天盛高压喷射注浆法加固设计方案

1、天盛壹中心振冲碎石桩及高压喷射注浆法地基加固方案设计及施工组织设计院 长：赵 翔总 工 程 师：康 景 文审 定：王 亨 林公 司 经 理：陈 晓 祥审 核：符 征 营设 计：漆 仕 平中 国 建 筑 西 南 勘 察 设 计 研 究 院2006年11月19日天盛壹中心振冲碎石桩及高压喷射注浆法地基加固方案设计及施工组织设计审 定： 审 核：设 计：中 国 建 筑 西 南 勘 察 设 计 研 究 院2006年11月19日目 录第一部分 振冲碎石桩及高压喷射注浆法地基加固方案设计1、工程概况2、场地工程地质条件3、地基加固方案的论证及经济技术比较3.1地基加固技术要求3.2地基加固方案的论证3.3

2、三种方案的经济技术比较3.4地基加固方案的选择4、振冲碎石桩与高压喷射注浆法相结合的地基加固方案设计4.1振冲碎石桩地基加固方案设计（附后）4.2高压喷射注浆法地基加固方案设计4.2.1加固技术要求4.2.2高压喷射注浆法加固机理4.2.3设计依据4.2.4地基加固设计计算4.2.5桩位布设及布桩原则4.2.6桩长及桩数4.2.7复合地基的压缩模量及变形模量4.2.8褥垫层4.2.9关键点控制4.2.10复合地基检测第二部分 振冲碎石桩及高压喷射注浆法施工组织设计1、振冲碎石桩施工组织设计（附后）2、高压喷射注浆法施工组织设计2.1编制依据2.2工程概况2.3施工组织2.4设备物资计划2.5工

3、期2.6施工方法2.7关键过程控制2.8质量与安全保证措施2.9 需甲方配合的几个方面2.10 竣工成果资料附：1 高压喷射注浆法地基加固设计和施工说明（图1/2）2 高压喷射注浆法地基加固桩位平面布置图（图2/2）3天盛壹中心振冲碎石桩地基加固方案设计及施工组织设计4天盛壹中心振冲碎石桩地基加固方案设计及施工组织设计审查报告5. 复合地基检测报告第一部分 振冲碎石桩及高压喷射注浆法地基加固方案设计1、工程概况拟建的天盛壹中心位于成都市北大街西北面、西马道街西南面、西珠市街北东面。该拟建建筑物主要由南楼、北楼两栋高层住宅（31层）及二四层的商业建筑组成，均有二层地下室，其结构类型为框架-剪力墙

4、结构，基础型式为筏板基础，基础底标高为494.60m。基础持力层均为稍密卵石，地基承载力特征值fak=320kPa。现基坑底标高约为494.60m。该项目由上海思纳建筑设计设计。我院受成都天盛房地产开发的委托，对该项目的筏板基础以下分布的软弱层（中砂及松散卵石）进行地基加固处理方案设计。2、场地工程地质条件根据中国建筑西南勘察设计研究院2006年10月30日提供的该场地岩土工程施工勘察报告，基坑底以下地层结构为：素填土（Q4ml）：褐黄色，湿，松散。由该场地砂卵石回填而成。该层分布于21#、22#、32#、33#、51#钻孔中，层厚0.902.20m。N120动力触探击数12击。中砂（Q4al

5、+pl）：褐黄或灰色，湿，松散为主，局部稍密。该层夹有个别的卵石及圆砾、砾砂等。以层状或透镜体形式分布于卵石层中。该层分布于4#、5#、6#、7#、15#、16#、17#、18#、28#、63#钻孔中，层厚0.401.50m，埋深0.000.80m。N120动力触探击数12击。（2-1）松散卵石（Q4al+pl）：灰黄色褐黄色，湿，其母岩成份以岩浆岩为主，沉积岩次之，亚圆形，微风化，粒径25cm，混3040%的圆砾及中粗砂。N120动力触探击数24击。层厚0.302.20m，埋深0.000.40m，其范围详见勘探点平面布置图。（2-2）稍密卵石（Q4al+pl）：灰黄色褐黄色，湿，卵石粒径28

