水泥土复合桩（共12篇）
水泥土复合桩 篇1
1 引言
随着我国工业布局和城市发展的规划, 越来越多的建筑将建在地基条件较差的场地, 建在软土地基上的建筑物将越来越多。作为加固饱和软土地基的一种方法, 水泥土搅拌桩基础利用水泥作为固化剂, 通过特制的机械, 将软土和水泥强制搅拌, 利用水泥和软土之间所产生的一系列物理-化学反应, 使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基。这种方法的出发点是最大限度地利用了原土, 相比较处理软土地基的其它方法, 该方法具有施工方便、费用低廉、加固软土较深等优点。
2 水泥土搅拌桩复合地基的工程特性
2.1 地基处理概述
地基是指承托建 (构) 筑物基础的一部分范围很小的场地, 根据基础以下的土体名称和性质的不同分别称为碎石土地基、砂土地基、粘性土地基、软弱土地基、冻土地基、膨胀土地基和盐渍土地基等, 当基础直接建造在未经加固的天然土层上时, 称为天然地基。若天然地基较为软弱, 不能满足建 (构) 筑物作用下承载力的要求、变形要求或在地震作用下有可能产生液化、震陷及失稳时则先要经过人工加固处理后再建造基础, 这种对不良地基进行补强加固的过程称为地基处理。
2.2 地基处理的对象
地基处理的软土对象有以下几类:
软土这里的软土应为相对软弱土, 是指该土层在上部结构荷载加上后, 其承载力或变形不能满足规范规定要求的土层。这里既包括淤泥及淤泥质土, 也包括土质相对较好但当上部结构荷载很大而不能满足要求的土。淤泥及淤泥质土是在静水或缓慢流水环境下沉积, 经生物化学作用形成, 有的富含有机物, 其天然含水量大于液限。这类土的特性是天然含水率高, 天然孔隙比大, 渗透系数小, 抗剪强度低, 地基变形大, 不均匀变形也大, 且沉降缓慢。冲填土也即新近沉积土, 成分比较复杂, 这里主要是要对强度较低和压缩性较高的久固结粘性冲填土进行研究, 以确定处理方案。杂填土这类成分尤为复杂, 多为建筑垃圾、生活垃圾及工业废料等, 这类土结构松散, 均匀性差, 压缩性高, 强度低, 设计地基处理方法时应尤其注意其纵向不均匀性。较软弱土是指土质相对较好, 但由于上部建筑物荷载较大, 而不能满足要求的地基土。对这类土进行地基处理设计时, 应确保其加固后的复合强度和最终变形指标能满足上部结构的要求。动力失稳土这类土包括由地震影响可能引起液化的砂性土, 粉土及可能引起震陷的软土。
2.3 地基处理的方法及适用范围
地基处理方法的分类多种多样, 如按时间分可分为临时处理和永久处理;按深度分可分为浅层处理和深层处理;按处理的方式可分为化学处理和物理处理。一般采用按照地基处理机理进行分类。
3 复合地基
复合地基能够较好利用增强体和天然地基两者承担建 (构) 筑物荷载, 所以具有比较经济的特点。自国外1962年首次开始使用“复合地基” (Composite Foundation) 一词以来, 复合地基的概念己成为很多地基处理方法的理论分析及公式建立的基础和根据。
3.1 复合地基的基本概念
所谓复合地基, 一般可认为由两种刚度 (或模量) 不同的材料 (桩体或桩间土) 所组成, 在相对刚性基础下两者共同分担上部荷载并协调变形。其研究方法经常是在众多根桩所加固的地基中, 选取一根桩及其影响的桩周土所组成的单元体作为研究对象。
3.2 复合地基的特点
复合地基具有以下特点:
工艺简单:深层搅拌桩可一次完成成孔与成桩, 施工速度快, 工期短。复合地基目前已有较为成熟的施工工艺, 原料拌和、灌注、夯填均易操作, 技术指标容易控制。
施工方便:施工机械均为常用建筑机械, 如长螺旋钻机、振动沉管机、粉喷机、混凝土搅拌机等, 某些工艺如夯实水泥土桩, 采用人工洛阳铲即可施工。
造价低廉:复合地基充分发挥桩间土的承载力, 减少用桩量, 且不使用昂贵的钢材, 耗用建筑三材少, 一般可就地取材或使用工业废料, 大大降低造价, 且有利于环保。
