旋喷桩复合地基设计方案

四川省凯霖水泥有限公司2×4600t/d熟料

新型干法水泥生产线（均化库、熟料库、水泥储库）

旋喷桩复合地基设计方案

四川省建筑科学研究院

二OO九年四月二十八日

四川省凯霖水泥有限公司2×4600t/d熟料

新型干法水泥生产线（均化库、熟料库、水泥储库）

旋喷桩复合地基设计方案

项目负责：

设计：

校核：

审核：

批准：

四川省建筑科学研究院

二OO九年四月二十八日

目录

1、工程概况

2、场地工程地质及水文地质条件

2.1工程地质条件

2.2水文地质条件

2.3场地和地基土的地震效应

2.4各岩土层的物理力学性能

3、高压旋喷桩复合地基设计

3.1设计依据

3.2地基加固技术要求

3.3旋喷桩加固设计计算

3.3.1承载力计算

3.4旋喷桩布置

3.5旋喷桩桩长

3.6褥垫层

3.7设计工程量

4、旋喷地基加固质量验收检测

5、复合地基沉降变形计算

6、复合地基下卧层承载力验算

四川省凯霖水泥有限公司2×4600t/d熟料

新型干法水泥生产线（均化库、熟料库、水泥储库）

旋喷桩复合地基设计方案

1、工程概况

四川省凯霖水泥有限公司拟建的2×4600t/d熟料新型干法水泥生产线工程位于崇州市怀远镇。

其水泥生产线中的均化库、熟料库、水泥储库等子项工程基础埋置深度范围内地基承载力不能满足设计要求，拟采用高压旋喷法加固一定厚度的卵石层，并以加固后的复合地基作为拟建物的基础持力层。要求均化库、水泥储库处理后的复合地基承载力特征值f ak≥800kPa，熟料库处理后的f ak≥600kPa。基础底标高约为–4.50。

2、场地工程地质及水文地质条件

2.1工程地质条件

经钻探揭露，场地内岩土层主要为第四系人工填土（Q4ml）、第四系粉质粘土（Q4al）、第四系卵石层（Q4al+pl）及白垩系灌口组基岩（K2g）。其各土层的具体厚度及分布情况详见《岩土工程勘察报告》。

①人工填土（耕土、素填土、杂填土）：该岩土层分布于场地表层，其厚度小，在基坑开挖时将被清除；

②粉质粘土：该岩土层在场地内均有分布，但其厚度不大，在基坑开挖时将被清除；

③卵石土：该岩土层密实程度以稍密为主，普遍地段夹透镜体状或条带状

松散卵石，不宜选作桩端持力层；

④泥岩：该场地泥岩层均呈强风化状，不宜选作桩端持力层；

⑤散体状角砾岩：该岩土层多呈散体状、碎块状，胶结程度很差～未胶结，岩芯手可捏散，其物理力学性能差，不宜选作桩端持力层。

2.2水文地质条件

据勘察资料表明：场地内地下水为赋予第四系砂卵石层中的孔隙型潜水，主要靠大气降水及地下径流的补给，以地下径流排泄为主。

2.3场地和地基土的地震效应

根据《中国地震烈度区划图》（1990）和《建筑抗震设计规范》（GB 50021-2001），区地震基本烈度为7度，抗震设防烈度亦为7度，设计分为第三组，设计基础地震加速度为0.10g（g为重力加速度）。

