摘要：水泥碎石桩是在散粒体碎石桩的基础上，为了加强桩身强度在散粒体中注入按一定配比的水泥与粉煤灰的混合胶凝材料而形成的一种桩基体。与碎石桩相比，在复合地基处理方面，水泥碎石桩有它特有的优势和性能特点，它可以大幅度提高桩在复合地基中的承载比重。以置换率10%计，桩所承担的荷载可占总荷载的40%～75%，是碎石桩的数倍。由于桩的承载力增加显著，复合地基承载力提高幅度很大。它还可以有效地减少地基的变形量，提高建筑物的安全可靠度，适用于多层和高层建筑地基。另外，它的可变粘结强度和多种不同的施工工艺一方面使它的适应性增强和适用范围扩大，另一方面，其施工方法更趋向于简单化和普遍化。
关键词：水泥；碎石桩；复合地基；处理
引言：
通过研究水泥碎石桩复合地基在液态砂质地基处理的实际应用，从基本原理、方案设计、施工工艺及检测等方面了做了详细总结及介绍，针对液态砂质地基情况提出一套可靠完善的地基处理技术方案，为类似地质情况工程提供借鉴和参考。
1、基本原理
水泥碎石桩复合地基粘结强度桩是复合地基的代表，目前多用于高层和超高层建筑中。水泥碎石桩是由水泥、级配碎石加水拌和形成的高粘结强度桩，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。水泥碎石桩复合地基通过褥垫层与基础连接，无论桩端落在一般土层还是坚硬土层，均可保证桩间土始终参与工作。由于桩体的强度和模量比桩间土大，在荷载作用下，桩顶应力比桩间土表面应力大。桩可将承受的荷载向较深的土层中传递并相应减少了桩间土承担的荷载。这样，由于桩的作用使复合地基承载力提高，变形减小，再加上水泥碎石桩不配筋，大大降低了工程造价。
在复合地基处理方面，水泥碎石桩有它特有的优势和性能特点。它的可变黏结强度和多种不同的施工工艺，一方面，使它的适应性增强和适用范围扩大，另一方面，其施工方法更趋向于简单化和普遍化。复合地基设计中，基础与桩和桩间土之间设置一定厚度散体粒状材料组成的褥垫层，是复合地基的一个核心技术。基础下是否设置褥垫层，对复合地基受力影响很大。若不设置褥垫层，复合地基承载特性与桩基础相似，桩间土承载能力难以发挥，不能成为复合地基。基础下设置褥垫层，桩间土载力的发挥就不单纯依赖于桩的沉降，即使桩端落在好土层上，也能保证荷载通过褥垫层作用到桩间土上，使桩土共同承担荷载。
2、地质条件分析
基本以腐殖土、沙壤土、粉细砂、块状壤土为主的地质特性，其地基承载力不能满足设计要求，且地下承压水丰富，在拔钻孔套管时，孔内承压水呈喷泉状，喷射高于10m。地下承压水（暗河）主要来自于破碎白云岩。
3、基础设计方案
拟定方法一：钢筋混凝土灌注桩
直接在施工现场桩位上用机械成孔或人工挖孔，在孔内安放钢筋笼，灌注混凝土而成型的桩。适用于各种地层，无需接桩，施工时无振动、无挤土、噪音小。
拟定方法二：水泥碎石桩
由于东欧地区较少有煤电厂，无法购买到粉煤灰，决定在水泥粉煤灰碎石桩的基础上，去掉粉煤灰成分，由碎石、石屑、砂掺水泥按照一定的比例加水拌和，机械成孔灌注形成水泥碎石桩。水泥碎石桩与桩间土一起，通过褥垫层形成复合地基共同工作，提高地基承载力。
钢筋混凝土灌注桩则适用于各种地层，无振动、无挤土、噪音小，且无需接桩、截桩等特点，在房建、桥梁等方面应用普遍，但其缺点同样明显。钢筋混凝土灌注桩钻孔施工，需要泥浆护壁，在地下承压水的作用下，也不易成孔，施工质量难以把控。另钢筋混凝土灌注桩施工需吊装钢筋笼，需要吊车进行吊装，但吊车对地基平整度、需吊装位置要求较高，如现在提供吊车的混凝土硬化平台，施工成本极高。相比以上两种施工方法，水泥碎石桩在材料上采用碎石、石屑、砂、水泥、外加剂等，来源广泛，成本易于控制，受当地市场影响较小。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在施工工艺上，水泥碎石桩无需在孔内吊装钢筋笼，并采用边泵混合料送边提升钻杆至地表方式，无需进行泥浆护壁且不存在塌孔现象的发生，具有施工成本较低、速度快、施工质量易于保证等特点，故采取水泥碎石桩复合地基进行地基处理，不仅能保证施工质量，而且经济效益明显。
