深层搅拌法在高层建筑地基处理中的应用

 　 1深层搅拌法是利用深层搅拌机械将固化剂 (浆体或粉体 )输送到地基深处与软土强制搅拌 ,利用固化剂与软土间的物理化学反应 ,使软土硬结为具有整体性、水稳定性和一定强度的优良地基。它具备设备简单、操作方便、质量可靠、施工速度快、成本低、无污染、无振动以及对周围环境无不良影响等优点 ,尤其适于旧城改造和在市内繁华地域施工。

《地基处理手册》和已发表的资料表明 :深层搅拌法一般用于处理 6～ 7层楼房的地基处理 ,而太原地区从 1 994年以来 ,在旧城改造的地基处理施工中 ,深层搅拌法已逐步发展至 1 2～ 1 3层楼房的地基处理工程中 ,通过载荷试验和建成后的沉降观测证实 ,深层搅拌法处理高层建筑地基是一种可选择的安全可靠的施工方法 ,在深层搅拌法的实例应用方面是一次突破 ,值得推广和研究。

1　工程实例

山西省太原市庙前小区某高层住宅楼位于西海边街交汇处 ,是拆迁回建楼 ,建筑物高 1 2层 ,局部 8层和 1 0层 ,框剪结构 ,筏片基础 ,基础埋深3 . 0 m,占地面积 6 5× 2 4=1 56 0 m2 ,由于天然地基承载力不能满足上部荷载要求 ,采用粉体喷射深层搅拌法处理。

1 . 1　工程地质条件

根据原场地岩土工程勘察报告 ,该场地地下水位在 3 . 5m～ 3 . 8m,在深层搅拌法处理深度范围内 ,地基土分 3层 ,工程地质特征如下 :第 层 :杂填土 (Q42 ),杂色 ,厚度 7. 1 m～ 8. 6 m,以建筑、生活为主 ,湿～很湿 ,原位测试平均标准贯入试验击数 3 . 5击 ,承载力标准值 80 k Pa,该层分布遍布全场。

第 层 :粉质粘土 ,褐黄色 ,质均 ,可塑 ,中等偏高压缩性 ,层厚 2 . 7m～4. 9m,平均标准贯入试验击数 4. 1击 ,承载力标准值 1 2 0 k Pa。

第 层 :中砂 ,稍密～中密 ,饱和 ,局部有细砂 ,平均标准贯入试验击数3 3 . 2击 ,层厚 4. 7m～ 6 . 5m,承载力标准值为 2 50 k Pa。

1 . 2　深层搅拌法设计

桩径 50 0 mm,有效桩长 8. 0 m,空桩 3 . 0 m,梅花形布桩 ,桩间距80 0 mm,总桩数 2 952根 ,粉体喷射法施工 , 42 5#矿渣硅酸盐水泥 70 kg/ m(相当于水泥掺入比为 1 8% ),桩体无侧限 ,抗压强度不小于 1 . 5MPa,复合地基承载力要求达到 2 40 kPa。

1 . 3　深层搅拌法施工

1 . 3 . 1　施工机械设备

PH-5A粉体喷射桩机 2台 ,动力电 , 3 7k W;2 m3空气压缩机 2台 ,动力电 , 1 7k W; 1 . 5t灰罐 2个。

1 . 3 . 2　施工工艺

本次粉体喷射深层搅拌法施工工艺流程如图 1所示。

1 . 3 . 3　主要设备技术参数

钻头直径 (mm):50 0 ;钻机转速 (r/ min):正转为 44、70 ,反转为 2 9、52 ;提升速度 (m/ min):正转为 0 . 6 7、1 . 6 0 ,反转为 0 . 45、0 . 80 ;大灰罐压力 (MPa):0 . 3～ 0 . 4;小灰罐压力 (MPa):0 . 2。

1 . 3 . 4　配比试验

施工前取原场地地基土按设计要求做了配比试验。结果如下 :6组试块3 1 d龄期的抗压强度分别为 2 . 3 MPa、2 . 2 MPa、1.8MPa、2.1 MPa、1 . 6 MPa与 1 . 5MPa;折合 90 d龄期强度分别为 3 . 4MPa、 3 . 2MPa、 2 . 6 MPa、3 . 1 MPa、2 . 3 MPa与 2 . 2 MPa。

1 . 4　成桩后质量检测

1 . 4. 1　载荷试验

在 3个试验点所作载荷试验结果为 :在桩长 (8.0 m)、桩径(50 0 mm)、最大荷载(600kN)相等的情况下,最大沉降分别为16mm、21mm与 1 9mm,相应的复合地基承载力分别为260kPa、250kPa与250kPa。

1 . 4. 2　整桩取芯测试

(1 )试验目的 :检测整桩喷灰均匀性及桩身强度。

(2 )试块强度 :6根试桩的31d龄期的平均抗压强度分别为3MPa、1 . 8MPa、1.7MPa、2.2 MPa、1.9MPa与 1.6 MPa,其折合 90 d龄期的强度分别为 3.4MPa、2.6 MPa、2.5MPa、3.2 MPa、2.8MPa与2. 3MPa。

1 . 5　沉降观测

该工程从上部结构施工开始 ,设沉降观测网点 ,从 1 994年开始施工 ,1 996年主体完工 ,一直到 1 997年观测结束 ,最大沉降量 1 6 mm,到目前为止 ,该楼房使用正常