高压旋喷桩复合地基设计方案第二版

高压旋喷桩复合地

基设计方案第二版

广元市利州区利元国有投资有限公司

快乐人家项目

高压旋喷桩地基加固处理方案

（第二版）

中国建筑西南勘察设计研究院有限公司

4月15日

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广元市利州区利元国有投资有限公司

快乐人家项目

高压旋喷桩地基加固处理方案

（第二版）

工程编号：B13-0730

总经理：赵翔

总工程师：康景文

审定：朱丹

审核：晏宾

设计：王新

刘小俊

gjj中国建筑西南勘察设计研究院有限公司

4月15日

目录

1、工程概况........................................

2、场地条件........................................

2.1场地位置、地形地貌..........................

2.2地层结构及分布...............................

2.3场地水文条件.................................

3、高压旋喷桩复合地基设计........................

3.1设计依据......................................

3.2地基加固技术要求.............................

3.3旋喷桩加固设计计算...........................

3.4旋喷桩布置...................................

3.5旋喷桩桩长....................................

3.6褥垫层........................................

3.7设计工程量....................................

3.8旋喷桩施工工艺及施工方法...................

3.9施工控制参数.................................

4、旋喷地基加固质量检测...........................

附：高压旋喷桩桩位平面布置图（3张）

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1、工程概况

广元市利州区快乐人家项目由广元市利州区利元国有投资有限公司

投资建设，由广元工程设计院进行建筑设计。该项目为高层商住楼小

区，由18层(局部为商业裙房)、28层等八幢高层建筑物及一幢商业

用房(含社区用房•)组成。本工程需要进行地基处理的是其中六幢，各

主要拟建建筑物基本特征见表l.lo

各拟建建筑物基本特征表1.1

建筑高±0.00筏板基础

层数结构地下室筏板基础

编号度标高基底标高

(层)类型层数厚度(m)

(m)(D1)(m)