2.4各岩土层的物理力学性能

各岩土层的物理力学指标建议值表

3、高压旋喷桩复合地基设计

3.1设计依据

（1）《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-2002、J 220-2002）；

（2）《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2002）；

（3）《建筑地基基础施工质量验收规范》（GB 50202-2002）；

（4）《高压喷射注浆技术规程》（YSJ 210-92）；

（5）《四川省建筑地基基础质量检测若干规定》（川建发[2004]文）；

（6）《基础平面布置图》；

（7）《四川省凯霖水泥有限公司2×4600t/d熟料新型干法水泥生产线岩土工程勘察报告》。

3.2地基加固技术要求

结构设计要求均化库、水泥储库处理后的复合地基承载力特征值f sp,k≥800kPa，熟料库处理后的f sp,k≥600kPa。

3.3旋喷桩加固设计计算

3.3.1承载力计算

（1）生料均化库及水泥储库以ZK95、ZK144进行计算，基础以下为中密和稍密卵石，都按稍密计算。

高压旋喷单桩承载力按以下公式计算：

R a＝πdΣh i·q si+A p·q p或R a＝ηf cu·A p两公式计算取小值

式中：

d为旋喷桩直径，取0.5m。

h i为旋喷桩周第i层土的厚度，结合地勘报告的工程地质剖面图，按处理

q si 为桩周第i 层土的侧阻力特征值（kPa ），稍密或中密卵石取60kPa 。 A p 为旋喷桩的截面面积，为0.1962m 2。

q p 桩端持力层为稍密卵石层，q p 取值为1000kPa 。 η桩身强度折减系数，可取0.33。 f cu 旋喷桩身试块抗压强度，取10MPa 。

经计算，两公式所得R a 值分别为714.3kN 及647.5kN ，单桩承载力特征值R a 取550kN 。

又根据规范公式：f spk ＝mR a /A p +β（1–m ）f sk

式中：β桩间土承载力折减系数，取0.4；

f sk 桩间土承载力特征值，按稍密卵石取值，为280kPa 。

m ＝（f spk –βf sk ）/（R a /A p –βf sk ）

＝（800–0.4×280）/（550/0.19625–0.4×280）＝688/2690.55 ＝0.2557

取m ＝0.26

则单桩承担的加固面积为A ＝

m

A p ＝0.767m 2

（2）熟料库A 和B 分别以ZK293和ZK313进行计算，基础以下为中密和稍密卵石，都按稍密计算。

按规范高压旋喷单桩承载力按以下公式计算：

R a ＝πd Σh i ·q si +A p ·q p 或R a ＝ηf cu ·A p 两公式计算取小值 式中：

d 为旋喷桩直径，取0.5m 。

h i 为旋喷桩周第i 层土的厚度，结合地勘报告的工程地质剖面图，按处理

q si 为桩周第i 层土的侧阻力特征值（kPa ），稍密或中密卵石取60kPa 。 A p 为旋喷桩的截面面积，为0.1962m 2。

q p 桩端地基土未经修正的承载力特征值（kPa ），桩端持力层为稍密卵石层，q p 取值为1000kPa 。

η桩身强度折减系数，可取0.33。 f cu 旋喷桩身试块抗压强度，取10MPa 。

经计算，两公式所得R a 值分别为667.20kN 及647.5kN ，单桩承载力特征值R a 取550kN 。

又根据规范公式：f spk ＝mR a /A p +β（1–m ）f sk

式中：β桩间土承载力折减系数，取0.4；

f sk 桩间土承载力特征值，按稍密卵石取值，为280kPa 。 m ＝（f spk –βf sk ）/（R a /A p –βf sk ）

＝（600–0.4×280）/（550/0.19625–0.4×280）＝488/2690.55 ＝0.1814

则单桩承担的加固面积为A ＝m

A p ＝1.08m 2 取1.08m 2

3.4旋喷桩布置

根据计算得出的置换率及单桩承担的加固面积在基础范围内均匀布桩，实际置换率均大于计算置换率。详见《旋喷桩平面布置图》。 3.5旋喷桩桩长

旋喷桩以稍密或中密卵石层为桩端持力层，为满足桩端承载力和桩侧摩阻力要求，均化库桩长不少于5.5m 。熟料库桩长不少于5.0m 、水泥储库桩长不

少于5.5m。

3.6褥垫层

在基底至桩顶之间设置褥垫层。褥垫层厚度取200mm，其材料用中砂级配碎石（或卵石），碎石（或卵石）最大粒径不宜大于30mm。褥垫层的铺设宽度大于基础尺寸20cm。褥垫层需经静力压实或动力压实法（桩间土含水量较少时）压实，其夯实后的厚度与虚铺厚度之比不大于0.9。

3.7设计工程量

按旋喷桩平面布置图，设计工程量详见下表：

4、旋喷地基加固质量检测

旋喷桩验收检测宜在检测桩施工结束28天后进行，应由有资质的检测单位对地基加固效果进行验收检测，检测应采取复合地基载荷试验和单桩载荷试验，检测数量：抽取高压喷射注浆桩数的0.5%～1%且不少于3点进行复合地基载荷试验；抽取高压喷射注浆桩数的0.5%～1%且不少于3点进行单桩载荷试验。经相关单位验收合格后方可进行浮土清理（褥垫层位置清理深度为基础垫层底面以下200mm）及褥垫层施工。

5、复合地基沉降变形计算

6、复合地基软弱下卧层承载力验算