低能级强夯结合高压旋喷注浆处理高填方住宅地基

石灿峰，王林强，孔凡林，刘锐

(1重庆隆鑫隆骏房地产开发有限公司，重庆400023；2重庆市建筑科学研究院，重庆400016；3四川蜀渝石油建筑安装工程有限责任公司重庆分公司，重庆400058)

低能级强夯结合高压旋喷注浆处理高填方住宅地基

石灿峰1，王林强1，孔凡林2，刘锐3

(1重庆隆鑫隆骏房地产开发有限公司，重庆400023；2重庆市建筑科学研究院，重庆400016；3四川蜀渝石油建筑安装工程有限责任公司重庆分公司，重庆400058)

新建小高层住宅项目在临近已有房屋的情况下，采用高能级强夯处理高填方地基易对已有建筑物产生不利影响，此时采用低能级强夯结合高压旋喷注浆经项目检验是解决此类问题的可行性方案。经处理后的地基承载力、变形模量等参数均可满足上部结构设计要求，其经济指标成倍优于灌注桩方案。

强夯；高压旋喷注浆；小高层住宅；高填方；地基处理

1 工程概况

某小高层住宅项目位于重庆市渝北区，由A、B、C、D四个地块组成，其中A地块占地面积22.2万m2，已分期实施1.1&1.2期合计16.1万m2，尚余6.1万m2土地待建。该尾期工程编号为1.3&1.4期，共由13栋8～11层住宅及地下车库组成，其中8栋住宅楼及大部分地下车库均坐落于高填方回填区域，最大回填达52m，该地基情况较为极端。

原地基处理设计拟对A地块全项目采用高低能级组合强夯方案并统一实施，但因全地块分期实施，项目现场未予统筹考虑以致后续开发的1.3&1.4期地基并未夯实处理，现该期工程与已交付的1.1&1.2期房屋安全距离较小，在此情况下若仍沿袭原设计将带来若干项目风险。

2 地质情况

2.1 地形地貌

拟建场地属构造剥蚀丘陵地貌，区内大部分已经人工改造挖填整平，场地北高南低，地面高程287～311m，相对高差约24m。

2.2 水文地质

场地丘包和斜坡地段地势高，地表水易于排泄，沟槽地带成为地表水的汇集场所。

2.3 地层结构

根据钻探揭示及地质调查，场地内主要岩土层为第四系全新统人工填土层、残坡积土，下伏侏罗系中统沙溪庙组泥岩、砂岩。分述如下。

（1）素填土（Q4ml）：场地内填土分期堆填，全场地填土粒径多在100～700mm之间，部分粒径可达1000～2000mm，开挖显示填土内部性状见图1。

图1 开挖后显示素填土内部性状

回填土经10～25年内部自重固结及外部应力作用，密实度较好。根据钻探揭露并结合触探、剪切波及瑞雷波测试：表层填土松散-稍密，随着深度的增加，深层填土稍密-中密；20m深度以下的填土性状更紧密，多呈中密-密实状。

（2）粉质粘土（Q4el+dl）：仅在局部原始沟心钻孔中揭露，厚度0～4.60m，一般小于1m。

（3）泥岩（J2s-Ms）：泥质结构，局部含灰绿色砂质团斑、条带，局部变相为砂岩，强风化层厚0.20～3.00m，主要分布为场地东部。

（4）砂岩（J2s-Ss）：钻孔范围内与泥岩、砂岩互层状产出或呈夹层状、透镜体，强风化层厚0.30～1.80m，主要分布于场地西部。

2.4 持力层

根据钻探揭露以及实地调查，回填前填料未经颗粒分选，骨架颗粒的粒径和含量都较高，均匀性差，填土内部空隙较大结构松散-稍密，根据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第6.3.4条，现有填土不能直接作建筑基础持力层。

3 地基处理方案

地基承载力设计要求：8栋住宅楼基础下须不小于220kPa，车库基础下须不小于200kPa，压缩模量均须不小于15MPa，基准机床系数须不小于2.0×104kN/m3。

项目回填区域天然地基不能满足上述地基承载力和变形模量要求，且填土内部孔隙较大，出现局部沉降变形的风险较大，须综合项目情况考虑地基处理措施。结合已交付的1.1&1.2期工程经验，该期填土地基的加固深度要求须不小于10m。

3.1 方案1：高低能级组合强夯

为了满足地基加固深度不小于10m，原设计使用高能级强夯（夯击能8000kN·m）进行点夯作为第一遍工序，另组合三遍低能级强夯以保证加固效果和造价合理性，其中第二遍、第三遍均使用能级降低的点夯（夯击能4000kN·m），第四遍采用能级更低的满夯（夯击能1200kN·m）。该方案经济、高效，单位投影面积造价约70元/m2，如图2。

