高压旋喷桩在行走式塔吊基础加固中的应用

上海市浦东新区建设（集团）有限公司 上海 200136

1 工程概况

背景工程位于软土地区，拟建建筑为地上5 层钢结构综合楼，平面呈L形，高度23.4 m；为满足施工吊装要求，需采用1 台行走式塔吊，塔吊高度35.6 m，臂长40 m，轮距6 m×6 m，最大起重力矩2 944 kN·m，最大轮压值950 kN（非工作状态），塔吊平面布置如图1所示。

图1 塔吊平面布置

2 地基反力计算及地基处理方案

施工设计中的塔吊基础采用2 道长27 m的地基梁，梁高1.5 m，翼缘宽2.5 m，埋深1.3 m，塔吊的运行范围为距离地基梁两端各1.5 m位置处。我们根据塔吊位于地基梁的端部及中部2 种工况，分别对地基梁下方土反力情况进行计算，弹性地基基床反力系数取为10 000 kN/m3，荷载组合为1.0恒+1.0活。

根据计算，地基梁边缘处在荷载标准组合作用下的最大基底压力值约为111.4+1.3×20=137.4 kPa，大于②层粉质黏土经修正后的地基承载力特征值（85 kPa），故需要对地基进行加固处理。

选择高压旋喷桩法进行地基处理，旋喷桩Φ600 mm，根据基底压力分布规律，高压旋喷桩采用两端密、中间疏的布置原则，桩端进入⑤层黏土层，桩顶至基础底之间设置褥垫层。采用高压旋喷桩加固处理的塔吊地基基础平面如图2所示。

图2 塔吊基础平面

图3 塔吊基础剖面

3 高压旋喷桩复合地基计算[1-8]

3.1 单桩竖向承载力特征值估算

根据《建筑地基处理技术规范》JGJ 79—2012第7.1.5-3条对单桩竖向承载力估算如下：

3.2 桩间距验算

按剖面图中所示做法，地基梁端部位置处在荷载标准组合作用下的最大基底压力值为：

故要求复合地基承载力特征值满足：

取fspk=147 kPa，根据《建筑地基处理技术规范》JGJ 79-2012第7.1.5-2条进行估算，取单桩承载力发挥系数λ=0.8，桩间土承载力发挥系数β=0.8，桩顶处②层土体地基承载力特征值为85 kPa，则高压旋喷桩的面积置换率为：

桩的布置如图2所示，桩横向布置的中心间距为1.2 m，纵向布置的中心间距为1.0 m，有：

满足要求。

3.3 地基沉降及软弱下卧层验算

地基梁的边缘1.5 m梁段在不考虑地基加固的情况下，最终沉降量计算值为39.9 mm，而接下来参考吊车梁的挠度限值要求，在假设另一端无沉降的前提下，此沉降端的沉降值小于规范要求的80 mm的计算值，因此可以判定满足要求。

软弱下卧层验算亦满足要求，验算过程略。

4 高压旋喷桩施工

4.1 工艺流程

场地平整→桩定位→机具就位→贯入喷射管→试喷射→喷射注浆→拔管和冲洗

4.2 材料及技术控制

采用P.O 42.5水泥，单管喷射高压泥浆泵注浆压力不应低于25 MPa，气流压力大于0.7 MPa，旋喷钻机旋转速度10～20 r/min，提升速度10～20 cm/min，单管喷射水泥浆水灰比采用0.67～1。

5 成桩质量及承载力检验

5.1 成桩质量检验

在成桩28 d后，对桩径进行开挖检查，旋喷桩的最小直径＞0.6 m，满足设计要求；

选取不同位置的6 根桩取芯进行桩身抗压强度检测，其抗压强度平均值fcu在2.4～2.8 MPa之间，大于理论计算值的2.18 MPa，满足《建筑地基处理技术规范》JGJ 79—2012第7.1.6条的要求。

5.2 复合地基及单桩静载荷试验

根据规范要求，取3 处试验点进行复合地基静载荷试验，承压板面积为1.2 m×1.0 m，加载至150 kPa时，承压板沉降量均在5 mm以内，满足要求。

另取2 根桩进行单桩静载荷试验，单桩承载力满足设计要求。

6 效果分析

行走式塔吊两侧轮压大，且不均匀，若地基土承载力低、压缩性高，则易出现较大的沉降变形，对塔吊结构的稳定性造成影响。

在软土地区，天然地基不能满足要求，必须进行处理。通过采用高压旋喷桩的方式进行地基处理，提高了地基承载力，大幅减小了基础尺寸，有效地控制了基础沉降，且通过两端密、中间疏的布桩方式，进一步节约了成本，达到了较好的经济效果。根据对实际成桩的检测结果，采用高压旋喷桩的地基处理方式可以有效提高地基承载力、控制地基沉降。

目前，本工程已施工完毕，行走式塔吊在安装及运行期间未出现任何不良问题，且使用效果良好，说明采用高压旋喷桩的方式对行走式塔吊地基基础进行加固处理是合理可行的。