浅谈高压喷射注浆法在软土地基中的应用

文章编号:100926825(2002)1220047202

浅谈高压喷射注浆法在软土地基中的应用

收稿日期:2002210217

作者简介:廖来有(19602),男,1986年毕业于广州城建职工大学工民建专业,工程师,广州经济技术开发区建设监理有限公司,广东广州　510630

廖来有

摘　要:结合工程实际,分析选择了高压喷射桩地基处理方案,阐述了设计要点、技术参数和孔距的确定,检测效果证明,

用此法处理软土地基,能在较短的工期内,以较低的成本取得好的加固效果。关键词:高压喷射注浆法,软土地基,固结体,复合地基承载力中图分类号:T U47118文献标识码:A

　　高压喷射注浆法因与所形成的固体形状与喷射流移动方向

有关,一般分为旋转喷射、定向喷射、摆动喷射。

旋喷法主要用于加固地基,提高地基的抗剪强度,也可治理流砂;定喷和摆喷用于基坑防渗,改善地基土的水流性质和稳定边坡等工程。

高压喷射注浆法的基本工艺有单管法(日本简称CCP 工法)、二重管法(日本简称JSG 工法)、三重管法(日本简称C J P 工法)、多重管法(日本简称SSS 2M AN 工法)。

以下通过实例简单介绍高压喷射注浆法(采用单管法)在软土地基中的应用。

1　工程实例

111　工程概况

8跨全钢结构,基本柱距12m ,拔

柱处为24m 、36m ,跨度为21m 和32m ,总宽度213m ,总长度

300m ,总平面面积约为63900m 2。扩建工程构筑物基础和大型

机器基础对地基沉降及不均匀沉降有较高要求,设计要求为单独

基础沉降量不大于120mm ,相邻及相对柱基础的沉降差不大于

0.002L (L 为相邻柱距)。

112　工程地质概况

该工程位于长江右岸Ⅲ级阶地上,有一条较大的主冲沟自西

向东穿过整个场地,另有两条支冲沟。

场地内有暗塘分布,塘底有厚度不等的呈流塑状态的稀软塘

泥。

场内地下水埋深约0.7m ,属潜水类型,对混凝土无腐蚀性。

场地的地质大概分为5层:

①表层堆填了厚0.40m ～4.85m 的碎石、矿渣及建筑垃圾,

堆填物的土质及厚度不均匀,处于饱和、松散、饱和稍密状态;

②杂填土下是第四系全新统冲积层Q al

4,埋深为4.85m ～14.80m ,层厚0m ～9.95m ,该土层层次多,层位变化大,土质极不

均匀,属软弱地基土;

③埋深14.80m 以下是第四系上更新统冲积层Q al

3,呈饱和、可塑～硬塑状态,土质较均匀,地基承载力大于200kPa ,该层在整个场地中局部分布,在冲沟地带缺失;

④第4层是结构致密,呈饱和、硬塑状态的第四系更新统冲

积粘土层Q al

2,该层在整个场地中局部分布,在冲沟地带缺失;⑤勘探范围内最下部土层是第四系残积层Q el ,由滞留、泥盆系砂岩风化而成,呈饱和、可塑～硬塑状态,力学性能好。

113　地基处理方案

根据工程地质勘察资料,同时考虑扩建厂房上部结构的特点,估算后发现天然地基无法满足上部结构对地基变形及承载力的要求,因此天然地基需要处理。按设计要求处理后的地基除满足上部结构变形的要求外,承载力应大于200kPa 。该工程初步考虑的施工方案为:换土垫层法、高压喷射注浆法、人工挖孔灌注桩,对这3个方案进行了比较论证,得出如下结论:换土垫层法简易可行,但仅限于浅层处理,一般不大于3m ,

对湿陷性黄土地基不大于5m 。

该工程软弱土层厚度变化大,若局部换填,施工难以掌握且

换填后整个场地变形不均匀;若整个场地等厚度换填,则因地下

水位浅,厚度大,施工难度大且工期长,成本高,故该方案不合适。

高压喷射注浆法和人工挖孔灌注桩在技术和施工方面均合

理可行,经过估算,人工挖孔灌注桩工期较长且造价较高压喷射

注浆高35%左右。经过经济、技术论证,最终确定采用高压喷射

注浆法进行地基处理。

114　高压喷射桩设计破施工所产生的强烈震动的考验,未发现任何不良现象,证明支护是非常成功的。参考文献:

[1]Y B 9258297,建筑基坑工程技术规范[S]1

[2]G B 5008622001,锚杆喷射混凝土支护技术规范[S]1[3]J G J 79291,建筑地基处理技术规范[S]1

The application of various foundation pit support methods in certain project

ZH ANG Feng

(The Fir st Construction Engineering Co.Ltd o f GuangDong ,Guangzhou 510010,China )

Abstract :C ombined with project exam ples ,the application of various foundation pit support methods in certain project is introduced.And a new method is put forwards.Finally combined with actual project this method not only is proven to be feasible and safe but als o can save project investment cost and meet demands of foundation pit support.