2号

1854.45框剪1489.50481.051.20

楼

3号

1854.45框剪1489.5()481.051.20

楼

4号

1851.45框架1490.45482.451.20

楼

5号

1851.45框架1490.45482.451.20

楼

6号

1851.45框架1490.45482.451.20

楼

7号

1851.45框架1490.45482.451.20

楼

本工程由广元工程设计院设计。基础埋深详见表1.1,要求复合地

基承载力特征值:£pk2510kPao根据《快乐人家岩土工程勘察报告》和

设计要求，该场地2、3、4、5、6、7主楼筏板基础范围内基底以下粉

砂、砂夹卵石、稍密卵石及中密卵石等地层变形及承载力不能满足设计

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要求，需对该范围地基进行加固处理。

我公司受建设单位委托进行该工程地基加固处理设计。根据拟建物

性质、场地工程地质及水文地质条件以及四川地区地基加固处理经验，

本着技术可靠、施工可行和经济合理的原则，经多方比较，我公司对该

工程采用高压旋喷桩地基加固处理方案设计。

2、场地条件

2.1场地位置、地形地貌

拟建场地位于广元市利州区大石片区快乐村境内。广元市地处四川

盆地北部边缘、川陕甘三省结合部，位于成都、西安、重庆和兰州四大

西部城市之间的腹心地带，是川陕甘毗邻地区的交通枢纽和物资集散中

心，集水、陆、空于一体。宝成铁路、广旺铁路和108、212两条国道主

干线在市区交汇，嘉陵江水运可直达重庆，广元机场已建成通航，成绵

广高速快捷方便。

拟建场地位于嘉陵江一级支流南河I级阶地，场地大部分属居民种

植用地及现状道路，地形起伏较小，勘察期间实测各勘探点孔口地面高

程484.51〜488.57m,高差为4.06m。场区地貌总体属构造侵蚀中低山地

貌；场地微地貌单元属嘉陵江水系之南河I级阶地，地貌类型较单一。

2.2地层结构及分布

根据《快乐人家岩土工程勘察报告》，勘探深度范围内地基土层依

次为：第四系全新统人工填土层(QL1)杂填土、第四系全新统耕植层

(Q4pd)耕土、第四系全新统冲洪积层(QF+PI)成因的砂质粉土、粉砂、

细砂和卵石、侏罗系中统沙溪庙组(J2S)泥岩。场内各岩土结构及特征

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从上到下为：

⑴第四系全新统人工填土层（Q押）

杂填土①：杂色，稍湿，松散，主要由砌筑道路的砂卵石、混凝土

块组成，含少量的粉土及生活垃圾等。主要分布于现状道路处，钻探揭

露厚度0.30〜3.20m。

⑵第四系全新统耕植层（Q4PD

耕土②：场地均有分布。杂色，松散状，以粉土为主，土中含少量卵

石、贝壳等杂物，土质较均匀，主要分布于居民种植用地，钻探揭露厚

度0.50mo

⑶第四系全新统冲洪积层（QW+W）

砂质粉土③：褐黄色，稍湿，稍密。以粉土为主，含约15〜20%粘性

土及少量粉砂，土中含黑色碳质物及褐红色铁镒质氧化物斑点。土体干强

度、韧性低，无光泽反应，轻度摇振反应；场地内普遍分布，揭露厚度

0.50〜4.60m。

粉砂④：褐灰〜褐黄色，稍湿〜湿，松散状。系石英、长石、云母细

片、岩屑及暗色矿物等颗粒组成，呈透镜体状分布于卵石层中。该层局部

分布，揭露厚度0.50〜1.50m。

细砂⑤：褐灰〜褐黄色，稍湿〜湿，松散状。系石英、长石、云母细

片、岩屑及暗色矿物等颗粒组成，呈透镜体状分布于卵石层中，该层局部

分布，揭露厚度0.50〜2.05m。

卵石⑥：褐色，局部为棕红色，稍密〜中密〜密实，稍湿〜饱和，

卵石主要成分为石英砂岩、石英岩、灰岩，粒径一般2-15cm,磨圆度较

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好，呈圆状、亚圆状，含漂石，局部含少量粘土；充填物上部主要为粉