图2 高低能组合夯击能夯点平面布置图

已交付的1.1&1.2期应用上述方案经处理后检测显示：承载力、变形模量等各项技术指标均达到要求，房屋沉降监测显示沉降变形均符合规范要求。

现1.3&1.4期工程与已交付的1.1&1.2期安全距离较近(最近约20m)，所使用的高能强夯易使邻近住宅装修面层产生开裂风险进而引起维权影响全项目发展，挖隔震沟等施工技术措施尚不能完全规避上述风险。

3.2 方案2：灌注桩

直接将上部结构荷载通过基础和刚性灌注桩穿越深厚填土和较浅的粉质粘土层，传递至稳定泥岩（J2s-Ms）或砂岩（J2s-Ss）。

根据地质详勘报告显示：场地岩石地形走势呈沟槽状，最深处桩长超过50m。根据常用的成桩工艺经验，拟对20m以上长度桩考虑采用长螺旋钻孔压灌桩或机械旋挖成孔灌注桩，对20m以下长度桩可论证后采用人工挖孔灌注桩。根据已实施的1.1&1.2期工程经验：由于填土块石较多内部孔隙较大，灌注桩漏浆的情况极为突出，为避免漏浆拟设置钢套筒作为成桩措施，此项增加较大费用。

经统计：1.3&1.4期的8栋住宅楼须共计使用灌注桩18541m (机械成孔桩须配钢套筒作成桩措施)，该部分造价投影至单位面积约为2069元/m2,为方案1造价的29.6倍，其施工成桩工期亦较长。

3.3 方案3：低能级强夯结合高压旋喷注浆

低能级强夯作为旋喷注浆的前处理措施，以挤密填内部孔隙较大，点夯夯击能为4000kN·m，夯点间距6m的正方形布置，两遍点夯一遍满夯，满夯夯击能为1200kN·m。

完成低能级强夯后，采用双管法旋喷高压注浆法对基底以下1～11m共10m范围的土层进行加固，最终形成复合地基，使旋喷桩和桩间土共同承担上部荷载。旋喷桩桩径拟采用0.8m，桩长10m，桩间距为2m（实验区A2栋住宅楼为1.5m），其中住宅楼区域为三角形梅花状或正方形布置，车库区域为正方形布置，设置范围为建筑最外排基础外延一排桩形成的轮廓内，如图3所示。

图3 A2栋住宅高压旋喷注浆平面布置图

该方案须采用筏板基础，基础与复合地基之间设置变形协调过渡层（换填加筋土垫层）：拟采用砂夹石换填垫层（碎石70%，中砂30%），碎石最大粒径不大于50mm，内设二层土工格栅进行加筋。土工格栅双向强度不低于80kN/m，铺设范围为建筑基础边缘外延0.5～1m形成的轮廓内。

经统计：1.3&1.4期的8栋住宅楼采用方案3的单位面积投影造价约为960元/m2,不到方案2单位造价的一半。综合地下车库部分及全地块方案3的单位面积投影造价约为800元/m2,全场地预估比方案2节约造价约2500万元。

4 地基处理设计

旋喷注浆复合地基承载力确定方式按《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012[1]公式7.1.5-2确定：

对于新型“被XX”结构中“被”的归属问题各家说法不一，主要有助词/助动词说、否定标记说、类词缀说、副词说。除副词说认为“被”是实词外，其他几种说法都认为“被”是虚化程度较高的成分。

fspk=λmRa/Ap+β（1-m）fsk

fspk-复合地基承载力特征值（kPa）；

m-面积置换率，边长2m等边三角形布桩，de=1.05s=2.1m，m=(d/de)2=0.145；

Ra-单桩竖向承载力特征值（kN），预估水泥土单轴抗压强度为5.0MPa＞4λRa/Ap=4.8MPa满足要求；

β-桩间土承载力发挥系数；

Ra=upqsili+αpqpAp=2.512m×20kPa×10m+200kPa×0.5m2= 502kN+100kN=602kN。

说明：桩的极限侧阻力标准值按稍密粉砂取40kPa

Ra/Ap=1.2MPa；

λ-单桩承载力发挥系数，按重庆本地经验取1.0；

β-桩间土承载力折减系数，按重庆本地经验取0.5；

fsk-处理后桩间土承载力特征值（kPa）,按《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012第7.1.5条取天然地基承载力特征值160kPa；

