粉喷桩在多层住宅地基加固中的应用

工程概况

上海平阳新村四衡坊位于上海西南角。东邻南新泾淮，南至古美路，西靠龙茗路。北起平阳路。 上海市城市登设投资开发总公司市政动迁用房登设有限公司拟建 44 幢5~6 层住宅，占地15ha，建筑固积13万 m²。场地内明、暗浜分布较多，采用粉喷桩进行地基加固，从1996年4月18日至1997年4月 23 日历时370天，共完成桩径为500mm、桩长4～11m 的粉喷桩 23079根，总计 220785.5延米。

该工程由上海建平房地产开发公司、上海建北房地产开发公司组成联建办负责筹建，由上海中房设计院承担设计，上海住宅总公司机施公司开浦工程部承担粉喷桩施工，同济大学承担粉喷桩质量检测。

工程地质条件

拟建场地在自然地面以下 30m.左右深度范围内的土层，以第四系河口～~滨海相、浅海相及湖滨相沉积的粘性土为主，局部夹薄层状粉性土。场地内分布有多条明浜和暗浜，其宽度和淤泥埋深均较大，暗浜的回填以建筑垃圾及杂物充填物为主，土质较杂，厚度不均，明、暗浜浜底均含较多黑色有机质和腐烂植物。各土层的物理力学性质指标见表 13-7 所示，

设计计算、设计思路

软土地区的建筑物。都是以沉降进行控制的，故采用以下设计思路，

1.根据地层结构采用适当的方法进行沉降计算。由 建筑物对变形的要求确定加固深度，即选择施工桩长;

2.根据十质条件、固化剂擒量、室内配比试验资料和现场工程经验，选择桩身强度和水泥播人量及有关施工参数。根据上海地区的工悲经验。当水泥橡人比为12%左右有时。拼身强度一般可达1.0～1.2MPa;

3.根据桩身强度的大小及桩的断固尺寸，计算由桩身强度控制的单桩承载力;4.根据单桩承载力及土质条件，计算有效桩长;

5.根据单桩承载力、有效桩长和土部结构要求达到的复合地基承载力，计算桩土面积置换率;

6.根据桩土面积置换率和基础型式进行布桩。桩可只在基础平面范围内布置。

二、设计参数

根据以上设计思路，结合施工工期的要求，决定在四街坊分四个组团进行设计施工，并根据前一组团的试验测试情况，对下一组团的粉喷桩设计进行及时修改，从某种程度上体现了"信息化设计和施工"。

第一组团建筑物均为六层住宇。复合地基承截力要求为120kPa。粉喷耕的有效桩长取11.0m，桩径为500mm，设计置换率为16.3%（见图13-3），水泥掺人量为 45kg/m，桩顶以下 3m进行复搅。

第一组团施工后，进行了二根单桩和四组复合地基静载荷试验，同时随机抽查总桩数的5%左右的桩进行小应变动测试验，测试结果很好。在此基础上，经几方协商，在二组团和三组团中，将粉喷桩长减少到10.0m，设计置换率和水泥擦量不变。

在四组团中。建筑物基本上为五层住宅，复合地基承载力要求为100kPa，粉喷桩的有效桩长为9.0m，其余参数不变。

三、明、暗浜的处理

在四街坊的场地内，分布有许多明、暗浜，有些建筑物是一部分处在浜内、一部分处在好土上。或者建筑物整个座落在浜内。以前的处理方法有的采用清淤后回填，经压路机

分层压实后再进行粉喷桩施工; 有的则不清淤育接在浜内进行粉喷桩施工。将浜域内的桩长加大。前者由于回填土的土质各异。加上压路机碾压后也很难保证回填十的密实度。则其复合地基承载力将比非浜区低3后者由于粉畴桩的上部（5~10）d范围内受力最大。而对浜域内桩身不作特别处理。其桩身强度将很难满足荷载传递的要求。故两种方法均不能取得满意的效果。

此次在明、暗浜的处理方法上，聚用提高滨域（指平面和深度上）内粉喷桩的设计置换率，即在浜的范围内采用长短桩相结合的方法（见图 13-4）。先按非浜进行常规设计，然后在四根长桩中间的空隙部分插一根短桩，短桩的桩长以超过浜底0.5～1.0m为宜（此次取为4m）。根据浜的深度和分布范围，可采取每个空隙均加短桩或间隔加短桩的布桩方式，这样，浜区部分的置换率加大，强度和沉降都能满足设计要求。

此次实践证明，这样处理浜区的方法取得了较好的效果，不仅省却了清淤回填的繁琐工作，同时也节省了投资，这是一种值得推荐的处理明、暗浜的加固手段。

施工方法

施工采用上海探矿机械厂生产的GPP-5型和 GPP-7 型单轴粉体喷射搅拌机及配套设备，施工桩长 4.5m、9.5m、10.5m、11.5m。固化剂使用425 普通硅酸盐水泥，水泥播入量为 45kg/m，桩顶3m 左有进行复搅，浜内水泥用量增加到 60kg/m。实际水泥用量为理论用量的1.05～1.15倍。

为了保证粉喷桩的施工质量，根据场地情况、施工机具和水泥品种等的变化，进行工艺性施工，经开挖验查和轻便动力触探检验合格后，方可大面积施工;在施工前用小螺钻摸清每一建筑物下浜的准确界限;基础开挖时严禁机械开挖，以保护桩头避免桩顶损伤。

质量检验

一、静载荷试验

粉喷桩施工后，分别进行了长桩单桩（2 根）载荷试验、短桩单桩（3 根）载荷试验、非浜区复合地基（4根）载荷试验、明暗浜区复合地基（4根）载荷试验。

载荷试验采用堆重平台试验装置和地锚反力装置，用油压千斤顶加荷。单桩和复合地基试验结果分别见表13-8 和表13-9所示。

二、小应变动力检测试验

基础开挖后，随机抽查总桩数的5%的桩进行了小应变动力检测试验，共抽查了近 1200 根左右。试验结果表明，桩身质量基本完好，桩身平均波速在 1000m/s 左右。通过动测，发现有几幢建筑物在基础开挖时机械挖土过底（按要求，基底标高以上 50cm 须采用人工挖土），造成粉畴桩浅部断裂。所以建议基底标高以上 50cm 严禁机械挖土。避免桩头损伤。试验结果还表明，桩身上部水泥土强度偏高，对充分发挥复合地基的潜力不利，建议设计单位和施工单位适当降低桩身上部的水泥用量，使桩身强度与单桩承载力相匹配。