±,下部以中细砂为主。

根据超重型（N120）动力触探试验及钻探进入难易程度和取芯样

充填程度，将其可分为砂夹卵石⑥-1、稍密卵石⑥-2、中密卵石⑥-3等

三个亚层：

砂夹卵石⑥-1：呈层状、似层状和透镜体分布主要分布于卵石层

中，充填物以细砂为主，卵石含量小于55%,排列十分混乱，绝大多数

不接触，N120锤击数1〜3击/10cm。揭露厚度0.20〜4.00m。

稍密卵石⑥・2：呈层状、似层状和透镜体分布于卵石层中，卵石含

量约55-60%,粒径一般2-6cmo超重型（N120）动力触探试验击数3W

N120V6击。场地普遍分布。揭露厚度0.40〜4.20m。

中密卵石⑥-3：呈层状、似层状和透镜体分布于卵石层中，卵石含

量约65%,粒径一般3〜10cm,含漂石，超重型（N120）动力触探试验

击数6WN12O<11击。揭露厚度0.20〜6.20m。

⑷侏罗系中统沙溪庙组（LS）

泥岩⑦：紫红色，稍湿，细粒泥质结构，层状构造，主要犷物成分

为石英、长石及云母等。在钻孔揭示深度范围内，场地内普遍分布，岩

质秋，岩石质量指标一般为25〜50%,属岩石质量差的岩石，岩石暴露

于空气中易风化，遇水易软化。根据钻探难易程度分为⑦-1和⑦-2两个

亚层。

强风化泥岩⑦-1：紫红色，层理清晰，其矿物成份为粘土矿物，风

化裂隙发育，易风化；岩体破碎，岩质软，岩体基本质量等级可化为V

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级。该层分布于整个场地，揭露厚度0.80〜2.10m。

中风化泥岩⑦-2：紫红色〜紫褐色，层理清晰，其矿物成份为粘土

矿物，泥状结构，风化裂隙较发育，巨厚层构造。岩芯较完整，岩芯呈

长柱状，少部分呈短柱状，具有易风化的特征。锤击易碎、声哑，用镐

难挖掘，岩芯钻方可钻进。岩芯采取率达90%以上。岩石为软岩，岩体

完整程度为较完整，岩体基本质量等级为IV级。地内均有分布，本次钻

探未予揭穿该层，最大揭露厚度10.20m。

砂岩⑧：灰黄色，细粒结构，厚层〜巨厚层状构造。矿物成分以长

石、石英及云母为主，少量岩屑及暗色矿物等，泥质胶结，夹薄层泥

岩。根据风化程度划分以下亚层：

强风化砂岩⑧-1：矿物成分显著变化，组织结构大部分破坏，节

理、裂隙发育，岩质软，岩石强度较低，手可捏碎成粉砂状或手掰即

断，岩体完整程度一般，岩芯多呈碎块状、粉状，少量呈短柱状。

中风化砂岩⑧组织结构部分破坏，层理清楚，沿节理面见褐色

次生矿物，局部裂隙发育，锤击易碎，岩质较硬，强度较高，岩芯大多呈

短柱状，少量半柱状和碎块状。

地基土主要物理力学参数及承载力建议值表表

2.2

I土层名称土的|地基承载|压缩|变形|抗剪强度指标|抗压强度标准|杭的极|桩的极|

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及代号重度力特征值模量模量值(MPa)限侧阻限端阻

粘聚力内摩擦角

T3EsEo力标准力标准

C①

(kN/in1)(kPa)(MPa)(MPa)值q«ik值qpk

(kPa)(度)天然饱和

(kPa)(kPa)

杂填土18.0///////

耕土19.050//////

砂质粉土19.01003.97/14.820.2//30

粉砂19.2905.23.4021//25

细砂19.5905.73.6021//45

砂夹卵石20.016016.013.5027//751800

稍密卵石21.028022.520.0031//90

中密卵石22.042037.530.0036//1202200

强风化泥岩22.8300//////1401200

中风化泥岩23.0800////5.8/150

强风化砂岩23.2500//////1200

中风化砂岩23.81000////10.5/

2.3场地水文条件

拟建场地内无地表水体分布，区域地表水主要为南河河水。

场地内地下水类型主要为松散堆积层孔隙潜水和基岩裂隙水。

第四系松散层中的孔隙潜水：孔隙潜水赋存于卵石层中，靠大气降

水、南河河水及上游地下水补给，并经过地下径流，蒸发等方式排泄。

水量及水位受季节性控制较大，一般临近河床部位水量较大，水位埋深

较浅。勘察时为雨季时期，于钻孔内测得地下水稳定水位埋深为6.00〜

11.50m,高程475.81〜481.57m。场地地下水丰水期年变化幅度为1.5〜

2.5m,渗透系数可取18m/do预计至丰水期(历年7、8、9月份)，在

自然条件下场地内最高水位可能达到483.50m。

基岩裂隙水主要赋存于侏罗系中统沙溪庙组基岩构造裂隙及风化带

裂隙中，地下水主要接受孔隙潜水、大气降水补给，据钻孔揭露，该基

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岩地层以泥岩及为主，泥岩岩质软，其强风化带裂隙发育，有一定延

伸，其透水性、赋水性均一般，水量一般，无统一水位，对基础施工影

响较小。

场地地下水对碎及碎中钢筋均具微腐蚀性，对钢结构具微腐蚀性。

场地内土对他结构、碎中钢筋均具微腐蚀性。

3、高压旋喷桩复合地基设计

3.1设计依据

(I)《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-)；

(2)《建筑地基基础设计规范》(GB50007-)；

(3)《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202-)；

(4)《四川省建筑地基基础检测技术规程》(DBJ51/T014-)；

(5)《2、3、4、5、6、7号楼基础平面布置图》；

(6)《快乐人家岩土工程勘察报告》(广元工程设计院)。

3.2地基加固技术要求

根据设计耍求，需要对筏板基础以下砂卵石地基进行高压旋喷桩加

固处理，经过高压旋喷桩处理后，要求加固处理后形成的复合地基承载

力须满足:fspk》510kPa。

3.3旋喷桩加固设计计算

3.3.1复合地基计算公式

根据场地地质条件及施工经验，高压旋喷桩成桩直径为500mm,以

强风化泥岩作为桩端持力层。

高压旋喷桩为有粘结强度增强复合地基。

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根据《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-)第7.4.3条，按下列式

计算且结合地区经验确定。

fspk=力明/4+仅1一加心(3.3-1)

Ra-£"(3.5-2)

Ra=u/qj+apqpAp(3.5-3)

2=1

22

m=d/de(3.5-4)

