灰土挤密桩和夯实水泥土桩的设计比较

灰土挤密桩和夯实水泥土桩的设计比较

提要：灰土挤密桩和夯实水泥土桩都是天然地基处理的方法，都能够有效的提高地基承载力，但夯实水泥土桩比灰土桩处理承载力更高。当建筑物基础压力较高时可采用夯实水泥土桩。

关键词： 复合地基承载力夯实水泥土桩 灰土挤密桩 设计 施工

一、工程概况：

某场地拟建工程，12层，建筑面积16065.27 M2，高度39.75M，有一层地下室，采用框架结构。

拟建场地貌地形平坦。除表层为填土外，分布的地基土主要为冲、洪积作用形成的黄土状粉质粘土等，场地稳定，适宜建筑。

二、基础选型

拟建建筑物最大单柱荷载6000KN，若本建筑物直接采用天然地基上的片筏基础，估计其基地压力为250 kPa，则其筏板将坐在第三层黄土状粉质粘土上，其承载力140 kPa不满足要求，所以必须对天然地基进行处理。

1，灰土挤密桩复合地基的地基承载力：

fsPk=mfpk+(1-m)fsk （见JGJ79—2002规范第7.2.8-1）

m＝d2/ de2 （见JGJ79—2002规范第7.2.8-2）

式中：

fspk —— 复合地基承载力特征值(KPa)

fpk —— 桩体的承载力特征值(KPa);宜通过单桩载荷试验确定。（初步设计时由当地经验确定：根据当地经验：一般为500-600kPa，考虑到施工及龄期等因素，这里取500kPa）；

fsk—处理后桩间土承载力特征值KPa，宜按当地经验取值，如无经验，也可取天然地基承载力特征值。（这里取140 KPa，第3层土）

m―桩土面积置换率

d―桩身平均直径

de―一根桩分担的处理地基面积的等效圆直径

等边三角形布桩：de＝1.05s

正方形布桩：de＝1.13s

S― 桩孔之间的中心距离

依据JOJ79—2002规范第14．2．3条规定：桩孔直径宜为300～450mm，并可根

据所选用的成孔设备或成孔方法确定。桩孔宜按等边三角形布置，桩孔之间的中心距离，可为桩孔直径的2.0～2.5倍。

取桩径d=0．45m（成孔350mm,夯填至450mm），桩距s取o．90m。

m＝d2/ de2 =0.452/（1.05X0.9）2=0.22

代入fsPk=mfpk+(1-m)fsk＝219KPa。

2，夯实水泥土桩复合地基的地基承载力：

fspk=m×Ra/Ap+β(1-m)fsk （见JGJ79—2002规范第9.2.5）

式中：未注明符号意义同灰土挤密桩复合地基。

β --- 桩间土承载力折减系数；宜按地区经验取值，如无经验时可取0.9～1，天然地基承载力较高时取大值。这里取0.9.

Ra --- 单桩竖向承载力特征值（KN）；

Ap --- 桩身截面面积（M2）；

Ra=πdΣqsiLi+qpAp （见JGJ79—2002规范第9.2.7）

式中：

qsi、qp —— 桩周第i层土的侧阻力、桩端端阻力特征值；

Li —— 第i层土的厚度

取桩径d=0.5m，桩长L=6.0m，以第7层为桩端持力层，按平均qsi=25kPa，qp=400kP，计算后得Ra=313.5kN，桩距s取1.4m，按等边三角形布置：

m＝d2/ de2 =0.52/（1.05X1.4）2=0.115

将Ra，m代入公式计算得

fspk=295kPa

夯实水泥土桩体试块抗压强平均值应达到下式要求：（水泥和土的配比一般按体积比，由实验室确定）

fcu≧3 Ra/Ap ≥4.8MPa （见JGJ79—2002规范第9.2.7）

3，采用灰土挤密桩复合地基承载力只能达到219KPa，而采用夯实水泥土桩地基承载力可达到295KPa，大于筏基平均基底反力260 KPa，所以采用采用夯实水泥土桩方案。

根据JGJ79-2002规范第10.2.4条规定，在夯实水泥土桩顶应铺设10-30cm厚的褥垫层，垫层材料可采用中粗砂或碎石，最大粒径不宜大于20mm。

三，夯实水泥土桩复合地基的施工

根据场地地层条件及当地建筑工程经验，可采用机动洛阳铲进行成孔，夯填桩孔时，应采用机械夯实机具，其锤重应不小于1吨，这样才能起到挤密作用，成孔桩径采用450mm，根据已有工程经验，回填重锤夯实后的实际桩径可提高15-20%，一般可达到500mm。

在大面积施工前，必须在现场选择有代表性的地段进行试验或试验性施工，以取得水泥土的回填量、锤的落距，锤击次数等施工参数，其试验结果必须满足设计要求，一是要求桩间土的湿陷系数小于0.015；二是要求桩体的压实系数大于0.93；三是复合地基的承载力特征值满足设计要求。

施工中应注意的问题：

1、土料与水泥应拌合均匀，达到最优含水量，应由现场试验确定，水泥用量不得少于按配比试验确定的量；

2、桩孔中心偏差不应超过桩径设计值的1/4，桩孔垂直度偏差不应大于1.5%；桩孔直径不得小于设计桩径；桩孔深度不应小于设计深度；向孔内填料前孔底必须先夯实桩顶夯填高度应大于设计桩顶标高200-300mm，在褥垫层施工时应将多余桩体凿除，桩顶面应水平。

质量检验：

施工过程中，对夯实水泥土桩的成桩质量应及时进行抽样检孔，抽样检孔的数量不应少于总桩数的2%；夯实水泥土桩复合地基在竣工验收时，其承载力检验应采用单桩复合地基载荷试验，根据本工程的性质及基础设计等级，尚应进行多桩复合地基载荷试验。其

检验数量应为总桩数的1%，

四，结论：

采用夯实水泥土桩对地基处理完毕后，通过现场静载试验，地基承载力及沉降量均达到了设计的要求。