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1994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12～13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12层,局部8层和10层,框剪结构,筏片基础,基础埋深3.0m,占地面积65×24=1560m2,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7.1m～8.6m,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80kpa,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120kpa。
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33.2击,层厚4.7m～6.5m,承载力标准值为250kpa。
1.2 深层搅拌法设计
桩径500mm,有效桩长8.0m,空桩3.0m,梅花形布桩,桩间距800mm,总桩数2952根,粉体喷射法施工,425#矿渣硅酸盐水泥70kg/m(相当于水泥掺入比为18%),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240kpa。
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,37kw;2m3空气压缩机2台,动力电,17kw;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):500;钻机转速(r/min):正转为44、70,反转为29、52;提升速度(m/min):正转为0.67、1.60,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31d龄期的抗压强度分别为2.3mpa、2.2mpa、1.8mpa、2.1mpa、1.6mpa与1.5mpa;折合90d龄期强度分别为3.4mpa、3.2mpa、2.6mpa、3.1mpa、2.3mpa与2.2mpa。
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(8.0m)、桩径(500mm)、最大荷载(600kn)相等的情况下,最大沉降分别为16mm、21mm与19mm,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、2.2mpa、1.9mpa与1.6mpa,其折合90d龄期的强度分别为3.4mpa、2.6mpa、2.5mpa、3.2mpa、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1994年开始施工,1996年主体完工,一直到1997年观测结束,最大沉降量16mm,到目前为止,该楼房使用正常