水泥土搅拌桩复合地基的设计与应用论文_徐梅, 胡小舟

如皋市岩土工程勘测有限公司 江苏南通 226500

摘要：根据江苏如皋地区的地质条件，结合工程实例介绍水泥土搅拌桩复合地基在本地工程中的应用，从而因地制宜的将水泥土搅拌桩复合地基应用于工程中，取得较显著的技术经济效益。

关键词：水泥土搅拌桩；复合地基；承载力；沉降

1引言

在如皋市（如皋港及其附近九华镇地区）存有较大范围浅层软弱土分布，若大范围使用预应力管桩工程成本较大，因此水泥土搅拌桩复合地基在本地区应用较广。其具有单桩承载力高、造价低、施工工艺简单、质量容易控制、施工噪声低、振动小、无土方排出、无须泥浆护壁、无沉渣隐患等优点。

2水泥土搅拌桩复合地基计算设计

工程中水泥土搅拌桩复合地基承载力可试验或计算确定。在实际工程应用中，通常先按计算初定，再经现场检测最终确定。水泥土搅拌桩复合地基作为一种竖向增强体复合地基，其承载力的计算方法是：先分别确定桩体的承载力和桩间土的承载力，再根据一定的原则叠加。按照《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）式（7.1.5-3）及（7.1.5-2）估算建议，采用下式计算[1]：

对有粘结强度增强体复合地基承载力特征值：

（1）

增强体单桩竖向承载力特征值：

（2）

单桩竖向承载力标准值按照下述两种情况计算确定：a.根据桩身材料强度；b.根据桩侧摩擦力和桩端端阻力。两者中取较小值。从既安全又合理的角度来说，承受竖向荷载的水泥土桩应使土对桩的支承力与桩身材料强度所确定的承载力相匹配，并使后者略大于前者。因受本地地质条件和施工因素的制约，水泥土桩的加固深度受到限制（如皋大部分地区10m左右以下为中密~密实状态的粉砂，施工难度大），因此设计步骤是先确定桩长，计算土对桩的支承力，进而求出水泥土的无侧限抗压强度，然后根据无侧限抗压强度，参照室内配合比试验资料，选择所需的水泥掺入比。

3工程概况

该工程位于如皋市九华镇某小学内，场地地貌形态单一，隶属长江三角洲冲积平原，地势较平坦。工程中综合楼和食堂两栋拟建建筑荷载相对较大，采用水泥土搅拌桩复合地基来提高地基承载力。

3.1场地工程地质条件

拟建场地土层自上而下描述如下[4]：①素填土层厚为0.40m~1.50m，该层土压缩性不均，强度差异性大，工程特性差。②1层粉质粘土层厚为1.30m~2.80m，该层土系中~高压缩性，偏低强度土层，工程特性稍差。②2层粉质粘土夹粉土层厚为0.80m~2.50m，该层土系中等压缩性，中偏低强度土层，工程特性一般。③层粉砂夹粉土层厚为3.60m~5.80m，该层土系中等压缩性，中等强度土层，工程特性稍好。④层粉质粘土夹粉土层厚为0.50m~1.80m，该层土系中等压缩性，中偏低强度土层，工程特性一般。⑤层粉砂夹粉土层厚为0.20m~4.00m，该层土系中等压缩性，中等强度土层，工程特性稍好。⑥层粉质粘土层厚为1.20m~3.00m，该层土系中等压缩性，偏低强度土层，工程特性稍差，⑦层粉砂夹粉土最大揭示厚度4.00m。该层场区普遍分布，系中等压缩性，中等强度土层，工程特性稍好。

3.2水泥搅拌桩设计参数表

该工程设计采用水泥土搅拌桩加固形成复合地基。食堂部位水泥土搅拌桩桩径600mm，桩间距1000mm左右，有效桩长5m，桩数231根，检测点数3组。综合楼部分设计水泥土搅拌桩桩径600mm，桩间距1000mm左右，有效桩长4.5m，桩数407根，检测点数5组，预估复合地基承载力特征值为145kPa。

表1 水泥搅拌桩设计参数表

本次工程中较典型的剖面图如图1

图1（a）食堂部分典型剖面图 （b）综合楼部分典型剖面图

3.3桩基检测和沉降观测

该项工程在桩基施工结束后和上部结构竣工后分别进行了桩基检测和沉降观测，以检验桩基的承载性能和沉降变形。

（1）本工程于2014年11月14日开始施工工期20d，施工结束28d后，对8根桩（600mm）进行了静载荷试验，沉降量随荷增大而增大，在荷载200kPa前时，基本上成线性变化，随着荷载的增加，沉降速率有逐渐增加的趋势，但趋势较平缓，详见沉降量成果汇总表2（其中57#、120#、166#桩为食堂部分，其余桩为综合楼部分）。其中120#试桩沉降量较大，最大沉降量为13.29mm，详见p-s、s-lgt曲线图2。对8根工程桩通过数理统计分析，复合地基承载力特征值为145kPa，满足设计要求。

图2 （a）p-s曲线 （b）s-lgt曲线

表2 沉降量成果汇总表

（2）本工程在上部结构施工过程中和竣工后，分别对其进行了沉降变形观测。第二阶段的观测结果（设竣工时的沉降量为0mm），沉降速率随着时间虽有起伏，但总体趋势有明显减缓，并有沉降迅速稳定的趋势。本工程综合楼和食堂使用二年以来，没有发现地基明显的不均匀沉降。二年后累计总沉降量综合楼和食堂均未超过6mm。

4结语

本文论述了水泥搅拌桩应用于工程建筑的设计和计算过程，并通过工程实例说明水泥土搅拌法复合地基应用于土层上部软弱土地区效果明显。桩基检测和沉降观测结果表明此复合地基承载力能够满足设计要求，沉降量符合规范要求。充分体现水泥土搅拌桩复合地基提高地基承载力效果明显，工期短，造价明显低于使用预应力管桩。实践证明，经过合理设计，严格控制施工质量，水泥土搅拌法复合地基用于工程建筑时既可以使承载力达到设计要求，又可将沉降变形控制在允许范围之内。从本地的工程地质条件出发，充分利用复合地基的桩体效应，垫层效应，将水泥土桩复合地基应用于复杂软土地基取得了明显的技术经济效益。当然水泥土桩复合地基的应用，目前仍处于半理论半经验状态，将其应用于软弱土地区试验和测试工作十分重要。

参考文献：

[1]《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[2]曾金芳.水泥土搅拌桩复合地基沉降计算方法及有限元分析[J].甘肃水利水电技术，2004，（2）：93.

[3]王肇森.水泥搅拌桩复合地基设计计算[J].天津建设科技，2003，（6）：24.

[4]如皋市岩土工程勘测有限公司.如皋市九华镇营防小学岩土工程详细勘察报告[R].南通：如皋市岩土工程勘测有限公司，2014.

论文作者:徐梅, 胡小舟

论文发表刊物:《基层建设》2018年第33期

论文发表时间:2018/12/17

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