水泥搅拌桩加固复合地基的应用

建材与装饰２０１０年０３月　施工技术　水泥搅拌桩加固复合地基的应用　董勇　（广东深圳　５１８０００）　摘　要：本文由案例入手，通过水泥搅拌桩对复合地基的加固处理进行了探讨。从地质分析、计算数值、确定参数和施＿ｌ：、检验质量等　方面一—　作了阐述，并由此提出水泥搅拌桩加固复合地基技术可取得良好的工程效果和可观的经济效益。　关键词：水泥土搅拌桩；复合地基；加阎：检验　１前言　（６）粉质粘土⑥：土黄、灰白色，可塑状，层厚０．４０～３．５０ｍ，　＝　１７０ｋＰａ。　水泥土搅拌桩复合地基处理技术是用于加固软弱土地基的　（７）粘土⑦：土黄、灰白色，软塑状为主，局部可塑状，层厚　一种新方法。它是利用水泥（或石灰）作为固化剂，通过特制的搅　２．７０－８．７０ｍ　：ｌ２０ｋＰａ。　拌机械，存地基深处就地将软土和固化剂（浆液或粉体）强制搅　（８）粉土⑧：青灰色，稍密～松散状，层厚１．２０～８．７０ｍ，　＝　拌，由固化剂和软土间所产生的一系列物理、化学反应，使软土　ｌ００ｋＰａ。　硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥加固土，从而提　（９）细砂⑧０灰色，稍密状，层厚１．００　２．１０ｍ　：１　１０ｋＰａ。　高地基强度和增大变形模量。这种地基处理方法由于造价较低，　（１Ｏ）砾砂⑨：灰色，中密状，层厚１．２０ｍ，　＝３００ｋＰａ。　效果良好而得到广泛应用。　（１１）圆砾⑩：灰色，密实状，最大揭露厚度３１６０ｍ，￣＝４５０ｋＰａ。　２工程概况　地下水位埋深６．５０ｍ。　２．２针对以上工程地质条件，如果采用钻孔桩、挖孔桩或沉管　２．１地质情况分析　桩，则桩持力层落在圆砾⑩上，桩长过大，造价太高，占整栋楼造　某小区１０＃楼是一幢７层框架结构的住宅楼，拟采用独立　价比重太大，不经济。因此，采用造价较低的复合地基比较合理。　基础。经勘察，１０＃楼地基软土层过厚、强度低，不能作天然地基　另外场地位于市区，受排污和噪音限制，高压旋喷桩显然被排　浅基础。根据勘察资料，拟建场地各土层特征如下：　除，采用水泥土搅拌桩复合地基是最佳方案。设计要求合地基承　（１）杂填土①：褐灰、黑色，松散状，层厚０．４０～２．６０ｍ。　载力设计值　ｋ＝２３０ｋＰａ，基础埋深一】．５０ｍ（原地面为±０．００）。　（２）粘土②：灰、灰褐色，可塑一软塑状，层厚１．５０～４．１０ｍ，承　载力标准值　＝１４０ｋＰａ。　３设计计算方法　（３）粘土③：砖红色、黄红色，硬塑状，层厚０．８０～４．９０ｍ，　：　３．１各基本参数的计算　２３０ｋＰａ。　（４）粉土④：灰、灰白色，稍密状，层厚０．５０～３．１０ｍ，　＝ｌ３０ｋＰａ。　加固处理后的复合地基承载力　＝２３０ｋＰａ，拟利用粉土⑧作　搅拌桩桩端持力层，考虑到搅拌桩桩身强度应与承载力相协调，　（５）粉质粘土⑤．土黄色，硬塑状，层厚０．５０－２．９０ｒｅ，ｆｃ＝２１０ｋＰａ。　取有效桩长７ｍ。桩间土承载力标准值取厶　＝１２０ｋＰａ，桩周土的平　：　：警　！　￡。　‘　１　￡　’　。　。龟　‘　Ｐ　莹　：　此要求，某工程抗浮桩６４００螺旋钻孔灌注桩Ｃ３０混凝土，抗拔　膨胀混凝土，共同承受拉力。　力特征值为Ｒａ＝４５０ｋＮ，其钢筋抗拉应力（标准值）只能发挥　＝　１３０ＭＰａ。