6、cm，其母岩成份以岩浆岩为主，沉积岩次之，亚圆形，中等风化微风化，卵石含量约55%左右，充填物为中细砂。N120动力触探击数47击。（2-3）中密卵石（Q4al+pl）：灰黄色褐黄色，湿，其母岩成份以岩浆岩为主，沉积岩次之，亚圆形，微风化，粒径210cm，夹较多漂石，卵石含量6065%，充填物为砾石及中细砂。N120动力触探击数711击。（2-4）密实卵石（Q4al+pl）：灰黄色褐黄色，湿，其母岩成份以岩浆岩为主，沉积岩次之，亚圆形，微风化，粒径310cm，夹较多漂石，卵石含量7075%，充填物为砾石、中粗砂。N120动力触探击数大于11击。场区各土层的工程特性指标如下表：岩 土 名 称重

7、度（kN/m3）变形模量Eo(MPa)粘聚力C(kPa)内摩擦角（）承载力特征值fak(kPa)中 砂18.58.0025.0110(2-1)松 散 卵 石20.014.0030.0180(2-2)稍 密 卵 石21.021.0035.0320(2-3)中 密 卵 石21.532.0040.0550(2-4)密 实 卵 石22.040.0045.0800场地地下水为孔隙型潜水。现正在降水，水位埋深在15.00m以下。该场地的地下水对建筑材料无腐蚀性。根据场地的工程地质条件及设计要求，本次加固处理地层为基础持力层范围内的中砂及松散卵石层。3、地基加固方案的论证及经济技术比较3.1地基加固技术要求

8、根据中国建筑西南勘察设计研究院2006年10月30日提供的该场地岩土工程施工勘察报告，筏板基础以下地层部分分布有中砂及松散卵石软弱层，需进行地基加固处理，要求地基处理后达到：fspk660kPa，Es30.0MPa，Eo25.0MPa。3.2地基加固方案的论证本着方案安全可靠，经济合理，节约成本的角度出发，拟对该工程地基加固处理进行方案的详细论证。针对该工程地质条件及设计要求，我院组织了以总工程师亲自挂帅主持，组织技术中心为龙头的方案论证小组，经过反复细致的研究论证，提出了如下三种切实可行的地基处理方案：.混凝土换填方案.高压喷射注浆法地基加固方案.振冲碎石桩与高压喷射注浆法相结合的地基加固方

9、案3.2.1混凝土换填方案拟采用机械将筏板基础以下分布有中砂及松散卵石软弱层挖除，采用混凝土换填。根据中国建筑西南勘察设计研究院2006年10月30日提供的该场地岩土工程施工勘察报告，换填平均深度约2.00m，换填范围宜大于软弱层覆盖范围。计算结果，混凝土换填处理面积约2650m2，换填方量约5300m3。此处理方案安全可靠，切实可行。但考虑到该换填地基紧靠深度达10.20m已完成的基坑悬臂桩护壁，若采用混凝土换填方案，原悬臂桩设计埋置深度将不能满足基坑的安全要求，因此需对基坑悬臂桩护壁作喷锚支护补强加固处理。施工周期4050天。3.2.2高压喷射注浆法地基加固方案高压喷射注浆法地基加固，其加

10、固机理是对筏板基础以下的中砂及松散卵石软弱层直接进行超高压（2045MPa）旋转喷射水泥浆处理，软弱土体被冲切破坏并与水泥浆原位搅拌混合，从而形成承载力高、沉降量小的混凝土桩体；该方法被成都地区广泛采用，效果显著。本工程中将筏板基础以下分布有中砂及松散卵石软弱层由fak=110kPa直接经处理达到fspk660kPa。计算结果，共布设高压喷射注浆桩2803根，桩长2.5m,总桩长7007.50m。施工周期3545天。3.2.3振冲碎石桩与高压喷射注浆法相结合的地基加固方案振冲碎石桩与高压喷射注浆法相结合的地基加固方法，是指将筏板基础以下分布有中砂及松散卵石的软弱层先拟采用振冲碎石桩进行地基加固