式中：

&——复合地基承载力特征值，取510kPa；

W------面积置换率；

2——单桩承载力发挥系数，取0.9；

R.——单桩竖向承载力特征值；

4——桩的平均截面积，根据本工程土质情况，桩径取0.50m,

平均截面积为0.196m2；

九一一桩间天然地基土承载力特征值，根据地勘资料，综合取

fsk=200kPa；

p——桩间土承载力折减系数，根据经验取0.8。

一一第i层土的厚度，按照地勘资料取值(本工程中按最短桩

长进入强风化泥岩层0.5m计算)；

ap——桩端端阻力发挥系数，有粘结强度增强复合体桩根据经

验取0.8。

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4——单桩分担的处理地基面积的等效圆直径；

九一一与旋喷桩桩身水泥土配合比相同的室内加固土试块在标

养条件下28d龄期的立方体抗压平均强度，取7.5MPa；

up——桩周长,取1.57m；

〃一一桩长范围内划分的土层数；

心一一桩周第i层土的侧阻力特征值，详见表2.2；

为一一桩端地基土未经修正的承载力特征值，根据地勘提供高压

旋喷桩补充设计参数，本工程桩端置于强风化泥岩上，勘

察单位提供的补充资料取值600kPao

3.3.22、3号楼复合地基计算

3.3.2.1高压旋喷桩间距计算及承载力复核计算

按照最不利ZK15号钻孔计算，桩长按进入强风化泥岩考虑。

土名

粉砂中密卵石稍密卵石强风亿泥岩

指标

土层厚度(m；0.92.753.00

桩的侧阻力特征值qsi(kPa)136()45

桩端端阻力特征值5(kPa)600

根据公式心=U之QsJi+

R,=1.57(0.9X13+2.75X60+3.0X45)+0.8X600X0.196=

583.45kN

=0.25X7500X0.196/0.9=408.33kN

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综合以上两种计算，并结合地区类似桩长单桩承载力载荷试验经

验，取单桩承载力特征值400.0kN。

根据公式&=M/4+伙1-加&，狐取510kPa,

求得2、3号楼筏板基础地基处理m=0.209。本工程高压旋喷桩按

照等边三角形布置，根据m=d2/de2,de=1.05s,求得s=1.04m(其中

d=0.50m)o

按照等边三角形布桩，最小桩距取l.OOmo则m=d2/de2=0.227(当

桩按等边三角形布置时，de=1.05s),经过公式3.3-1：

计算得fspk=540.62kPa>510kPa,满足设计对复合地基承载力要求。

3.3.2.2复合土层压缩模量计算

复合土层的压缩模量Espk等于桩间土各天然地基土层压缩模量Es的

g倍，

G=fspk/fskEspkREs

⑴粉砂层Es取5.20MPa,fspk®(510kPa,fsk取90.0kPa,

^=510/90=5.67

Espk=，Es=5.67x5.20=29.5MPa。

(2)中密卵石层一取37.50MPa,fspk®510kPa,fsk取420.0kPa,

^=510/420=1.21

Espk=^Es=1.21x37.5=45.4MPao

(3)稍密卵石层Es取22.50MPa,fspk取510kPa,fskJR280.0kPa,

,=510/280=2.14

Espk=，Es=2.14x22.5=45.4MPa。

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3.3.34、5号楼复合地基计算

3.3.3.1高压旋喷桩间距计算及承载力复核计算

按照最不利ZK94号钻孔计算，桩长按进入强风化泥岩考虑。

土名

强风化泥

稍密卵石砂夹卵石稍密卵石中密卵石

布LU

土层厚度(m)2.201.500.802.8()

