成都某工程高压旋喷桩复合地基设计及施工方案

xx·锦城名都9#楼高压旋喷桩复合地基设计及施工方案1、工程概况成都xx业瑞房地开发有限公司拟在本市金牛区花照村2组兴建“xx·锦城名都”工程，该工程分为一号地块和二号地块，由成都xx方中建筑设计事务所设计，成都市xx测绘研究院提供岩土工程勘察报告。二号地块由7栋高层住宅和5栋商业建筑（商业6~商业10）组成；小区中央区域设一层地下车库，连通4幢高层住宅楼及部分商业建筑（商业6和商业10），部分地段地下车库上无建筑（纯地下室）。该地块占地面积47221.6平方米，总建筑面积207960.78平方米。高层住宅楼均为33层，高100.80m，剪力墙结构，设一层地下室。其中的9#楼采用筏板基础，基底标高-6.9m（绝对标高为504.40）。由于9#楼部分地段筏板基底下卧层分布有中砂、松散卵石层透镜体，其承载力均不能满足设计要求，故结构设计文件要求对其基底下卧的细砂及松散卵石进行旋喷桩地基加固处理。设计要求处理后的复合地基承载力特征值fspk≥530KPa，变形模量EO≥25Mpa。2、场地工程地质及水文地质条件2.1场地位置及地形地貌根据《xx·锦城名都二号地块岩土工程勘察报告》，拟建物场地位于成都市金牛区花照村，交通较便利。场地四周均为住宅小区。拟建物场地原为农田和房屋拆迁区。场地表层曾堆积大量的建渣和废土，本次勘察期间建渣和废土已外运，场地已基本整平。各钻孔孔口标高为509.01~511.06，相对高差2.05m。地貌单元属成都平原岷江水系一级阶地。2.2地基土构成及土性特征根据《xx·锦城名都二号地块岩土工程勘察报告》，场地地层从上至下依次为：第四系全新统人工填土层（Q4ml）、第四系全新统冲积层（Q4al）。地层岩性分述如下：2.2.1第四系全新统人工填土层（Q4ml）(1)杂填土：色杂。主要由砖瓦块及少量粘性土等组成；结构杂乱，松散。湿。(2)素填土：灰、灰黄色。主要由粘性土组成，混少量砖、瓦碎屑及植物根系等。以可塑（稍密）为主，局部硬塑。湿。场地人工填土层分布连续，厚度0.5~4.3m。2.2.2第四系全新统冲积层（Q4al）(1)粉质粘土：灰黄色；含铁、锰质氧化物及其斑痕，局部地段底部夹薄层粉土、细砂。分布基本连续，最大厚度约3.4m。(2)细砂：灰黄、灰色。系长石、石英、云母细片、岩屑及暗色矿物等颗粒组成；局部地段相变为粉砂、中砂。松散。湿。不连续分布于卵石土层顶部；最大厚度约1.3m。(3)中砂：灰色。系长石、石英、云母细片、岩屑及暗色矿物等颗粒组成，部分地段混20~40%卵砾石。松散，湿～饱和。部分孔段根据动力触探击数划分，N120动力触探实测平均击数为2.43击/dm。呈透镜体状分布于卵石土层中，最大厚度约2.8m。(4)卵石：灰黄色、黄灰色。卵石成分系岩浆岩及变质岩类岩石组成。多呈圆形～亚圆形。一般粒径3～8cm。部分粒径大于15cm，混少量漂石。充填物主要为中砂，混少量粘性土及砾石，含量约15～45%。以弱风化为主。湿～饱和。卵石顶板埋深2.4~4.9m。按卵石土层的密实程度、N120超重型动力触探击数以及充填物含量等的差异，根据《成都地区建筑地基基础设计规范》（DB51/T5026－2001）可将其划分为松散卵石、稍密卵石、中密卵石和密实卵石四个亚层：①松散卵石：充填物含量约35～45%，部分地段偶夹厚度<30cm的薄层中砂。钻进容易，N120动力触探实测平均击数为3.01击/dm。②稍密卵石：充填物含量约30～35%。钻进较容易，N120动力触探实测平均击数为5.50击/dm。③中密卵石：充填物含量约20～25%。钻进较困难，N120动力触探实测平均击数为8.38击/dm。④密实卵石：充填物含量约15～20%。钻进困难，N120动力触探实测平均击数为13.97击/dm。