适用范围广:采用复合地基可明显提高地基承载力, 减少沉降。过去人们认为复合地基只能用于中小型工程, 随着复合地基技术的发展, 在大型工程及高层建筑中, 应用越来越广, 在超高层中的应用也不乏其例。此外, 复合地基还可用于消除地基液化、边坡加固等。
3.3 复合地基的分类
桩体如按成桩所采用的材料可分为:散体土类桩-如碎石桩、砂桩等;水泥土类桩-如水泥土搅拌桩、旋喷桩等;混凝土类桩-树根桩、CFG桩等。桩体如按成桩后桩体的强度 (或刚度) 可分为:柔性桩-散体土类桩属于此类桩;半刚性桩-水泥土类桩;刚性桩-混凝土类桩。半刚性桩中水泥掺入量的大小将直接影响桩体的强度。当掺入量较小时, 桩体的特性类似柔性桩;而当掺入量较大时, 又类似于刚性桩, 为此, 它具有双重特性。
4 水泥土搅拌桩复合地基中的应用
4.1 布桩形式的选择及加固范围的确定
搅拌桩的布桩形式对加固效果有较大的影响, 根据拟建工程地质条件、上部结构的荷载要求以及现阶段深层搅拌法的施工工艺和设备, 搅拌桩一般采用柱状、壁状、格栅状和块状四种布桩形式。
柱状。在所要加固的地基范围之内, 每间隔一定的间距设置1根搅拌桩, 即成为柱状加固形式。适用于加固区表面和桩端土质较好的局部饱和软弱夹层;在深厚的饱和软土地区, 对基底压力和结构刚度相对均匀的较大的点式建筑, 采用柱状加固形式并适当增大桩长, 放大桩距, 可以减小群桩效应。
壁状和格栅状。将相邻搅拌部分重叠搭接即成为壁状或格栅状布桩形式。一般适用于深基坑开挖时软土边坡的围护结构, 可防止边坡坍塌和岸壁滑动。在深厚软土地区或土层分布不均匀的场地, 上部结构的长宽比或长高比大, 刚度小, 易产生不均匀沉降的多层砖混条形基础, 采用格栅式加固形式使搅拌桩在地下空间形成一个封闭整体, 可提高整体刚度, 增强抵抗不均匀沉降的能力。
块状。将纵横两个方向相邻的搅拌桩全部重叠搭接即成为块状布桩形式, 它适用于上部结构荷载面积大, 不均匀沉降要求较为严格的构筑物的地基处理;另外在软土地区开挖深基坑时, 为防止坑底隆起和封底时, 也可以采用块状布桩形式。搅拌桩按照其强度和刚度是介于刚性桩和柔性桩之间的一种桩形, 但其承载性能又和刚性桩相近, 因此在设计搅拌桩的加固范围时, 可只在上部结构的基础范围内布置, 不必像柔性桩那样在基础之外设置围护桩。布桩的形式可为正方形、正三角形等多种形式。布桩时摩擦桩必须考虑群桩效应, 桩距不宜过小。目前, 搅拌桩的桩径大多在φ500～700mm。由于基础宽度的限制, 常常会给布桩造成困难, 多数工程桩距较小。解决这个矛盾的途径:一是采用单轴搅拌, 将桩径缩至φ400mm左右;二是在基础和搅拌桩的桩顶之间设置150～300mm厚的粗粒材料垫层拉开桩距;三是增加桩长, 减少桩数, 增大桩距。实践证明, 采用以上措施是有效的。复合地基中, 搅拌桩的桩距不宜小于2d (d为桩径) 。
4.2 水泥土搅拌桩沉降变形
影响水泥土搅拌桩沉降的主要因素:桩长对沉降的影响水泥土搅拌桩的强度和压缩模量介于刚性桩和柔性桩 (散体材料桩之间。桩顶荷载通过桩侧摩阻力和桩端阻力传递给土体, 同时桩体发生侧向膨胀, 且主要发生在桩顶以下一定长度范围内, 该段桩体是水泥土搅拌桩的主要受力区。水泥土搅拌桩的主要破坏形式是桩体的环向拉伸导致沿径向开裂破坏。此外, 桩体也可能发生压碎破坏。当地基中的滑动面穿过桩体时, 还有因剪切破坏导致断桩的情况。研究表明, 水泥土搅拌桩存在临界桩长, 超过临界桩长, 增加桩长并不能减少地基沉降
参考文献
[1]叶观宝.地基加固新技术, 机械工业出社, 2002
[2]李宁, 韩煊.褥垫层对复合地基承载机理的影响, 土木工程学报, 2001
水泥土复合桩 篇2
一、施工方案审查：审查总包单位施工方案，包括质量措施、安全措施、事故防范措施等。
二、分包资质审查：审查分包单位施工资质、人员上岗证、设备检测合格证等。
