大直径高强(旋搅)桩在地基处理工程中的应用剖析

Ｒａ爿１ ５×Ｏ ８８×０ ５５、×０．５＝３６３（ｋＮ）
ｆｓｐｋ＝ｍ×ＲａＪＡｐ＋１３（】一ｍ）ｆｓｋ ＝０ ５０×３６３／０ ５＝３６３（ｋｐａ）
ｆｓｐｋ＞设计荷城２５０（ｋＮ／ｍ２） 满足设计荷载的承载要求，且有足够安全储备。 由于奉桩型有进入残祝一仝（强）风化花岗岩的穿透能山．以额定电洫控制桩长，枉｝端嵌入戏积 上（标贯２５－３０击）深度≥１ｍ，按“篁；体深基础”计算，基底扩敞心力符合持山层承蛾力要求，（圈
竖向荷载控制在９００ ｋＮ／ｍ２以内）桩体的竖向压缩变形很小，且强度安全储备己与混凝土材料相当。 正是这一强度的提高，使传统搅拌桩水泥土的“塑性”破坏特徽进入了“脆性”破坏特微范畴 ｆ列，从而大』＝拓展了“太直径桩”在地基处理工程、基础Ｔ程中的应用空问。 ３．２大直径桩”现场抽芯的“芯样”强度能稳定地达到“炎刚性”愠度水、Ｐ，超过或相当日 前试验室“试块”强度ｆ ｃｕ值。尽管当前尚缺乏对“试块”强度的㈨步研究．尚免试验数据作出定 屉的结论，笔者认为这与“试块”和“芯样”柑・“制作方法”矧“井护条件”的差别ｎ戈。 【１）制作方法的差别：“大直径桩”现场施工是以“匀速而缓慢”地、“长时间”地、边加料（液 态）边搅拌（四月Ｈ）边蛏向移动地新Ｉ洼进行的．而试验室“试块“一般足在水泥（－・ｒ能为粉料） 掺和量扶性血Ｊ入以后，进仃“快速搅☆”仆制模形成的。
２．２广深四线ＴＸＤ一８红海信号楼
乖ｒ程基础为浅埋条形堆础．底宽Ｉ ５ｍ，蟮底ｔｌｌｉ，ｇ，！＿｜ｔ，２堑合地壮乐找山特祖’甜【２００ ｋｐａ¨并，也即 要求地甚处理后地丛雁投＾特ｆＩ｜Ｉ恤ｆｓｐｋ＿＞２００
ｋｐａ。
根据地勘报告，场地地层条件比较复杂，填土和伞（强）风化软质岩面之问，为小均匀淤泥、粉 质粘土、砂层互层。 按以上承载力耍求，复合地摹搜汁如下： 水泥土桩体强度取ｑｕ＝１ ５ＭＰａ（脆性材料的下限值），桩间士承载力特征值修正系数取Ｂ＝０．置 换率取ⅡＦ３０％。经计算，每２．５平方米基底面积。ｈ需古０ ８０ｍ２桩体面积，即按０１０００＠１７００布 扫１１，单桩承拽力特｛ｉｆ＿值为Ｒａ！．５００ｋＮ，可符合以Ｉ承载力要求，升有足够的安仝储备。如Ｆ式：
露的是．也许存可咀预见的将来桩身水泥｛强度难以取得“类刚性”的强度成果。
３．６
“火“铎桩”之所以能具有上述独特优势．在Ｊ。７岜有套独特的“工法”，笔者称之为“唯
一可蹙咕上法”。 （”Ｉ法假定： ａ）成桩机械所需的功半币超过传统搅拌牲的功宰，以“有效功屯扫｝［”作为能耗控制指标：水 泥掺＾帚限定在１ ５～１８％范崮： ｂ）“有效功电流”的大小１ｊ钻杆转速、钻丰Ｔ Ｊ下移动速度以及钻具克服钻进搅拌阻ＪＪ的能力棺 共； ｃ）桃身水泥Ｐ强度Ｈ取决Ｔ。钻朴转进、ｒ下提钻速度发禁体流速．且者各自作勺速运动。 （２）“Ｊ法”同¨ｆ满址以Ｆ定忭函教关系式：
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嗵越９日
圈四） 图五）
பைடு நூலகம்
＿————
（１）队吲三工程为例，如采用传统搅拌桩（低强度的柔性杠｝）复合地筚方法设计，取水泥Ｊ：强 度为０
６ＭＰａ【１ｌ。同样取置换率“瑚８．桩往也为ｍ１０Ｃ＿０ｍｍ时，同样的蜜仝储备进行计算，』＿【ｌ』单桩
