中建八局西南公司 成都 610041
摘要：某城市机场高架桥施工位于深基坑回填区域，由于雨季，该区域均存在不均匀沉降，前期桩基施工中存在大量桩基塌孔现象，通过现场堆载实验和静荷载实验，实验结论都不能满足后期满堂架搭设所需的荷载要求，因此通过高压旋喷桩加强该区域地基承载力；本文通过计算比较前期地层及满堂架搭设所需承载力特征值，分析高压旋喷桩复合地基的承载力以及单桩承载力特征值，对该区域静载荷试验、沉降计算等进行了探讨，观测结果、各类处理方案的对比表明，该工程复合地基成桩质量及承载力能够满足工程设计要求。
关键词：高压旋喷桩；满堂支架；承载力；载荷试验；复合地基；承载力特征值
1 工程概况
1.1 建筑概况
某城市机场高架桥施工需要跨越大铁、管廊、APM、地铁、管网等回填区域，回填区域41481.2m2，占据桥梁所在区域1/3，回填平均深度7.3-12.6m，回填最深达18m，结构交叉形成狭小空间，回填区域基底为泥岩结构，由于雨季，该区域均存在不均匀沉降，回填后上面未进行封闭，坑底在雨季形成积水，部分回填土质遇水膨胀，失水收缩，发生沉降，，沉降主要发生病害包括形成漏斗，场地硬化混凝土贯通裂缝、网状裂缝、脱空、破碎，未硬化部分深回填区域沉降比较大且未收敛、侧向裂缝等现象，主要分析原因是不均匀沉降导致的竖向、横向、剪切等裂缝现象。
1.2 工程地质条件
根据岩土工程勘察报告，各土层的物理力学指标、承载力特征值和高压旋喷桩设计参数详见表 1.2。
表1.2各土层参数表
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2 回填地基静载荷试验计算地基承载力
静载试验结果表明：本工程试验点1极限荷载为300kPa ,试验点2极限荷载为150kPa，试验点3极限荷载为300kPa，试验点4极限荷载为150kPa，试验点5极限荷载为180kPa，试验点6极限荷载为300kPa。回填地基静载荷试验成果统计见表1。
表2.1-1 回填地基静载荷试验成果表
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例实验点4观测如下表2.1-2
2.1-2 实验点4观测数据表
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3 满堂支架搭设基础要求
箱梁为预应力清水混凝土连续箱梁，箱梁截面宽度为10.3m～45.5m，支架搭设高度为2.5m～15.9m;箱梁高度为2.2m，腹板宽度为45cm-85cm，空箱位置板厚为47cm～90cm。架体采用新型碗扣式脚手架，架体上部采用可调顶托，架体最大立杆横向、纵向间距1800×1200mm，水平杆最大步距1500mm，设计为满堂支架，选择支架材料为加强型碗扣，主龙骨采用双U型钢，次楞采用10cm×10cm方木，模板采用150mm厚的清水竹胶板，单根杆件最大轴力为N=54.543KN。根据 JGJ166规范5.4.1条验算如下：
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（A：立杆基础底面积，取0.25m2；ru：荷载分项系数平均值，取 1.363）
地基承载力：fa=54.543/（0.25×1.363）=160KPa
4 满堂支架搭设基础处理方案比选
由静荷载实验判断可知，实验点2、4、5均不能满足支架搭设要求。为满足现场施工要求，对比处理了各类处理方案，如下：
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通过5种方案比选，考虑目前工期紧张、保障现浇箱梁支架基础满足在回填区域的沉降要求，后期施工安全可靠，成型质量高标准，成本在可控范围内，拟采用高压旋喷桩，先进行试验段施工。
5 高压旋喷桩复合地基
5.1回填区域高压旋喷设计与施工要求
高压旋喷桩系利用高压泵将水泥浆液通过钻杆端头的特制喷头，以高压从喷嘴喷出，冲击、切割土体，使土和浆液搅拌成混合体，同时钻杆一面以一定的速度旋转，一面低速徐徐提升(10cm～20cm/min)，使土体与水泥浆充分搅拌混合凝固，形成具有一定强度（2.2MPa）的圆柱固结体（即旋喷桩），从而使地基得到加固。
该高架桥区域高压旋喷桩持力层为④-1 粉质黏土(软塑)，进入持力层0.5m,桩径0.5m，旋喷桩按正方形布置，桩距1.2m x 1.2m布置，桩顶标高 440.75m。采用强度等级为 42.5 级的普通硅酸盐水泥，水灰比暂按 1.0，水泥掺量暂按 25%计，试块强度2.2MPa，有效桩长11m-12m；并在施工强度达到后进行荷载实验.
5.2 单桩承载力特征值
依据《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2012)，计算高压旋喷桩单桩竖向承载力特征值 Ra ，分别按式4.2-1，4.2-2计算，并取两式计算结果的较小值。
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4.2-1
Ra =η f cu Ap 4.2-2
µp 为桩的周长； qsi为桩周第 i 层土的侧阻力特征值；li 为第 i 层土的厚度； qp 为桩端土承载力特征值；Ap 为桩的截面积；η 为桩身强度折减系数； f cu为桩身材料立方体抗压强度。
表2.1-2 Ra计算值
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注：计算式中f cu实测值为1.5MPa，η值取0.33，µp 、Ap按平均桩径计算。
取最小值Ra=205KN
5.3 复合地基承载力特征值
经过高压旋喷地基处理后计算加固地层复合地基承载力见公式4.3-1
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β 为桩间土承载力折减系数； f sk为处理后桩 间土承载力特征值。m为桩土面积置换率取0.196；β系数取0.25
计算后fspk=235KPa
因此fspk=235KPa>fa=133.4KPa，满足设计要求。达到了预期的施工效果。
6 结束语
现浇箱梁整体成型效果好，适用于各种曲线桥，但是现浇箱梁最主要的关键点之一为高大模板支撑体系，近年来由于高大模板支撑体系造成的沉降开裂、支架坍塌事故频繁，本项目通过前期的静荷载实验及其现场施工观测，承载力不足及沉降较大，表明未进行地基处理，直接进行满堂架搭设，存在较大的安全质量隐患。通过计算比较，满堂架搭设单根承载力160KPa，现场荷载实验，最大承载力特征值仅150KPa，无法满足施工要求，通过高压旋喷处理后，复合地基承载力达到235KPa，满足施工要求，各类处理方式的对比，采用高压旋喷桩能较好达到预期施工效果，且可行性高。高压旋喷桩地基处理后在满堂架基础薄弱的地区，通过荷载实验、堆载实验多方验证后，较好的保证了上部结构的稳定性能。值得在各类回填区域推广此技术，保证箱梁施工支架基础稳定性。
参考文献
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