11、，将承载力由fak=110kPa处理后达到fspk400kPa，经检测达到要求后再进行高压喷射注浆法二次复合地基处理，即再将承载力由fspk=400kPa处理后提高达到fspk660kPa；此地基加固方法采用的是二次复合处理技术，该方案具有一定的创新特点，技术可靠，操作可行，效果显著，且能取得极强的经济效益，其特点是先充分挖掘经济成本相对较低的振冲碎石桩技术经济效能，再采用经济成本相对较高的高压喷射注浆法进行二次复合处理，能取得显著的技术与经济效益，为建设方节约大量的投资成本。施工周期4050天。计算结果，该工程振冲碎石桩地基加固面积约2300m2，在此基础上进行高压喷射注浆法二次复合，共布设

12、高压喷射注浆桩1303根，桩长2.50m，总桩长3257.50m。3.3三种方案的经济技术比较3.3.1混凝土换填费用：.土石方挖运：5300m39.50元/m3=50350.00元.混凝土换填：5300m3360元/m3=1908000.00元.基坑喷锚支护补强加固处理：约250000.00元以上（1）+（2）+（3）=2208350.00元3.3.2高压喷射注浆法地基加固费用：.高压喷射注浆桩总桩长7007.50m，按市场单价230元/m计算；7007.50m230元/m=1611725.00元.检测费：预估180000.00元以上（1）+（2）=1773725.00元3.3.3振冲碎石桩

13、与高压喷射注浆法相结合的地基加固费用：.振冲碎石桩地基处理面积约2300m2，按市场单价115元/m2计算；2300m2115元/m2=264500.00元检测费：预估45000.00元以上两项费用小计309500.00元.高压喷射注浆桩总桩长3257.50m，按市场单价230元/m计算；3257.50m230元/m=749225.00元检测费：预估160000.00元以上两项费用小计909225.00元以上（1）+（2）=1218725.00元注：以上单价均按市场价格中偏低的单价计算。3.3.4上述三种方案的经济技术比较列表项目 内容工程造价（元）施工周期（天）混凝土换填2208350.00

14、4050高压喷射注浆法1773725.003545振冲碎石桩与高压喷射注浆法相结合1218725.0040503.4地基加固方案的选择综上所述，采用振冲碎石桩与高压喷射注浆法相结合的方法为最优化的地基加固方案。4、振冲碎石桩与高压喷射注浆法相结合的地基加固方案设计4.1振冲碎石桩地基加固方案设计（附后）该地基加固方案已作专项方案设计（2006-10-30）并已获审查通过。4.2高压喷射注浆法地基加固方案设计4.2.1加固技术要求在振冲碎石桩加固处理后的基础上，再采用高压喷射注浆法进行处理，要求加固处理后所形成的复合地基满足：fspk660kPa，Es30.0MPa，Eo25.0MPa。4.2.

15、2高压喷射注浆法加固机理在超高压（2045MPa）旋转喷射水泥浆作用下，软弱土体被冲切破坏并与水泥浆原位搅拌混合，从而形成承载力高、沉降量小的混凝土桩体（直径一般在600mm以上），桩体与桩间土体共同形成复合地基，从而大幅提高地基土的承载力和形变指标。4.2.3设计依据 (1)建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002，J220-2002)；(2)建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)；(3)建筑地基基础工程施工质量验收规范(GB502022002)；(4)基础平面布置图(上海思纳建筑设计)；(5)天盛壹中心施工阶段岩土工程勘察报告（中国建筑西南勘察设计研究院，2006年10月30日

16、）；(6)四川省建筑地基基础质量检测若干规定川建发200466号。4.2.4地基加固设计计算依据建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002，J220-2002)第9.2.5条与第12.2.3公式，即 （9.2.5） （12.2.3-1） （12.2.3-2） （7.2.8-2） 式中：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；经检测，振冲碎石桩处理后的复合地基承载力特征值448kPa，fsk取400kPa；fcu为与旋喷桩桩身水泥土配比相同的室内加固土试块（边长为70.7mm）d在标准养护条件下28d龄期的立方体抗压强度平均值，取7.5MPa。 m为面积置换率； Ra为单桩承