地基土主要物理力学性质指标发建议值土名天然重度γkN/m3内摩擦角фk度内聚力CkkPa压缩模量EsMPa变形模量E0MPa横波波速Vsm/s与锚固体粘结强度特征值qsikPa基床系数KMPa/m素填土18.51008154.0215粉质粘土19.514010205.023122细砂19.5902808.016645中砂19.51202909.018150松散卵石20.020030018.016.033550稍密卵石21.035032025.022.03677030中密卵石22.060036038.030.04189035密实卵石23.090038060.045.0501120402.3水文地质条件根据《xx·锦城名都二号地块岩土工程勘察报告》，场地地下水为埋藏于第四系砂、卵石层中的孔隙潜水。其主要补给来源为大气降水及区域地下水，通过地下径流、蒸发等方式排泄。砂、卵石层为主要含水层，具较强渗透性，渗透系数约25m/d。受场地周边工地施工降水影响，水位埋藏较深；勘探结束后，测得孔隙潜水稳定水位埋深7.6~8.4m，相应标高为501.76~503.26m。据成都市区域地质资料和相邻场地的勘察成果分析，丰水期间场地地下水位最高水位埋深应在2.5m左右，相应标高507.50m左右。3、高压旋喷桩复合地基设计3.1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）《建筑地基基础施工质量验收规范》（GB50202-2002）；（4）《高压喷射注浆技术规程》（YSJ210-92）（5）《四川省建筑地基基础质量检测若干规定》（[2004]）。（6）《xx·锦城名都二号地块岩土工程勘察报告》（成都市勘察测绘研究院）；（7）《基础平面布置图》（成都基准方中建筑设计事务所设计）；3.2地基加固技术要求及处理范围3.2.1地基加固技术要求结构设计要求处理后的复合地基承载力特征值为530KPa，变形模量EO≥25MPa。3.2.2加固处理对象根据结构设计图纸及勘察资料，旋喷桩复合地基加固处理对象为：基底下卧的中砂和松散卵石透镜体软弱层。详见下表：幢号结构类型基础形式±0.000高程筏基底标高加固处理土层9#剪力墙结构筏板基础511.30-6.9(504.40)基底下卧中砂和松散卵石透镜体3.3旋喷桩加固设计计算3.3.1承载力计算按规范高压旋喷单桩承载力按以下公式计算：Ra=πdΣhi·qsi+Ap·qp或Ra=ηfcu·Ap两公式计算取小值式中：d为旋喷桩直径，取0.5mhi为旋喷桩周第i层土的厚度，结合地勘报告的工程地质剖面图，按处理土层最差情况考虑，中砂层厚度取2.0m，稍密或中密卵石层厚度取1.0m。以桩长3.0m计算。qsi为桩周第i层土的侧阻力特征值（kPa），中砂取30kPa，稍密或中密卵石取80kPa。Ap为旋喷桩的截面面积，为0.1962m2。qP桩端地基土未经修正的承载力特征值（kPa），桩端持力层为稍密卵石，qP取值为1500kPa。η桩身强度折减系数，可取0.33。fcu旋喷桩身试块抗压强度，取8MPa。经计算，两公式所得Ra值分别为514.1kN及518.1kN，设计时单桩承载力Ra取500kN计算。又根据规范公式：fspk=mRa/Ap+β(1-m)fsk式中β＝0.5fsk=120kPa，计算得面积置换率m=0.189，则单根桩承担处理面积A＝Ap/m=0.1962/0.189=1.04m2。实取A=1.0m2，实际面积面积置换率m=0.1962。3.3.2复合地基承载力特征值fspk验算地基处理后的变形计算应按现行国家规范《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）的有关规定执行，根据工程地质勘察报告并结合施工经验，桩体承载力特征值fpk=423.8kPa，桩间中砂承载力特征值fsk=120kPa，面积置换率m=0.1962，则复合地基承载力特征值fspk=mRa/Ap+β(1-m)fsk=548.2kPa＞530kPa，满足设计要求。3.3.3压缩模量计算高压旋喷桩地基处理后的变形计算应按现行的国家规范《建筑地基处理技术规范》（JGJ79—2002、J220—2002）的有关规定执行，按勘察中砂fak=120kPa。桩间土压缩模量宜按成都地区经验取值，根据该场地类似地层加固处理后检测资料，ES可取9Mpa。ξ=fsp.k/fak=530/120=4.41则复合地基压缩模量Es=4.41×9=39.69MPa。