K ey w ords :foundation pit support ,earth 2retaining piles ,anchor rod ,combined bolting and shotcrete net ,cast 2in 2place bored pipes

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74・　　　

第28卷第12期2002年12月　　　　　　　　　　　　　　　山西建

筑SHANXI 　ARCHITECT URE

V ol.28N o.12Dec.　2002

11411　

设计要点根据软弱土层的分布厚度和结构、设备荷载大小的不同,整

个场地划分为3个处理区域,Ⅰ区有效处理深度为5.0m ,Ⅱ区为7.5m ,Ⅲ区为8.5m 。确定注浆深度的原则是注浆孔深入软弱土层以下1.0m ,注浆孔按照等边三角形布置。设计要求经处理后Ⅰ区、Ⅲ区复合地基承载力标准值f sp ,k ≥200kPa ,Ⅱ区f sp ,k ≥250kPa 。

11412　喷射技术参数

通过了解该地区地基处理经验及其他相似场地、类似工程的

地基处理方案,参考有关资料并经现场多点位反复试喷后确定:该工程采用纯水泥浆作硬化剂;采用单管法施工;单管法水灰比一般采用1∶1或1.5∶1,该工程采用1∶1的水灰比;喷射压力p =17MPa ;提升速度v =280mm/min ;射量q =83L/min ;固结体(拌和桩体直径)D =0.5m (粘性土地基加固,单管喷射注浆加固体直径一般为0.3m ～0.8m )。

11413　注浆孔距L 确定

高压喷射注浆处理的地基应按复合地基计算,复合地基承载力公式如下:

f sp ,k =[R d

k +β・f sk ・

(A e -A p )]/A e 　　　　(1)R d

k =min (R d

k 1,R d

k 2)

(2)R d

k 1=η・f cu ,k ・A p (3)R d

k 2=π・d ∑(h i ・q si )+A p ・q p

(4)A e =sin60°・L 2

(5)

式中:f sp ,k ———复合地基承载力标准值,kPa ;

A e ———单桩加固处理的面积,m 2;A p ———拌和桩的平均截面积,m 2

;

β———桩间天然地基土承载力折减系数,可根据试验确定,

无试验资料时,可取β=0.2～0.6;当不考虑桩间软土的作用时,可取β=0;

f sk ———桩间天然土承载力标准值,kPa ;R d

k ———单桩竖向承载力标准值,kPa ;

η———强度折减系数,取η=0.35～0.50;

f cu ,k ———桩身试块的无限抗压强度平均值,kPa ;d ———拌和桩的平均直径,m ;n ———桩长范围内所划分的土层数;h i ———拌和桩周第i 层土的厚度,m ;

q si ———拌和桩周第i 层土的摩擦力标准值,可采用钻孔灌注

桩侧壁摩擦力标准值,kPa ;q p ———桩端天然地基土的承载力标准值,kPa ,可按G B J 72

建筑地基基础设计规范第三章第二节的有关规定确

定;

L ———注浆孔间距。

将(5)式代入(1)式化简得:

L 2

=[R d k -β・f sk ・A p

sin60°(f sp ,k -β・f sk )

]　　　　　　(6)

将相应的试验参数和工程地质资料所确定的喷射桩设计参

数及各土层力学参数,选用合适的β值代入(6)式,可计算出高压喷射注浆孔的孔距。

该工程初步设计取β=0.4,由此算得Ⅰ区孔距为1.12m ,Ⅱ区孔距为1.10m ,Ⅲ区孔距为1.30m 。考虑到桩径和桩距相同情况下随单桩承载力的提高β值有一定程度的减少,反之β值有一定程度的增大,故该工程最终确定Ⅰ区L =1.15m ,Ⅱ区L =1.05m ,Ⅲ区L =1.30m 。

该工程在Ⅰ区成桩620根,累计桩长3100m ;Ⅱ区成桩2432根,累计桩长18240m ;Ⅲ区成桩1828根,累计桩长15538m ;整个场地成桩4880根,累计总桩长36878m 。

该工程地基处理费用约为300万元,每m 拌合桩造价为81.35元。

115　高压喷射注浆处理效果检验

高压喷射注浆法处理的地基强度较低,28d 的强度增长速度较慢,故检验时间应在喷射注浆完成四周后进行,以防固结体在强度不高时检验而受到破坏,影响检验的可靠性。该工程地基处理完一个月后,在各区进行静载荷试验,最终Ⅰ区f k ≥205kPa ,对应沉降量为2.8mm ;Ⅱ区f k ≥260kPa ,对应沉降量为2.5mm ;Ⅲ区f k ≥208kPa ,对应沉降量为3.1mm 。以上结果均符合该工程设计及国家有关规范的要求,测试结果表明该工程用高压喷射注浆法处理取得较好的地基加固效果。

2　结语

该工程所举实例合理的应用了高压喷射注浆法处理软土地

基,在满足设计要求的前提下能够以较短的工期、较好的加固效果、较低的成本完成地基处理。鉴于地基土的复杂性和多样性,以及软土地基处理方法的多种多样,应具体根据地基土质条件、上部工程结构要求、工期、造价、料源、施工机械设备等因素综合分析后,合理选择地基处理方案,在保证结构安全的前提下,优化设计,降低处理成本。参考文献:

[1]孙更生,郑大同.软土地基与地下工程[M].北京:中国建筑工业出版社,1984.

[2]叶书麟.地基处理与托换技术[M].北京:中国建筑工业出版社,1994.

[3]叶书麟,叶观宝.地基处理[M].北京:中国建筑工业出版社,1997.

The application of high pressure jet grouting in soft soil foundation

LIAO Lai 2you

(The Construction Company ,Guangzhou District Exploiting Economy and Technology ,Guangzhou 510630,China )

Abstract :C ombined with engineering the foundation treatment plan using high pressure jet pile is analyzed ,at the same time the design key points ,the determination of technical parameters are elaborated.Through detection g ood rein forcement effects are verified of applying this method ,which can als o short the limit time and reduce the cost.

K ey w ords :high pressure jet grouting ,s oft s oil foundation ,cons olidation block ,com posite foundation bearing capacity

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84・第28卷第12期2002年12月

山西建筑