桩的侧阻力特征值q.i(kPa)45384560

桩端端阻力特征值qP(kPa)600

根据公式心=〃0之外/+

1=1

(=1.57(2.2X45+1.5X38+0.8X45+2.8X60)+0.8X600X0.196

=659.28kN

R,<

a4A

=0.25X7500X0.196.Q9=408.33kN

综合以上两种计算，并结合地区类似桩长单桩承载力载荷试验经

验，取单桩承载力特征值400.0kN。

根据公式4,=加此/4+加-加&，/办.取510kPa,

求得4、5号楼筏板基础地基处理m=0.209o本工程高压旋喷桩按

照等边三角形布置，根据m=d2/de2,de=1.05s,求得s=l.04m(其中

d=0.50m)o

22

按照等边三角形布桩，最小桩距取LOOmo则m=d/de=0,227(当

桩按等边三角形布置时，de=1.05s),经过公式3.3-1：

计算得fspk=540.62kPa>510kPa,满足设计对发合地基承载力要求。

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3.332复合土层压缩模量计算

复合土层的压缩模量Rpk等于桩间土各天然地基土层压缩模量R的

，倍，

，=fspk/fskEspk=^Es

(1)稍密卵石层Es取22.50MPa,麻取510kPa,短取280.0kPa,

,=510/280=1.82

Espk=，Es=L82x22.5=40.9MPa。

(2)砂夹卵石Es取16.00MPa,fspk取510kPa,fsk取160.0kPa,

(=510/160=3.19

Espk=，Es=

3.19x16.0=51.0MPao

(3)中密卵石层Es取37.50MPa,fspk取510kPa,fsk取420.0kPa,

,=510/420=1.21

Espk=^E=

s1.21x37.5=45.4MPao

3.3.46、7号楼复合地基计算

3.3.4.1高压旋喷桩间距计算及承载力复核计算

按照最不利ZK120号钻孔计算，桩长按进入强风化泥岩考虑。

土名

粉砂砂夹卵石中密卵石稍密卵石中密卵石强风化泥岩

指

土层厚度(m)0.71.303.40.700.5

桩的侧阻力特征值qJkPa)1338604560

桩端端阻力特征值”(kPa)600

根据公式勺=+%日”

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(=1.57(0.7X13+1.3X38+3.4X60-0.7X45+0.5X60)+0.8X600

X0.196

=555.66kN

fA

R<一上

a-4/1

=0.25X7500X0.196./0.9=408.33kN

综合以上两种计算，并结合地区类似桩长单桩承载力载荷试验经

验，取单桩承载力特征值400.0kN。

根据公式之=加况/4+6(1-加Q，&取510kPa,

求得6、7号楼筏板基础地基处理0.209o本工程高压旋喷桩按

照等边三角形布置，根据m=d2/de2,de=1.05s,求得s=1.04m(其中

d=0.50m)o

按照等边三角形布桩,最小桩距取l.OOmo则m=d2/de2=0.227(当

桩按等边三角形布置时，de=1.05s),经过公式3.3-1：

计算得fspk=540.62kPa>510kPa,满足设计对复合地基承载力要求。

334.2复合土层压缩模量计算

复合土层的压缩模量Espk等于桩间土各天然地基土层压缩模量Es的

，倍，

i^=fspk/fskEspk=，Es

(1)粉砂层Es取5.20MPa,fspk取510kPa,fsk取90.0kPa,

,=510/90=5.67

Espk辛=5.67x5.20=29.5MPa。

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(2)砂夹卵石Es取16.00MPa,fspk®i510kPa,fsk取160.0kPa,

,=510/160=3.19

Espk=，Es=3.19x16=5l.OMPa。

(3)中密卵石层Es取37.50MPa,fspk^510kPa,fsk取420.0kPa,

^=510/420=1.21

Espk=,区=1.21x37.5=45.4MPa。

(4)稍密卵石层Es取22.50MPa,fspk取510kPa,fsk取280.0kPa,

,=510/280=1.82

Espk^Es=1.82x22.5=40.9MPao

3.4旋喷桩布置

根据设计计算得出的置换率及桩间距，结合各栋建筑基础形式，在筏

板基础范围内均匀布桩，布桩形式采用等边三角形布置，桩间间距为

1.00m,局部位置布桩根据现场基础形式有所调整。详见《高压旋喷桩

桩位平面布置图》。

3.5旋喷桩桩长

高压旋喷桩以强风化泥岩为桩端持力层，桩长根据地质情况确定。根

据地勘费料揭露地层情况：旋喷桩处理深度6.10〜8.80m,2、3号楼平

均桩长约7.8m,4、5号楼平均桩长约7.10m,6、7号楼平均桩长约

7.3m。

3.6褥垫层

竖向承载旋喷桩复合地基宜在基底至桩顶之间设置褥垫层。褥垫层厚

度取300mm,其材料用级配砂卵石，含泥量不大于5%。褥垫层的铺设

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宽度宜大于基础尺寸200mmo褥垫层需经静力压实或动力压实法(桩间

土含水量较少时)压实，其夯实后的厚度与虚铺厚度之比不大于0.9。

3.7设计工程量

按照高压旋喷桩桩位平面布置图和地勘资料揭露地层情况，设计工程

量详见下表：

总桩

地基处理褥垫层预计平均预计总进

程量旋喷桩数数总米数

范围面积处理深度尺深度

名称(根)(根(m)

(m")(D12)(m)(m)

)

2、3号楼144