17、载力标准值(kN)； Ap桩的平均截面积（m2），桩径取0.60，截面积为0.283m2； 为桩间土承载力折减系数，根据成都地区我院同类工程经验取0.90； n桩长范围内所划分的土层数； qsi、qp桩周第i层土的侧阻力、桩端天然地基（中密卵石层）承载力特征值（kPa），按下表（表4.2.4）取值； 表4.2.4土层名称松散卵石稍密卵石中密卵石密实卵石qsi（kPa）35455060qp（kPa）110017502500li第i层土的厚度； 桩身强度折减系数，可取0.33； d为桩的平均直径，取0.6m；计算结果为：由（12.2.3-1）式得：Ra=0.3375000.283=700.4kN；

18、由（12.2.3-2）式得：Ra=707.2kN；取Ra=700kN；由（9.2.5）式，代入660kPa，得m=0.141；由（7.2.8-2）式得：m=d2/d2e，0.1410.36/d2e ，de2=2.553m2。4.2.5桩位布设及布桩原则基础形式为筏板基础，按正方形布置，桩间距为1.414m，取1.40m；布桩原则：原振冲碎石桩按1.40m1.40m的正方形布桩，本次高压喷射注浆桩布置在该正方形中心。4.2.6桩长及桩数 根据场地工程地质条件和地基加固技术要求，处理深度宜进入中密卵石层不少于0.50m，单桩长度约1.803.00m，桩数1303根。4.2.7复合地基的压缩模量及变

19、形模量复合地基压缩模量等于天然地基压缩模量的倍，并按下式计算：fspk/fak2.06，复合地基的压缩模量Esp=24.02.06=49.430.0MPa，满足设计要求。变形模量Eo按下列理论公式计算而得。理论公式： Es=Eo/ =1-22/(1-)式中：土的泊松比，取0.22。经计算，=0.876，Eop=Esp=0.87649.4=43.2MPa25.0MPa，满足设计要求。4.2.8褥垫层 a、厚度：30cm。 b、材料：级配砂石或碎石(最大粒径一般3cm)或用中砂、粗砂。 c、褥垫层需经压实，夯填度不得大于0.90。4.2.9关键点控制（1）确保水泥浆液泥的压力大于20MPa，提升速

20、度为0.150.25mmin，旋转速度可取1822rmin。（2）水泥采用32.5R或以上普通硅酸盐水泥，水灰比取1.0(检验合格后方能投入使用)。（3）桩位按图测放，施工时孔位偏差应小于50mm。（4）如施工中需分次卸管，则卸管后喷射的搭接长度不得小于100mm。4.2.10复合地基检测4.2.10.1检测单位由建设单位委托具有法定资格的地基检测单位进行复合地基检测。4.2.10.2检测方法及试验数量抽取总桩数的0.5%1%且不少于3点进行复合地基载荷试验；抽取总桩数的0.5%1%且不少于3点进行单桩载荷试验。4.2.10.3检测点布置原则有代表性的桩位；施工中出现异常情况的部位；地基情况复

21、杂，可能对高压喷射注浆质量产生影响的部位。4.2.10.4检测时间质量检验宜在高压喷射注浆结束15d后进行。第二部分 振冲碎石桩及高压喷射注浆法施工组织设计1、振冲碎石桩施工组织设计（附后）该地基加固施工组织设计已作专项设计（2006-10-30）并已获审查通过。2、高压喷射注浆法施工组织设计2.1编制依据 (1)建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002，J220-2002)；(2)建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)；(3)建筑地基基础工程施工质量验收规范(GB502022002)；(4)天盛壹中心高压喷射注浆法地基加固方案设计（中国建筑西南勘察设计研究院）；(5)天盛壹中心施