三、材料控制：所用材料进场报验、出厂合格证、检测报告、进场复试报告等。
四、搅拌前的准备工作核查
①对作业人员进行技术交底，同时督促承包商给各桩机划分区域，签定质量保证责任状。
②对桩位进行复核，并对桩机上简易定位杆进行核对。③对浆液容器的体积计算及单桩所需浆液高度的标定进行核查。④对搅拌深度换算到桩机架上的高度标尺进行核对。⑤检查水泥浆比重计的配置情况、抽查单袋水泥重量。⑥检查水泥存放棚、安全保护措施的完善情况。⑦按设计要求和地勘资料核对布桩图。
五、施工中的监控内容及方法
①比重计检查浆液比重是否与计算的相符。②检查单桩浆液体积是否与标记的相符。③抽查一根桩的浆液用量。
④用桩机上提前划好的刻度尺检查钻杆搅拌深度。⑤用秒表抽查下沉和提升速度。当然，大多时间可用钻杆和机架发出的声音来判断速度快慢。
⑥用实际清点的桩头数量与桩机施工记录进行核对，并根据本班完成的总桩长和使用时间核对搅拌速度。
⑦用施工记录所记载的完成延米数换算出理论水泥用量，与实际水泥消耗量进行对比。
水泥土复合桩 篇3
【关键词】水泥土搅拌桩；地基处理；固化剂
Dongying city the cement soil of some building weak foundation mix blend a stake to reinforce processing
Liu Pei-quan
(Shandong Zhengyuan Construction Engineering Co.，Ltd Ji'nan Shandong 250101)
【Abstract】Combine a solid example，introduction cement soil mix blend the stake reinforce weak foundation construction craft and technique important point，summary under construction should attention of a few problem and correspond of measure.
【Key words】The cement soil mix blend a stake；Foundation processing；Solid turn
水泥土搅拌法分为深层搅拌法(湿法)和粉体喷搅法(干法)。水泥土搅拌法适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土等软弱地基。它是利用水泥作为固化剂将软弱地基与固化剂强制搅拌，使软弱地基的整体性、强度得到极大的提高。水泥土搅拌法可根据实际需要，采用柱状、壁状、格栅状等。水泥土搅拌法具有最大限度利用了原土、污染少、成本较低等特点，在工程实践中得到了广泛应用。
1.工程概况
拟建场地位于东营市黄河路北侧，为某单位综合商业楼，高4层，地下1层。该楼采用独立柱基，基础埋深-4.0米，采用粉体喷搅法进行加固处理，水泥土搅拌桩共1200颗，有效桩长10米。复合地基承载力特征值不小于160KPa。
地层情况及各地层物理力学参数
①耕土(Q4pd)：黄褐色，松散~稍密，稍湿，主要成分为粉质粘土，为近期人工堆积而成。该层层厚0.50米~0.80米。
②粉质粘土(Q4al)：褐黄色，软塑~可塑，无摇振反应，干强度及韧性中等，土质较均匀，见云母碎片。该层层厚3.30米~4.20米(见表1)。
③粘土(Q4al)：灰色~灰褐色，摇振反应，切面光滑，干强度及韧性较高，该层层厚1.30米~1.50米(见表2)。
④粉土(Q4al)：黑灰色，稍密~中密，很湿，韧性及干强度低，颗粒较均匀。该层厚4.10米~5.00米(见表3)。
⑤粉质粘土(Q4al)：灰色~深灰色，软塑~可塑，干强度及韧性中等。 该层厚1.60米~2.10米(见表4)。
⑥粉土(Q4al)：黄褐色，中密，很湿，该层厚2.90米~3.50米。试验结果见表5：
