CM三维高强复合地基技术在长螺旋钻孔压灌桩复合地基中的补救应用
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摘要：结合具体工程实例，分析了该工程桩基单桩竖向承载力特征值不满足设计要求的原因，提出了由长螺旋压灌注桩复合地基改造成cm三维高强复合地基的方案，介绍了改造方案的工艺要点，为长螺旋压灌注桩复合地基承载力不足而补救积累了经验。
关键词：长螺旋钻孔压灌桩；C桩；M桩；CM复合地基；微型钢管桩
文章编号：1674-3954（2013）09-0359-02
1 工程概况
云浮市某住宅小区位于云浮市西部，该小区场地地层情况变化较复杂，基底岩石岩性为南华纪大绀山组碎屑岩、石灰岩，基岩埋藏深度中等，局部风化不均匀，存在“软、硬”夹层现象。该小区11～15号楼为18层纯剪力墙结构小高层住宅，地下室两层，小高层住宅采用长螺旋钻孔压灌桩复合地基筏板基础，设计要求单桩坚向承载力特征值为650kN，处理后地基承载力特征值fspk不小于350kPa。经实测11～12号楼单桩坚向承载力特征值为650kN，能达到设计要求，但13～15号楼相当部分桩单桩坚向承载力特征值为200kN，远达不到设计要求，按正方形型心补一桩即四桩补一桩后，单桩承载力及复合地基承载力仍达不到设计要求，决定对13～15号楼采用CM高强复合地基处理技术来解决本工程问题。
2 原因分析
本工程13～15号楼桩基单桩坚向承载力特征值设计与实测相差甚远，究其原因有以下几个：
（1）因存在“软、硬”夹层，长螺旋桩工艺不能穿过夹层，致使有效桩长长度不足，相当部分桩有效桩长小于8m，甚至局部桩长小于3m；
（2）勘察报告所提供的地层剖面、地基承载力等有关数据与实际情况不符。本工程的残积炭质粉质粘土由炭质千枚岩经彻底风化残积而成，富含炭质，遇水软化，按《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011），该土层属于淤泥质土层，按《广东省建筑地基基础设计规范》DBJ15-31-2003该土层桩侧摩阻力特征值经验值约为8～13kPa小于与地勘报告的28～34kPa；
（3）桩端持力层为灰岩，岩面起伏大，使得桩端站立不稳；
（4）长螺旋压灌注桩浇灌时灌注压力过小，致使桩端部附近劈裂嵌进周边土层的混凝土范围不够大，桩端部混凝土与岩面粘接不够牢固，据在同类型灰岩地区施工经验，长螺旋压灌注桩的承载力能达600kN，甚至能达1000kN。
经综合分析，本工程13～15号楼桩基单桩坚向承载力特征值不满足设计要求的主要原因系该区域桩端持力层岩面起伏相对较陡，桩端部与灰岩岩面接触不牢，使得桩端失去稳定使单桩承载力远小于设计要求。
3 处理方案及要点
鉴于13～15号楼已经补桩一轮，已为满堂布桩，为了充分利用原有长螺旋桩的承载力，经过多方面的经济技术比较，决定在第一轮施工的长螺旋桩内开孔，对第一轮的长螺旋桩采用钻孔注浆微型钢管桩进行加固，使得第一轮施工的长螺旋桩桩长加长、承载力提高成为C桩，第二轮施工即补桩的长螺旋桩由于桩短、承载力低为M桩，在水泥土桩和预应力管桩上铺设200厚的3：7砂石褥垫层，压实系数不少于0.94。经此方案加固，原有满堂布置的长螺旋桩压灌桩复合地基成为CM三维高强复合地基。
C桩加固形成方案如下，对第一轮施工的长螺旋压灌注桩采用钻孔注浆微型钢管桩加固，钻孔91mm，钢管桩质材为Q345B，桩径70mm，厚10.0mm，钢管通长布置。微型钢管桩钻孔须穿越残积炭质粉质粘土层进入微风化岩层，入岩必须取出岩芯，桩端全断面须进入微风化完整岩层不少于3.0m，桩端下持力层厚度不少于3.0m，若发现有溶洞，须注浆把岩洞填充密实，单桩承载力特征值暂定500kN，成孔后应记录桩孔深度。灌浆材料采用525号普通硅酸盐水泥，浆液水灰比由8：1稀浆开始，以后根据具体情况逐渐变浓至1：0.8～1：0.5。要求填充饱和密实，桩身水泥立方体抗压强度fcu>>30MPa。注浆时需根据可灌性、地下水活动、周围环境等因素决定是否掺入水玻璃或水玻璃的掺入量，水玻璃掺入量一般为水泥重量1～5%。
由于本工程场地地质情况复杂，钢管桩施工应先做试验桩5根，采用静载试桩的方法检查桩的承载力，加载量为桩竖向承载力特征值的2倍，取得成熟施工方法后再全面开工。
4 质量检验
4.1微型钢管桩加固长螺旋桩（C桩）承载力特征值（见表1）
根据JGJ106-2003建筑基桩检测技术规范，对上述各桩的结果进行统计，其极差不超过30%，判定1069kN为该工程C桩竖向抗压极限承载力统计值，取竖向抗压承载力特征值为500kN。
4.2长螺旋压灌注桩补桩（M桩）承载力特征值（见表2）
根据实测数据，Q-S，S-lgp，S-lgt曲线进行分析，长螺旋压灌注桩补桩（M桩）承载力特征值偏于保守取200kN，满足设计要求。
4.3CM三维高强复合地基承载力特征值（见表3）
根据实测数据，Q-S，S-lgp，S-lgt曲线进行分析，本工程所测9点CM三维高强复合地基承载力特征值不小于350kPa，满足设计及规范要求。
5 结语
长螺旋钻孔压灌注桩具有成孔与灌注混凝土同时完成，混凝土连续性好，钻孔可入强风化岩，桩底无沉渣，施工无振动，噪音低，成桩速度快等诸多优点，近年来在工程建设领域得到广泛应用，但在灰岩地区要谨慎对待，桩端与岩面的粘接程度关系到本复合地基成功与否，因灰岩岩面起伏程度大，为此浇灌时灌注压力是关键，施工前需试桩，取得成熟施工方法后再全面展开施工。
通过诸多方案的比对，选择CM三维高强复合地基处理技术来解决本工程实施过程中出现的问题，达到了设计预期的效果，但也为此付出了较高的成本代价。本工程设计充分利用刚性桩、亚刚性桩、桩间土的空间组合得到深层及浅层三维方向高强度复合地基，取得了显著的效果，为以后长螺旋钻孔压灌注桩在灰岩地区应用失败而补救时提供了一定的经验。