参阅交通部《港口工程灌注桩设计规程》淡水港水位变　４结语　动区灌注桩最大裂缝宽度限值Ｗ一≤Ｏ．３ｒａｍ，经专家讨论同意采　静压桩有许多优点，但也有不少的弱点，包括：①受场区地　用此值，钢筋应力发挥为　＝１６０ＭＰａ，则减少钢材用量近１／４，效　基承载力制约。如地表土软弱而发生陷机时就可能造成大量断　果较为明显。如果采用（ＰＨＣ桩）ＡＢ型＋４００管桩代替，其效更　桩，其形式有压、推（挤）、夹断等；②受地质条件制约。如地层中　好，因该种桩型混凝土强度等级高（Ｃ８０），离心成型，桩身混凝土　存在软硬夹层，岩溶发育地区等时较易发生事故；③受桩身质量　密实，并施加了１０＋９高强度等级高钢筋预加应力，抗裂性强，防　制约。管桩抗水平荷载能力较差，当软弱土层深厚时慎用。在采　腐蚀能力高，是一种较好的抗拔型桩，其抗拉力特征值（即抗拔　用静压桩时建设方及有关各方，特别是设计人员应根据工程地　力），Ｒａ，＝Ａ￣ｆｏ，，ｘ０．７／１．３５＝６４０ｘ１４２０ｘ０．７／１．３５＝４７０ｋＮ。与上述螺旋钻　质的实际情况综合考虑，以合理地取用管桩。　孔灌注桩抗拔力特征值相当，但管桩用钢量仅为０．７％，且施工　虽然目前静压管桩工程实践经验尚不够丰富，但随着静压　方便，工期短，效果好。　管桩技术的广泛应用和发展，以及人们对静压管桩的理论研究　抗拔桩的试桩，要求抗拔力达到抗拔力特征值的两倍时，利　和工程实践经验的不断积累，相信静压管桩技术应用水平将会　用管桩原有配筋拉力尚嫌不足，可在管桩内孔放置钢筋浇注微　不断地得到提高。　・１Ｏ５・　施工技术　均摩阻力取ｑ￣＝１２ｋＰａ，桩端土承载力标准值取ｑ　１Ｏ０ｋｅａ，设计桩　建材与装饰２０１０年ｏ３月　径ｄ＝６ＯＯｍｍ，桩周长Ｕｏ－１．－８８５ｍ，桩截面积Ａ　．２８２７ｍ　。　（１）单桩承载力　Ｒｄｋ＝％ＵｐＬ＋ｃｔＡｐｑｐ＝１７０ｋＮ　试件　水泥掺　龄期，ｄ　养护　承压面　破坏承　抗压强度／ｋＰａ　编号　入比，％　条件　尺寸，ｍｍ　积，ｍｍ２　载／ｋＮ　单值　平均值　３．７　７５ｌ　Ａ　７　２８　自然　７０ｘＯｘＯ　４９Ｏ０　３．４　３．２　５．Ｏ　６９０　６４９　１４ｌ２　６９７　仅＝０．４０（折减系数）　（２）桩身水泥土强度　＝Ｂ　１Ｏ　２８　自然　７０ｘ０ｘ０　４９Ｏ０　５．７　５．２　８．４　ｌ５５ｌ　Ｉ４５３　２４ｏ６　１４７２　Ｒ　Ａ　１５ｏ３．４ｋＰａ　Ｃ　ｌ５　２８　自然　７０ｘＯｘＯ　４９０ｏ　８．１　７．９　２３４５　２２９ｌ　２３６４　：０．４０（折减系数）　（３）水泥土搅拌桩置换率ｍ的计算：　速度０．６０　１．６０ｍ／ａｒｉｎ；复搅次数＞２次；喷浆量Ｑ６００～８００Ｌ￣水泥　掺入比１２　１５％；水灰比１：１；固化剂５２５＃普通硅酸盐水泥。深层　ｍ＝Ａｐ　ｋ一　ｋ）／Ｒａｋ－１３Ａｆ￣ｋ＝Ｏ．３ｌ４　因为桩端土为软土，为安全计，折减系数取１３＝ｏ．５　＝２３０ｋＰａ　（设计复合地基强度要求）。　搅拌桩的施工设备为ＰＨ一５Ｂ型全液压深层搅拌机。施工工艺流　程为：　（４）桩数ｎ的计算。地基加固面积Ｆ＝３４０．８４ｍ２；设计桩数ｎ＝　Ｆ・ｍ／Ａｅ＝３７８根。　（５）处理土方量　Ｖ＝ｎ・ＡＰ・Ｌ＝３７８ｘ０．２８２７￣７＝７４８．０２ｍ　定位一跟浆预搅拌下沉一喷浆搅拌上升一重复搅拌下沉一　重复搅拌上升一完成。　