成都地区高压旋喷桩设计中两个参数取值探讨

闫北京 郑世隆

成都地区高压旋喷桩设计中两个参数取值探讨

闫北京 郑世隆

（成都四海岩土工程有限公司 四川成都 610017）

因成都地区地层特点，旋喷桩复合地基被广泛应用于高层建筑地基加固中。对于高压旋喷桩复合地基设计中。桩身强度和桩端阻力特征值是影响旋喷桩单桩承载力的重要因素。根据旋喷桩复合地基实践中的体会，对旋喷桩桩身强度和桩端阻力特征值两个参数取值进行讨论。通过分析，进一步认识了卵石层中旋喷桩复合地基的特殊性，并给出上述两参数取值的建议。

高压旋喷桩；设计；桩身强度；桩端阻力特征值

1 前言

JGJ79-2012《建筑地基处理技术规范》规定:高压旋喷桩适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑黏性土、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基。但根据规范的有关规定来看，高压旋喷桩复合地基为半刚性复合地基，计算模式按浅基础计算。而成都卵石地基为粗粒土，形成桩身强度较高，为半刚性～刚性桩复合地基。旋喷桩单桩承载力由桩身强度和桩端端阻力特征值决定。因计算模式不同，桩身强度及桩端端阻力特征值的取值则不同。深入研究和分析上述两参数的取值及方法对旋喷桩在卵石土中的应用,无疑是十分有益的。

1.1 成都地区卵石层地层的特点

成都地区位于川西平原的中部，卵石层主要分布在河漫滩及三级阶地。厚度变化明显：西部厚，东部薄，一般厚度为15～35m，西北郊厚度可达60m以上。该层具有分布广、厚度大、地基承载力高、变形模量高、分布不均匀等特点。

卵石层中常分布砂层或砂层透镜体分布等软弱夹层。该软弱夹层主要有两类：一类是在卵石层顶部附近，埋藏深度4～8m，为饱和状的中砂、细砂及部分砂夹砾(卵)石。这一类软弱夹层并不是普遍存在，有的建筑场地缺失；另一类是卵石层中的软弱夹层，为细砂、中砂、粗砂，砂夹卵砾石、砾石等透镜体或似层状夹层，厚度0．5～3．0m，一般埋深8～18m之间，普遍分布于卵石层中。

在一、二级阶地地区，成都地区卵石层埋藏较浅，常作为筏板基础的持力层；但由于卵石层中常分布砂层或砂层透镜体分布等软弱夹层，承载力和压缩模量常达不到设计要求，通常要对其进行加固处理。

1.2 成都地区高压旋喷桩基本情况

成都地区高压旋喷桩通常用于处理卵石层中的软弱夹层。成桩一般采用单管法，桩径一般可达450-550mm左右。引孔方式为SH30型或MG90型钻机成孔。单桩承载力可达到范围值为400-600kN，加固后复合地基承载力特征值可达400～650kPa，变形模量可达25～60MPa。

2 桩身强度

由于原位土是高压旋喷桩桩体材料的组成部分。桩体的强度与原位土质密切相关。不同土质物理力学指标不同，桩身强度差别也很大。通常情况下旋喷桩具有桩身强度低和桩身强度不均两大特点。

《水电水利工程高压喷射灌浆技术规范》（DL/T5200-2004）中高喷墙墙体性能指标可知：粉土层中凝结体抗压强度R28=0.5～3.0MPa，砂土层中凝结体抗压强度R28=1.5～5.0MPa，卵（碎）石层中凝结体抗压强度R28=3.0～10.0MPa，砾石层中凝结体抗压强度R28=3.0～12.0MPa。（凝结体抗压强度指标为室内试验指标，单管法R取高值。）《地基处理手册》（第三版）指出：单管法在砂质土中的加固体强度一般为2.0～7.0MPa，在粘性土中的加固体强度一般为1.5～5.0MPa。可见同一土层中旋喷固结体强度的离散性较大，旋喷固结体强度随土质条件的变化依次为：粘性土＜砂层＜卵石。

成都地区采用旋喷桩处理地层大部分为卵石层及砂层。旋喷形成的固结体强度较一般粘性土质偏高，桩身强度取值为5.0～12.0MPa。因此卵石层中旋喷桩为半刚性-刚性桩，较能充分发挥桩侧及桩端阻力，使其单桩承载力较高。由于土层的横向沉积成层性，桩身范围内软弱层（如砂层、松散卵石）中形成凝结体强度对桩身强度起控制作用。