fspk=1.0×0.145×1200kPa+0.5×(1-0.145)×160kPa=242kPa＞220kPa（满足上部结构设计要求）；

旋喷桩复合地基压缩模量按《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第7.2.12条确定：

Esp=ξEs

ξ=fspk/fak

Esp=(242kPa/160kPa)×13MPa=19.6MPa＞15MPa

满足上部结构设计要求。

5 旋喷注浆施工

施工前应根据现场环境和地下埋设物的位置等情况，复核高压喷射注浆的设计孔位。高压旋喷注桩的施工参数：采用双管法的高压水泥浆压力大于20MPa，流量大于30L/min，气流压力0.7MPa[2-3]，提升速度为0.1～0.2m/min，根据现场实际情况可在该范围内作相应调整。高压喷射注浆采用强度等级为P.O. 32.5级的普通硅酸盐水泥，根据需要可加入适量的外加剂及掺合料。外加剂和掺合料的用量应通过试验确定。水泥浆液的水灰比为1.0。喷射孔与高压注浆泵的距离小于50m。钻孔的位置与设计位置的偏差不得大于50 mm[3]。垂直度偏差不大于1%。实际孔位、孔深和每个钻孔内的地下障碍物、洞穴、涌水、漏水及岩土工程勘察报告不符等情况均应详细记录。当喷射注浆管贯入土中，喷嘴达到设计标高时，即可喷射注浆。在喷射注浆参数达到规定值后，随即按旋喷的工艺要求提升喷射管，由下而上旋转喷射注浆。喷射管分段提升的搭接长度不得小于100mm。在高压喷射注浆过程中出现压力骤然下降、上升或冒浆异常时，应查明原因并及时采取措施。高压喷射注浆完毕应迅速拔出喷射管。为防止浆液凝固收缩影响桩顶高程，必要时可在原孔位采用冒浆回灌或第二次注浆等措施。施工中应做好泥浆处理，及时将泥浆运出。

6 地基处理检测

地基处理相关检测内容执行重庆市《建筑地基基础检测技术规范》DBJ50/T-136-2012[4]和《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012[1]相关要求，其中旋喷桩复合地基承载力、压缩模量、基准机床系数检测：采用复合地基浅层平板荷载试验，检测数量为38个点，其中住宅楼26个（其中包含A2栋试验区3个点），其它区域12个。旋喷桩桩体质量及桩长检测：采用钻芯法检测，检测数量为80个点，其中住宅楼40个，其它区域40个。旋喷桩顶褥垫层实度检测：采用大体积干密度法，检测数量为180个点，检验应分层进行，其中8栋住宅楼褥垫层厚度1m，其它区域基础下褥垫层厚度0.3m。

现已施工完成的A1、A2栋住宅楼及邻近车库经处理后地基经检测上述相关技术参数均满足结构设计所提要求，且目前监测到的最大总沉降位移值均小于20mm，可见沉降量尚偏于安全。

7 结语

低能级强夯结合高压旋喷注浆技术可有效解决块石高填方素地基上的地基处理问题，所达到的强度能为小高层、车库及别墅等较低楼层项目提供满足要求的地基承载能力及变形模量，经济指标相比灌注桩优势较为明显，相对于高能级强夯不会造成较大程度的扰民及引发临近楼宇装饰面层开裂。低能级强夯结合高压旋喷注浆技术施工工艺成熟，可以达到较好的处理效果。

低能级强夯结合高压旋喷注浆处理后复合地基在建筑主体结构施工期间和竣工以后2年内均应进行变形监测，变形监测须满足国家相关规范要求。

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.JGJ79-2012建筑地基处理技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[2]陈荣别.高压喷射注浆法在高层建筑地基处理中的应用[J].福建建设科技,2005（6）：7.

[3]余宇，向仍勇.强夯与注浆结合在山区高填方工程地基中的应用[J].建筑节能,2016（3）：135.

[4]重庆市建筑科学研究院.DBJ50/T-136-2012建筑地基基础检测技术规范[S].重庆：重庆市城乡建设委员会，2012.

责任编辑:孙苏,李红

Application of Combined Technique of Low-energy Dynamic Compaction and High Pressure Jet Grouting in Ground Treatment of High Embankment Residence

For newly-built medium high-rise residence adjacent to some existing buildings,high-energy dynamic compaction would easily damage the existing buildings,so low-energy dynamic compaction and high pressure jet grouting would be a feasible solution.The parameters like bearing capacity and deformation modulus can meet the design requirements of the superstructure after treatment,and the economic index greatly outshines other solutions.

dynamic compaction;high pressure jet grouting;medium high-rise building;high embankment;ground treatment

TU473

A

1671-9107（2017）09-0043-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2017.09.043

2017-04-11

石灿峰(1981-)，男，重庆人，研究生，工程师，主要从事岩土、结构工程等领域的设计及管理工作。