三层以上再进行压桩，不占用旌工工期。本工程拟采用2 0 0 r a m 2 0 0 m m 预制方桩，桩尖进入2 层土1 倍D 或进入2 层土太子1 0 m 单桩承载力可达R k = 4 0 0 k N 。假设上部荷载5
8、0 由天然地基承担，5 0 由桩承担，贝q 造价约3 1 5 万元。由于基础面积减少，基础混凝造价可比方案1 、2 减少约5 万元。几种方案技术经济比较见表1 所示。根据表1 本工程采用水泥搅拌桩复合地基较为合适。寰l 技术经济比较汇总方案造价( 万元)工期( d )施工难易程度质量保证换土法2 l 3 0较难较难保证 水泥搅拌桩2 0可以保证但需 复合地基1 2 1 8易( 一台桩机)严格控制 锚杆静压桩3 1 5不占用工期易保证复合地基( 2 6 5 )人工挖孔桩8 0 3 0较难保征三、地基加固设计水泥搅拌桩加固地基技术，是利用水泥作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械在地基中就地将土和水泥
9、浆强制拌和，形成强度较高的水泥土桩体，水泥土桩与周围土体形成复合地基共同承担上部结构荷载。水泥搅拌桩加固方法具有施工工期短。施工过程无震动，无噪音，不污染环境，不挤土( 对相邻建筑物不产生有害影响) 具有较好的经济效益和社会效益，在我国已得到广泛应用，浙江省大部分地区采用水泥搅拌桩也已取得成功经验。1 水泥搅拌桩设计计算桩身强度控制的单桩承载力计算公式如下：2 1 3土力学及岩土工程新进展浙江宁波2 0 0 4P ，一! 塑! 厶垒2。3、17式中，R k 为单桩竖内承载力特征值( k N ) ；凡为与桩身水泥土配方相同的室内水泥土试块，在标准养护条件下，9 0 d 龄期的单轴抗压强度( M
10、P a ) ；A 。为桩的横截面面积( m 2 ) 。本工程取 产2 0M P a 则R k = 1 3 0k N 。地基土所提供的单桩承载力按下式计算：R k = U P 2 2 , q ，；& + p A p( 2 )式中，“为桩的横截面周长；口“为桩周第i 层土的摩阻力特征值( k P a ) ；以为第i 层土的厚度( m ) ；口。为桩端土的承载力特征值( k P a ) 。取有效桩长L = 3 0 m ，其中层土中z l = 2 0 m ，2 层土中1 2 = 1 O m ，口d = 2 0 k P a ，口t =2 5 k P a 。= 1 7 5 k P a ，则单桩承载力为：R
11、 k = 1 5 7 ( 2 0 2 0 十2 5 1 。O ) + 1 7 5 0 。2 = 1 3 7 1k N 。本工程单桩承载力特征值取R k = 1 3 0k N 。根据工程要求加固后复合地基承载力需达到，矗= 1 8 0k P a ，桩的面积置换率按下式计算：r一，“2 页j k A 吐p - 一r # 7 j ，瓦s k( 3 )式中，m 为水泥搅拌桩的面积置换率；缸为复台地基承载力特征值( k P a ) ；厂s k 为桩问土承载力特征值( k P a ) ；啦为桩间土承载力折减系数，本工程取= 0 4 。厂出取层粉质黏土的女= 1 3 0M P a ，由式( 3 ) 计算可得