4、工程概况及地质条件分析
某闸扩建工程闸址区位于河槽北岸滩地，地质情况复杂，岩性变化大，透镜体、夹层、互层较多，表层一般以松软的淤泥壤土和粉土互层为主，表层以下为棕黄色粉质粘土和重粉质壤土，呈可塑至硬塑状态，分布高程在8.4~6.1m至4.0~0.0m左右，在1.2~4.1m高程以下为黄色细砂和中砂．对于桥头挡土墙和4、5段翼墙，从基础向下至7.0m高程都为回填土。某闸扩建工程的4、5段翼墙和公路桥桥头挡土墙相对来说都是比较小型的结构，在此基础上进行桩基施工，一方面，要考虑施工场地严格受到限制，另一方面，如何保证实际施工中生成的地基基础具有完整性和施工适应性。针对实际施工情况，决定采用改进的水泥碎石桩进行基础处理。
5、初定技术规范
众所周知，水泥粉煤灰稳定碎石结构目前尚无相应的技术标准及规范，但从上述原理分析上看，水泥与粉煤灰和石灰与粉煤灰的反应机理很相似，都实际上是氢氧化钙与粉煤灰玻璃体的反应，只不过水泥能够形成较高的早期强度，因此在工程初期我们综合参考石灰粉煤灰稳定碎石及水泥稳定碎石的相关技术标准及规范，决定暂时按下述要求进行配合比设计及试验段施工。
5.1原材料质量要求
5.1.1水泥：采用水泥稳定土基层技术规范中关于水泥的质量要求。
5.1.2粉煤灰：采用石灰粉煤灰稳定土基层技术规范中关于粉煤灰的质量要求。
5.1.3碎石：采用石灰粉煤灰稳定土基层技术规范中关于碎石的质量要求。
5.2其他质量要求
5.2.1根据《施工技术规范》的规定，同时考虑工程进度的要求决定下基层7天无侧限抗压值≥5MPa，上基层7天无侧限抗压值应≥10MPa。
5.2.2水泥粉煤灰与集料的比初步采用20：80～15：85。
5.2.3集料级配采用规范级配的中值。
6、施工工艺
6.1工艺流程
水泥碎石桩施工顺序一般可采用“由里向外”或“由一边向另一边”的顺序进行。因为“由外向里”的施工，常常是把外围的桩都加固好后，再施工里面的桩，这样就很难挤振开来。在地基强度较低的软黏土地基中施工时，要考虑减少对地基土的扰动影响，因而可采用“间隔跳打”的方法。加固区附近有其他建筑物时，必须先从邻近建筑物一边的桩开始施工，然后逐步向外推移。
6.2成桩施工工艺
水泥碎石桩可按振动沉管灌注桩的施工方法制作。拔管速度根据试验确定，每上拔1.0m～1.5m留振30s，施工时桩位水平偏差不应大于0.3倍的套管外径；套管垂直度偏差不应大于1%。
7、结语
水泥碎石桩处理表层软土层较碎石桩具有显而易见的优越性，其桩体作用显著，桩土应力比远大于碎石桩，桩身具有一定的粘结强度，在荷载作用下桩身变形小，桩承受的荷载通过桩周摩阻力和桩端阻力可以传到较好的深层地基中去，因此，其复合地基承载力提高幅度大，同时，由于压缩模量的增大而显著降低了荷载作用下的地基变形，沉降小，稳定快，值得大力推广。
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论文作者:赵云岭
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第13期
论文发表时间:2019/1/23
标签：碎石论文; 地基论文; 水泥论文; 褥垫论文; 荷载论文; 粉煤灰论文; 强度论文; 《建筑细部》2018年第13期论文;