结合实际地质情况，提高后的复合地基的变形模量应由复合地基载荷试验资料确定，根据类类似工程的检测资料，本工程复合地基的变形模量能大于25MPa，满足设计要求。3.4旋喷桩布置根据上述计算，实取单根旋喷桩承担处理面积A＝1.0m2，实际面积面积置换率m=0.1962。旋喷桩按正方形布置，桩中心距1.0m，在基础范围内按均匀布置的原则布置。详见《旋喷桩平面布置图》。3.5旋喷桩桩长旋喷桩以稍密或中密卵石层为桩端持力层，并进入中密卵石层≥0.5m。为满足桩端承载力和桩侧摩阻力要求，桩长不少于3.0m。3.6褥垫层竖向承载旋喷桩复合地基宜在基底至桩顶之间设置褥垫层。褥垫层厚度取200mm，其材料用中砂级配碎石（或卵石），碎石（或卵石）最大粒径不宜大于30mm。褥垫层的铺设宽度宜大于基础尺寸20cm。褥垫层需经静力压实法或动力压实法（桩间土含水量较少时）压实,其夯实后的厚度与虚铺厚度之比不大于0.9。3.7设计工程量按旋喷桩平面布置图，设计工程量详见下表：工程量楼号旋喷桩数（根）预计平均处理深度（m）预计总进尺深度（m）褥垫层（m3）备注9#10763.840882404、高压旋喷桩复合地基施工4.1施工准备4.1.1.供水供电工程施工用水平均每天约80吨，设1个供水水源，施工供电容量180KW。4.1.2.场地平整在施工前，山建设单位完成通一平工作。协调解决机具设备进场所遇到的障碍。，4.1.3.地下管网及障碍物在施工前，山建设单位提供场地地下管网及障碍物资料，以便于施工时作相应调整。4.1.4.临时设施(1)水泥库房10×5m2(2)水泥浆搅拌场地5×6m2(3)配电房一间(4)材料工具房4×5m2(5)现场办公室一间4×5m2(6)民工工棚(50人)10×6m2(7)食堂一间15m24.2旋喷桩施工工艺及施工方法4.2.1施工工艺测量放孔→采用SH-30型钻机引孔→置入旋喷管→自孔底至基底高压旋喷→孔口补浆→浆体养护→加固效果检测→褥垫层施工。4.2.2施工方法（1）测放桩位：根据本技术方案灌浆点平面布置图，用经纬仪施放各旋喷桩位置。在施工过程中，随时复核桩位，以保证桩位准确。（2）成孔：用SH-30型钻机在砂卵石中引孔（引孔穿过下卧的中砂及松散卵石等软弱土层）至设计深度，并确保旋喷管进入中密卵石层0.5m以上。（3）下旋喷管：将旋喷管放入成好的孔中，下旋喷管过程中须保证喷嘴不被堵塞和钻杆接头处不松动。（4）旋喷作业：在旋喷管放入设计深度后，在旋喷过程中控制压力（25MPa）、转速(18～22转/分)和提速（180mm/min），在临近桩顶1.0m处，慢速提升旋喷管至桩顶。为确保旋喷桩桩桩径及桩身质量，须复喷1～2次。旋喷作业完成后，须将不断冒出的地面的浆液回灌到桩孔内，直到桩孔内的浆液面不再下沉为止。桩顶浮浆及保护桩长度约0.3~0.5m。（5）建筑地基旋喷施工完成后，整平场地，进行表面处理（包括清理桩头等），在表面铺设一层200mm厚的级配良好的砂卵石，碾压密实,压实后的褥垫层厚度与虚铺厚度比不得大于0.90。4.2.3旋喷桩施工关键点控制（1）严格根据地勘报告和现场成孔情况，确保桩穿过软弱透镜体，桩端嵌入下伏中密卵石层0.5m以上。（2）严格控制喷射压力及旋喷管的提升速度，必要时对孔口1.5m深度范围内进行复喷。4.3施工过程中可能出现的问题及处理措施序号质量通病及施工异常情况主要原因分析防治或处治措施1断桩注浆管分段提升时，接头处搭接长度不够甚至未搭接搭接长度不小于10cm并复喷。2缩径或桩径偏小土层密实度偏大，喷射压力偏小，提升速度过快，喷射过程出现故障。切实把握地质分层资料，对密实程度大的土层制定详细的注浆施工工艺。3注浆中管道与喷嘴堵塞注浆管内有碎渣等硬物或橡胶密封件破碎后进入管内。①拆卸检查注浆管路与注浆泵彻底清洗②严禁使用过期水泥，加强水泥浆液过滤措施。4注浆压力骤降或上升注浆泵工作不正常，吸浆管进浆不正常，司泵人员控制压力不熟悉。检查泵体与管道熟悉操作技能5不冒浆或断续冒浆土质松软，附近有空洞、空通道。复喷不提升注浆管，增大注浆量继续注浆直至冒浆为止掺加适量速凝剂6孔口大量冒浆注浆管封闭不良，或接头处损坏，土层密实程度大，浆液切割土体范围小或喷嘴直径过大。