3 桩端阻力特征值

3.1 桩端阻力产生的条件

大量研究表明：桩体刚度对复合地基的承载特性有重要影响，主要是由于桩侧阻力、端阻力发挥是有条件。桩侧摩阻力的发挥依靠在荷载作用下桩和桩间土存在相对位移趋势或产生相对位移。桩端端阻力的发挥则依靠桩端向下移动或存在位移趋势，否则端阻力等于零。在荷载作用下，桩体本身产生压缩，若桩体刚度较小，压缩量等于桩顶的位移量，桩端相对于周围土体没有相对位移产生而且无产生相对位移趋势，则桩端端阻力等于零。

《建筑桩基技术规范应用手册》认为桩应满足最小长径比和桩身材料强度和刚度要求，桩的基本性能才能充分发挥。其建议最小长径比为：对于上覆松散、软弱土层情况，最小长径比l/d宜取不小于10；对于上下土层变化较小的情况，最小长径比宜取不小于7；桩端进人持力层的深度不应小于规范规定值。桩身强度要求：混凝土的单轴抗压强度标准值一般不宜低于16.7MPa，弹性模量不低于2.8×104MPa，即混凝土强度等级不低于C25。

3.2 不同桩体刚度复合地基特性

不同桩身刚度，复合地基中的桩、土荷载分担比，地基中应力最大的区域的位置不同，具体表现为：

（1）刚性桩复合地基中刚性桩承担绝大部分基础荷载，土所分担的荷载份额很少。刚性桩复合地基使基底下浅层应力向桩体集中，并通过桩向深层扩散。应力大部分分布于桩底部，破坏模式主要为刺入破坏。

（2）柔性桩复合地基中桩间土负担的荷载份额较多，桩土应力比小，地基中的主要受力区与天然地基相似，位于基础底面处的延线处，且超出基础宽度较多，破坏模式主要为鼓胀式破坏。

（3）半刚性桩则介于柔性桩与刚性桩之间，土的主要受力区可能在加固深度的中间，或者接近于基底或者近桩底，视桩体刚度不同而变化。破坏模式主要为鼓胀式破坏与刺入破坏，桩的刚度愈高，愈接近刺入破坏。

3.3 旋喷桩端阻的取值建议

《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）中单桩承载力计算公式为桩的形式,但不是按通常意义上的深基础概念进行设计，而是按浅基础计算。桩端端阻力特征值qp取未经修正的桩端地基承载力特征值。上述规定是基于高压旋喷桩桩身强度低及破坏模式近于半刚性桩。

卵石层中旋喷桩桩身强度取值为5.0～12.0MPa，为半刚性-刚性桩，较一般土层中桩体强度较高。其破坏模式应偏向于刺入式破坏。若设计时采用未经修正的桩端地基承载力特征值作为桩端阻力，偏于保守；而不分具体情况均采用桩端阻力则是偏于冒险。故卵石层中旋喷桩在保证长径比不小于10、且桩身强度大于10MPa时，qp取值模式类似于桩基础，取桩端阻力；桩身强度小于10MPa、大于5MPa）时，qp的取值模式类似于墩基础，可取经深度修正的桩端地基承载力特征值作为桩端阻力。

4 结论

（1）旋喷桩桩身强度的选取应以桩身范围内软弱层中凝结体强度为准，取值可为5.0～12.0MPa。

（2）卵石层中旋喷桩在保证长径比不小于10、且桩身强度大于10MPa时，qp采用桩端阻力；桩身强度小于10MPa、大于5MPa时，qp的取值模式类似于墩基础，可取经深度修正的桩端地基承载力特征值作为桩端阻力。

（3）进一步加强对卵石层中旋喷桩复合地基进行研究，积累可靠的设计、施工经验。

[1]林振湖.四川地区高层建筑地基处理技术［J］.四川建筑，2002(3)：

[2]DL/T5200-2004《水电水利工程高压喷射灌浆技术规范》［S］.

[3]龚晓南.《地基处理手册》［M］.建筑工业出版社，2011

[4]JGJ79-2012《建筑地基处理技术规范》［S］.

[5]刘金砺.《建筑桩基技术规范应用手册》［M］.建筑工业出版社，2011

闫北京，1982年10月，男，安徽省宿州市，工程师，硕士，研究方向：岩土工程与地基基础方向

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1007-6344（2017）03-0366-01