承找力特征值仪为Ｒａ－２３２ ｋＮ．也就是说，接基础底由ｉ积计的复合地基承载力特征值仅为２３２ｋｐａ， 凼此，对于每一个独立基础，满足原设计荷载要求（５００ｋＮ／ｍ２）的基础底面积和星台地摹的桩数均需 同步增加约Ｉ ２倍，随之基础埋深也需同步增加。显然，采用“类刚性”强度水泥上桩，高置换率 （８０％）复合地基是比较经济的。 （２）如将圈一工程置换率山５０％改为８０％时，即可节约３０％的基础面积和减小基础埋深。 （３）如将蚓一工程条形摹础改为高置换率（８０％）的独立基础设计，则不但可减少约３０％的桃 数还可减少３０％吼上的条形基础混凝十工程量。经济效益是明届的。
（闭六） ３．３单轴搅拌直径太。标准桩径ｏｉ０００叫、ｍ１２００衄，在淤泥地层中最大桩径可达０１８００衄。 一台按“唯一可变量工法”施工，桩径选０１８００ｍｍ的设备，在能耗相当的条件Ｆ，具有１０、ＩＩ台
传统搅拌桩机的生产能力，其单桩置换面积．己相当于１０‘Ｉｌ报０５５０叽桩径的置换面积，经济效
益明显。
固圈
（图三Ｃ） 该建筑在２００８年建成后总沉降量Ｓ≈６ｍｍ。 ２．４以ｊ。工程实例说明，对于水泥土强度达到“类刚性”强度的“大直径桩”．采取０＝０的高置 换率（８０％）复台地基设计，桩端嵌入持力层一定的深度．利用上部荷载应力扩散原理．ｒ图四）既降 低持力层承载力要求也有利控制变形．建筑物沉降远远小于传统水泥土桩复合地基。广州市花都某商 城，出十余栋框架结构建筑组成．柱下单独基础，（图五）场地为淤泥地层，采用高置换率“大直 径桩”高强复合地基，如图四模型嵌入持力层一定深度。十余栋楼只有六种基础型式，按柱下荷载 直接套用（图五ａ），简单而经济，均取得了控制沉降变形的良好效果。当然．这需要有在太直径条 件下切入坚硬土层的设备能力．而传统小搅拌桩是不可能做到的。
工程实例
２．１深圳保安民生工业圆工程（图一）
（图一）
该工程为新建六层厂房，它的特点在于与 已建成多年的二层厂房沿长边平行连接，新旧厂房连接处不设沉降缝。原厂房为桩基础，也即新 建厂房不能有沉降。新建六层厂房为框架结构，柱下浅埋独立基础，基底面积按地基承载力特征值
１０２
满址２５０ｋＮ／ｍ２ Ｌｌ＿算，也即要求地Ｊ＾处州１后地坫爪战力特征值满址≥２５０ｋＮ／ｍ２
Ｒａ＝ｆ１ ５×０ ８８ｘ０ ５５１ ｘ０ ８＝５８０（ｋＮ）
ｆｓｐｋ２ｍ×Ｒａ／Ａｐ＋Ｂ（１－ｍ）础
卸３０×５８０／０ ８＝２１７（ｋｐａ）
ｆｓＤｋ＞设训菏载２００（ｋＮ／ｒｉｄ） 桩端嵌入强风化泥ｆ砂）岩．按“实体深基础”计算，持力层承载力满足基底荷载要求。
本工程十２００６年施工，经质检站按桩总数１０％抽芯检※憾度标准值为ｌ ６７ＭＰａ；岩芯获得牢≈
５００ ｋｐａ。
根据以ｊ．要求．复合地基设计如下： 水泥ｔ桩体强度设“值取ｑｕ＝１ ５ＭＰａ（脆性材料的下限值），桩问上乐载力特征｛ｎ修正乐数墩 Ｂ＝Ｏ．取高置换率ｍ＝８０％，即雄甲＾米拈底州秘需Ｏ
８０ｍ２桩体面秘，☆撤ｍ１０００咖１桃（陶
Ｃ），竹由｝，Ｒ拽√Ｊ特觚俄Ｒａ＿＞５００ｋＮ邺ｌｌＪ满址设¨篮求。缝｝｜弹：
１００％（图二ａ）；三个点的静载试验（囤一ｂ）６ｐｋ一＞２５０ ｋ口ａ，满足设计要求。工程使州至今正 常．束出现问题。
穗甄 ！裂１、＿
｝蟛垂露。。
ｆ图二ａ１
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２．３广州市康王路商贸榷（图三）
埋 （图
图二ａ
ｆＨ・ｂ