12、桩的置换率m = 0 2 1 。2 沉降控制布桩原则水泥搅拌桩复合地基可通过调整桩长L 和置换率m 来调整地基的不均匀沉降，根据2 # 、4 ”楼各钻孔揭示的地质情况，确定桩长和置换率如表2 所示。表2 桩长和置换率钻孔号( 2 # 楼)Z K 7Z K 8Z K 9Z K l 0Z K l lZ K l 2 有效桩长L ( m )3 53 05 53 14 55 5。害塞等Q ；! ! ! ；2 1 ：! ；! ! g ；! ! Q ：墅! ；垫钻孔号( 4 4 楼)Z K IZ K 2Z K 3Z K 4Z K 5Z K 6 有效桩长L ( m )3 03 03 ，05 54 03 0重堡
13、垩坐! ：! ! ：! ! ：! !Q ：! ! ：! !Q ：! !四、水泥搅拌桩配比及施工工艺设计1 水泥土配比设计水泥采用4 2 5 级普通硅酸盐水泥，水泥掺量为土重的1 5 ，即每立方米水泥土中水泥掺入量为2 7 0 k g 。水灰比控制在0 ，4 0 5 之间。外掺剂掺合比为：水泥：三乙醇胺：木质素磺酸钙：石膏= 1 ：0 0 0 0 5 ：O 0 0 2 ：O 0 1 。2 施工工艺设计本工程采用单头水泥搅拌桩，桩径 = 5 0 0 m m ，转速6 0 r r a i n ，提升速度6 0 7 0 e m m i n ；采用边钻进( 提升) ，边压浆边搅拌施工工艺，灰浆泵需采用可
14、调流量型。以满足本工程变掺量施 工工艺要求。2 1 4某商住楼地基加田方案的优化夏实施变掺量施工工艺如下：喷浆搅拌下沉至桩底删嫌搅拌提升至桩硬+ 喷浆搅拌下沉至3 O r r P 喷浆搅拌提升至桩顶。按上述施工工艺成桩后，上部3 m 范围桩身水泥掺量约在1 8 左右，下部桩身水泥掺量约在1 0 一1 2 左右。由于不同型号的灰浆泵施工时实际流量差别较大，按上述施工工艺施工每一步骤的水泥浆流量控制宣在试沉桩时根据实际情况再行确定。五、施工质量控制( 1 ) 成桩工艺试验。在工程桩施工前，应进行成桩工艺试验，确定适合本工程的转速，钻进、提升速度，灰浆泵喷浆量等施工参数。为满足桩身变掺量的设计要求，
15、本工程宜采用可调流量喷浆泵，通过调节流量和增加喷浆搅拌次数来达到变掺量的目的。( 2 ) 浆液配制及输送。水泥宜采用4 2 5 级普通硅酸盐水泥。散装水泥必须严格过磅不得用体积法目估重量。严格控制水灰比( 0 4 5 - - 0 5 ) ：1 加水要有专用定量容器。9 l - J J n 剂如生石膏粉等也应严格称量。采用砂浆拌合机拌和，每次搅拌时间不得少于3 m i n ，务必将水泥浆充分拌匀。水泥浆从灰浆拌合机倒人贮浆桶前需经过过滤将水泥块等杂物滤出。贮浆桶容量要适当，并用人工经常搅动。以防水泥浆沉淀。输浆泵压力控制在0 3 - - I O M P a 为宜。水泥浆泵站离施工点距离不得大于5
16、 0 m 。以防止沿程损失。( 3 ) 桩机就位后必须平稳，确保在施工中不发生倾斜、移动。搅拌杆必须垂直，其垂直度偏差不得大于1 。桩机对中误差不得大于2 c m ，叶片直径误差不大于_ + 2 c m 。( 4 ) 在确认浆液从喷浆口喷出的情况下，开始向下匀速正转搅拌、喷浆下沉直到设计桩长；在原地( 桩底) 喷浆3 0 s 后再匀速搅拌、喷浆，提升至桩顶标高。上部3 O m 桩长重复上述步骤再复搅喷浆一次。( 5 ) 搅拌桩桩顶标高距自然地坪距离应大于5 0 c m ，即应有一定的覆土重，以保证桩头质量。截桩长度为5 0 c m ，即施工桩长为设计有效桩长增加5 0 c m 。( 6 ) 在施工过程中若发生喷浆中断，必须在恢