５检验质量效果　为了检验深层搅拌桩成桩质量，在施工期间和施工结束后，　分别采用了开挖检验桩头、钻孑Ｌ抽芯及原位测试、桩身凿块抗　压、平板载荷试验等方法进行检验。　（１）开挖检验桩头：施工过程中，水泥龄期达到３０ｄ时，对搅　３．２桩位平面布置　搅拌桩的平面布置以沿基础布置为原则，按单桩承担的加　固处理面积进行分配布置，实际布置搅拌桩４３２根。　３．３复合地基压缩模量的确定　Ｅ　＝ｍＥｐ＋（１－ｍ）Ｅ￣＝２４．３２ＭＰａ　拌桩头进行开挖，结果桩头圆满，水泥土混合均匀，已固结，桩径　６００ｍｍ，达到预期效果。　式中：Ｅ　一桩体的压缩模量（ＭＰａ），取Ｅｐ＝６０ＭＰａ；　Ｅ『＿一桩间土的平均压缩模量，Ｅ￣＝８ＭＰａ。　（２）钻孔抽芯及原位测试：施工期间，当水泥土龄期满７ｄ　时，分别抽选了４０１，５４，１８，１４０，１７３，２９９，７３，３３６，２３３号桩进行　３．４沉降计算　搅拌桩复合地基的变形由复合土层的变形Ｓ．和桩端以下未　加固的土层的变形Ｓ　两部分组成。即ｓ＝ｓ。＋ｓ：，应用分层总和法公　式：　ｓ＝　∑ｎｉ－１ｐｏＥｓ。（Ｚ　０ｌ。一Ｚ。一ｌ仅　１）　抽芯检验，其结果是桩身水泥土混合较均匀，固结较好，坚硬，岩　芯呈块状。标准贯入试验最小值为２０击，最大值为２６击，平均　为２３击，根据《工程地质手册》表３—２３—３５，按粘性土查得，水泥　龄期为７ｄ时，搅拌桩桩身水泥土强度为６８０ｋＰａ，预计到水泥土　龄期为９０ｄ时，桩身水泥土强度可达１．５ＭＰａ满足要求。　分别计算得ｓ．：６．３５ｍｍ，ｓ２＝Ｏ．７２ｍｍ，所以：　ｓ＝　ｌ＋　２＝７．０７ｍｍ　（３）桩身凿块抗压试检验。桩基施工结束后，为获取桩身水　泥土的强度，水泥龄期为３６～４６ｄ时，抽凿了５３号桩、１３６号桩　３．５下卧层强度验算　验算复合地基下卧层粉土⑧的强度。　（１）粉土⑧顶面处经深度修正后地基承载力设计值　＋　（ｂ－３）＋　０（ｄ－０．５）＝３２７ｋＰａ　及２７６号桩等３根桩身水泥土制成＜５０ｍｍｘ５Ｏｍｍ的试块，进行　无侧限单轴抗压检验，最小值为２．６ＭＰａ，最大值为１　１．５ＭＰａ，平　均值为６．１ＭＰａ，水泥土强度能满足要求。　（４）平板载荷检验：为检验施工质量，按要求，外业结束后，　（２）粉土⑧顶面处土的自重压力标准值　ｐ，￣＝ｒＤ＝１６１ｋＰａ　由甲方委托质量检测中心进行复合地基静载荷试验，试验点由　甲方和设计部门抽选４２，１６７，３００，１３６号桩４个点，检测结果是　（３）粉土⑧顶面附加应力设计值　ｐｚ＝ｌ｝，（ｐ０－ｐ　）（ｂ＋２ｈｔｇ０）（１＋２ｈｔｇ０）＝４０．４ｋＰａ　复合地基承载力标准值２４８ｋＰａ，沉降值为５．０８　５．８２ｍ满足要　求。　ｐ　ｎ　，满足荷载要求。　４确定参数和施工　４．１水泥掺入比　用现场天然软土，保持天然含水量，使用５２５＃普通硅酸盐　水泥，水泥试块龄期２８ｄ后进行无侧限单轴抗压强度检验，结果　见表１。因为水泥土强度在龄期９０ｄ后还会缓慢增长，现使用龄　期２８ｄ强度作为施工依据偏于安全。　６结语　综合上述表明，本地基水泥系深层搅拌桩加固处理工程满　足要求，而且相对于桩基础而言，深层搅拌桩复合地基是较经济　实用的。　４．２现场搅拌桩施工　结合本场地实际情况，综合确定本工程施工技术如下：　搅拌转速５４ｒ／ｍｉｎ；跟浆预搅速度０．３０　０．５０ｍ／ｍｉｎ：搅拌提升　・ｌ０６・