检查注浆管个接头分析土层密实度资料加快提升和旋转速度，提高喷射压力，适当缩小喷嘴径。7成桩桩顶凹穴浆液吸水后收缩或过早停止注浆二次注浆或补灌水泥浆8旋喷封闭结构渗水漏水孔位偏差大，钻孔倾斜度偏大，桩体直径不均匀，桩间间隙大。保持孔位准确，钻孔垂直，桩体成桩搭接良好。9桩体截面抗压强度偏低浆液水灰比过大，喷浆流量偏小，提升速度过快。调整适合的注浆工艺。10桩体形状上粗下细入土深度深，土层密实度上松下紧。喷射工艺自上而下无变化。喷射时结合土层触探曲线采取相应的喷射措施。5、旋喷地基加固质量检测旋喷加固施工结束28天后，应由有资质的检测单位对地基加固效果进行检测，检测应采取复合地基载荷试验和单桩载荷试验：抽取高压喷射注浆桩数的0.5%~1%且不少于3点进行复合地基载荷试验；抽取高压喷射注浆桩数的0.5%~1%且不少于3点进行单桩载荷试验。检测数量详见下表：楼号检测项目9#楼备注单桩承载力静载检测6点复合地基承载力静载检测6点相关单位验收合格后方可进行浮土清理（褥垫层位置清理深度为基础垫层底面以下200mm）及褥垫层或垫层施工。6、机具设备和人员组成6.1主要机具设备序号机具名称单位数量备注1SH-30钻机台22变频高压注浆（ZJB(BP)-50台23泥浆搅拌(JN-1200)台24旋喷钻机(XPZ-50)台25水准仪台16斗车台47经纬仪台18配电装置套26.2项目人员组成6.2.1管理人员1)项目经理1人2)项目技术总负责人1人3)工程技术负责1人4)工程负责人1人5)责任工长1人6)质检员1人7)安检员1人6.2.2施工工人1)普工10人2)机操工3人3)电焊工2人4)电工2人7、施工质量及施工安全文明控制措施7.1确保工程质量的综合措施7.1.1、建立好质量管理体系。由总工程师进行技术把关和方案的审查，现场由项目经理、技术负责和责任工长组成质量小组，做到质量管理人员职责清楚、责任分明、层层把关。7.1.2、施工前各级施工人员必须熟悉图纸，施工组织设计经讨论通过后逐渐进行书面的或口头的技术交底，将各工序施工的依据，施工的要点，质检标准以及有关的注意事项，交底到班组。7.1.3、每一道工序严格按现有的操作规程进行施工管理由施工工长负责监督完成，并由工程技术人员检查验收并做好记录。每道工序经验收合格后，方能进行下一道工序的施工。在施工过程中，应严格控制放线、放孔误差、场地平整标高及基坑开挖标高，检查成空深、水飞比及提升速度等的情况。7.1.4、用语工程上的原材料，必须按照质检标准中《质量保证资料》所规定的核查项目和要求，进行入场的检查实验，必须有材料证明书和试验报告，不合格的一律不得使用。7.2确保施工现场安全文明生产的措施7.2.1、建立安全管理机构，制定安全管理制度进行安全教育。为确保现场施工人员、设备、材料的安全，预防和杜绝工伤、机、交通事故的发生，施工人员必须定期进行安全教育，并严格遵守建筑施工安全操作规定，规范及劳动安全条例等有关规定组织生产。施工中做不到文明施工，安全生产，并建立安全组织体系，施工现场设专职安全员，各作业班组兼职安全员，安全员应随时检查生产情况，找出不安全因数，并立即采取有效施清除隐患。各施工班组严格执行本班组安全责任制，并和本组的经济效益挂钩，不得出现任何安全事故。7.2.2、抓好各工序的安全管理，杜绝安全隐患a、现场一切人员（施工、管理人员）必须配戴安全帽上班。不准穿拖鞋上班。b、照明和设施用电必须分开架设，做到一机一闸，并配漏电开关。c、建筑材料按指定位置分类集中中堆放整齐。d、邻时设施搭应正规化，场地周围临时设施或堆放材料不得影响附件近原有建筑和过路行人的安全。e、闲人严禁进入施工现场，做好防火防盗工作，防止以外伤害。f、严禁现场施工人员和管理人员饮酒后如现场。g、所有设备的易损部件应随时检查，发现不安全的部件应及时更换过修理。h、应认真检查孔深度等是否满足设计要求，不符合质量要求应及时弥补。否则不能验收。i、施工区域应设警示标志，危险地段应设置相应的警示标牌及采取相应的安全防护措施。夜间施工应有足够的照明。j、严禁现场施工人员斗殴，严禁随地大小便，保持现场清洁卫生。k、设备操作人员及电工应定人定岗，由专人操作，并作到持证上岗。7.3、文明施工7