政Ｉ。程基础设¨为十ｌ：ｒｊ！｜ｌ立垡础．牡础设｝１（包括Ｊ＾础ｆ｜峨）篮求韭☆地丛乐载力特征值满足≥
Ｉ
ｚ＝，（Ｖｌ－Ｖ２，Ｍ）…一①
②
Ｍ＝，（Ｍｌ，Ｍ ２）
ｑ １０８
ｕ－／（Ｖｌ，Ｖ２，Ｖ３）一一③
式中：
Ｉ
Ｚ——有效功电流值 ｕ——桩身水泥土强度
（ｎ，ｔｌ为时间。） （Ｌ为竖向移动的距离，ｔ２为时间）
３剖析
ｌ述成果取得的芙键在ｒ“太直径桩”仃其独特的优点。
３．１
水泥土强度能迭判“类Ｈ９性”强度，即删达到或超过Ｉ ５－２０ＭＰａ。笔者人量工程实践经 ０ＭＰａ。据既订经验，在含水量ｗ≈９０％，以及含腐
验证明，在含水鼍ｕ≈８０％撒泥地层中，水泥（尢添加剂）含量为Ｊ ５％～１８％的水泥土。大于２８天龄期 的“芯样”强度标准值，可达到或超过１
５－２
殖质土层的地Ｆ水Ｐｈ值＞６ ５时，亦可达到此值。同时，代表工程质量的轴向连续均匀度“芯样” 获得率可达９５％。 以现场芯样强度的标准值１ ５ＭＰａ为“标准试块”强度．按规范折减０ ８８以后．再按混凝土规
范０ ５５折减为设｝ｒ值计算【２］．｝｛要竖向荷载控制在６００ｋＮ／ｍ２以内，（若】捉强虚标准值２０ＭＰａ计算，
（２）养护条件的差别：４太直径桩”体积大有利于保温和缓慢降温．据现场观察，在１４天龄期 以内的“芯样”或抽芯孔内．可见高于体温的“热气”现象．说明“一苎样”姓在“高温”养护条件 下形成的。 （３）有关研究资料指出，“水泥土的无侧限抗压强度随养护温度的提高而增长”。（围六）［４］ 因此，可以认为水泥土强度大幅度提高与咀上差别因素有关，
四）
该上程１９９８年施．Ｉ：，据５个点的静载试骑检测．复台地基承载力蛙小值为３５０ ｋｐａ，远超过 ２５０ｋＮ／ｍ２的醴¨要求。三年后回访．新Ｉｎ』房连接处各楼Ｊ未地面装修材料均正裂缝。 该工程最短桩长４～５ｍ（无圆⑨夹层），最长桩长１４～ｌ ５ｍ（有厚度不等的②⑨虫饼）．“再楼屡地 面装修村料均无裂缝”说叫，０Ｌ降变形及沉降站什变彤儿于”Ｊ以忽略小¨。娃然忙缱批扑桩（桩身 强度低不能嵌入桩端地层）．难以满足严格控制变形的设计要求，说明“大ＣＬ径桩”埘拄制变憎魁 很有意义的。
丰ｌ，韩２地层特点如Ｆ：
∞ｔＺ、Ｆ艟的ｎ然地血以Ｆ约有３一ｍⅣ的崇麒Ｌ： ②景Ｊ；Ｉ：ｌ十以ｒ为父川结淤挑地从，Ｊ学度约扯６ｍ（肘部缺失）
＠淤泥层以下为２—３ｍ厚的细砂或淤泥质Ｐ（局部缺失）； ④桤岗岩残秘十，沿建筑蚝边力＿｜ｌＪ母坡状分啦，层』ｇ差钟撒人。址（刚
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ｆ图一ａ１ 按咀上承载力要求．复合地錾设计如Ｆ 黄换率取ｍ＝５０％．水泥上桩体强度取ｑｕ＝Ｉ ５ＭＰａ（｜９苞性材料的Ｆ限值），桩间土承裁山特征值 修正系数ｊ睨Ｂ！ｏ。经计岸，每平方米蟮戚面＃…，，需音Ｏ ５０ｍ２桩体面年ｊＪ，即ｎｒ采ＩＩ】根ｍ８００ｍｍ 水泥十桩，单桩承载力特征值Ｒａ＿＞２５０ｋＮ即可满足《求。蛐Ｆ止：
旋喷桩则存在高能耗、高污染、高造价以及在软弱土层中成桩质量难以控制等问题。笔者经多年的 工程实践，创造出以“唯一可变量工法”生成的“大直径高强（旋搅）桩”（以下简称“大直径桩”）， 是…种用旋搅“混合法”生成的水泥土桩新桩型。自上世纪九十来代以来，开始在工程中应用。它 不仅用于基坑支护、止水帷幕，还大量应用于高强复合地基处理，用于多、高层建筑物基础，获得 了良好效果，为水泥土桩发展走出了一条新路。 ２