22、工阶段岩土工程勘察报告（中国建筑西南勘察设计研究院，2006年10月30日）；(6)四川省建筑地基基础质量检测若干规定川建发200466号。2.2工程概况拟建的天盛壹中心位于成都市北大街西北面、西马道街西南面、西珠市街北东面。该拟建建筑物主要由南楼、北楼两栋高层住宅（31层）及二四层的商业建筑组成，均有二层地下室，其结构类型为框架-剪力墙结构，基础型式为筏板基础，基础底标高为494.60m。基础持力层均为稍密卵石，地基承载力特征值fak=320kPa。现基坑底标高约为494.60m。根据中国建筑西南勘察设计研究院的施工勘察资料，地层结构详见方案设计。本次设计要求的复合地基土承载力特征值fspk

23、660kPa，Es30.0MPa，Eo25.0MPa，桩径600mm，桩数为1303根，布桩方式为正方形布置。2.3施工组织2.3.1项目法施工本工程采用项目法施工，各岗位管理人员名单设置如下：姓 名工作岗位职 责备注漆仕平项目经理全面负责工程质量、进度、安全和成本陈建军技术负责人施工质量监督、进度安排邹 刚施工员人员机具安排、进度控制谢新宇质检员质量监督、控制漆仕平材料员材料采购、检验余 勇安全员安全管理陈建文施工队长负责施工现场管理2.3.2 劳动力计划 根据施工要求配备24个班组，工人约2030人。2.4设备物资计划2.4.1 施工机具需用量计划设备名称设备型号数量设备性能进场时间经 纬

24、 仪1台完好开工通知后水 准 仪1台完好开工通知后成孔钻机2台完好开工次日旋 喷 机2台完好开工次日斗 车2辆完好开工次日大 电 缆100m完好开工次日2.4.2 用水用电施工时，需提供200400kw的电源和10t/d的水源。2.5 工期 2.5.1施工准备（不含在合同工期内）：2天，包括机具、人员、材料进场，测放桩位等。2.5.2施工工期本工程投入24台成孔钻机、旋喷机，计划施工有效工期为18天（不包括褥垫层施工、雨天、停电、设计变更等因素影响）。2.5.3复合地基检测：褥垫层施工完成后须间隔15天方能进行检测，实际检测时间根据甲方委托的检测单位确定（检测不含在合同工期内）。序号项 目施

25、工 进 度 (天数)1天18天(施工完成后15天)1施工准备2旋喷桩施工3静载检测2.6施工方法2.6.1施工顺序 根据场地具体情况、工作条件及工期要求进行现场布设组织，其工艺顺序为： 桩位放线成孔钻机就位成孔下旋喷管旋喷注浆桩头处理桩体养护检测2.6.2施工安排 根据该项目总工程量及工期要求，确定测量放线、钻机成孔、旋喷注浆等工序滚动流水作业。做到统筹安排，各工序紧密衔接，从而达到有效加快工程进度目的。2.6.3施工工艺a.引孔 可根据地层情况采用旋喷时一次性完成成孔，也可采用SH-30型钻机跟管引孔，引孔深度进入中密卵石层0.50m。成孔后地层不稳定时，可放入PVC管，作为旋喷管放入通道。

26、b.旋喷注浆当旋喷管放至孔底后，先空转旋喷管直至孔口返浆，再提升旋喷管自下而上旋喷施工。 注浆材料采用32.5R普通硅酸盐水泥制备的水泥浆，浆液水灰比1:1，喷射注浆压力宜大于20MPa，喷嘴旋转速度1822r/min，喷嘴提升速度1525cm/min。在距孔口1.0m处应慢速提升，必要时采用复喷工艺。 每米注浆量预计为200kg，并根据实际施工情况作出相应参数调整。 旋喷注浆过程中，冒浆量小于注浆量的2025为正常现象，超过此值时，可通过提高喷射压力或更换新喷嘴（或小一级孔径的喷嘴），以及加快旋转和提升速度，以减少冒浆量。c.回灌补浆旋喷作业完成后，应将不断冒出地面的浆液回灌到桩孔内的浆液面不再下沉为止。d.桩头处理在基础底标高以下0.30m范围内，因地层覆压小，地基土对浆液的保持效果往往较差，此时应进行人工处理桩头，以保证桩头质量。2.7关键过程控制2.7.1关键点（1）确保水泥浆