⑦粉质粘土(Q4al)：灰色，可塑，干强度及韧性中等，该层未完全揭露，最大揭露厚度为5.1米。试验结果见表6：
2.地基处理设计参数
本工程采用粉体喷搅法进行施工，桩径500mm，桩长10米，采用正方形布置，面积置换率20%，即桩间距1.0米。每延米掺入水泥50Kg，桩身上部3米增加15Kg进行复喷复搅，地基处理后承载力特征值不小于160KPa。
图1 施工工艺流程图
3.施工工艺及控制要点
3.1 施工工艺。根据施工图要求，本次施工采用复搅复喷二次成桩工艺即：钻进、提升粉喷、再钻进粉喷、提升搅拌。具体工艺流程见图1。
3.2 质量控制要点(见表7)。
3.3 施工机具安排(见表8)。
3.4 关键工序控制。粉喷桩施工关键工序为搅拌与送灰两道工序，为保证施工质量，采取控制措施如下：
3.4.1 搅拌
(1)为使桩体搅拌均匀、保证桩、土强度充分发挥，搅拌过程中，当遇到软粘土层应加大搅拌次数；硬土层时减少搅拌次数。
(2)桩顶1.00~1.50m间提升喷粉时，放慢提升速度；下沉复喷灰时，提高沉入速度，避免出现“冒灰”和“隆土”。制桩结束后，利用桩机自重，压实桩头，以防止出现“软桩头”和“空心桩”。
(3)在制桩过程中，中断喷灰后，重新起动时，应复沉1.00m继续搅拌，然后提升喷粉制桩。
3.4.2 送灰
(1)水泥标号与稳定性必须符合设计要求，没有合格标识的水泥不准使用。
(2)根据设备电子称重控制，送足50Kg/m。
(3)随时注意空压泵压力变化，空压泵压力一般保持0.2~0.3MPa，当喷灰压力低于0.20MPa时，停机检查，若由地层引起的继续施工；属空压机原因，检查维修。当喷粉压力大于0.6MPa，立即停机，查找原因。
4.质量检验
按照规范要求及当地质检部门规定，本工程采用了两种方法进行检测，即复合地基载荷试验和低应变动力检测。
本工程低应变动力检测240颗的桩身质量，其中I类桩200颗，占检测总数的83.3%，II类桩30颗，占检测总数的12.5%，III类桩10颗 ，占检测总数的4.2%。根据上述检测结果来看，满足规范要求。
复合地基静力载荷试验6组，由于工程桩没有做破坏性试验，根据最大加载压力和曲线特征，6组复合地基承载力特征值分别为：157KPa、170 KPa、170 KPa、170 KPa、170 KPa、160 KPa。根据试验结果，满足规范要求。
5.经验总结
5.1 水泥土搅拌桩是介于刚性桩和柔性桩之间具有一定压缩性的桩，经过试验证明，它的力传递特性同刚性桩有很大相同之处，所以水泥土搅拌桩复合地基的承载力主要受桩身强度控制。
5.2 水泥土搅拌桩在软弱地基处理中得到了广泛的应用，但在设计时应该根据地层情况充分考虑复合地基承载力、单桩竖向承载力、桩间土、桩长、桩径的最优匹配，不能盲目加大安全系数，造成浪费。
5.3 结合多个工程的实践，根据受力曲线得知，在正常使用状态情况下水泥土搅拌桩符合地基主要受力部分在桩身上部30%~50%长度范围内，因此在设计过程中对上部桩身要进行复喷复搅处理。
5.4 水泥土搅拌桩的质量控制一定要贯穿在施工的全过程，重点要控制水泥用量、桩长、桩径、搅拌头转数和提升速度、复搅次数、停浆处理方法等。为使桩体搅拌均匀、保证桩、土强度充分发挥，搅拌过程中，当遇到软粘土层应加大搅拌次数；硬土层时减少搅拌次数。
5.5 桩顶1.00~1.50m间提升喷粉时，放慢提升速度；下沉复喷灰时，提高沉入速度，避免出现“冒灰”和“隆土”。制桩结束后，利用桩机自重，压实桩头，以防止出现“软桩头”和“空心桩”。
5.6 当粘土塑性指数大于25时，水泥土拌和效果极差。当地基土含水量小于30%时，由于不能保证水泥的充分水化，不得使用干法。
5.7 从承载力角度提高置换率比增加桩长的效果好。水泥土桩是半刚性桩，桩越长，对桩身强度要求越高，但是过高的桩身强度对提高复合地基承载力是不利的。
5.8 某一地区的水泥土桩，其桩身强度是有一定限度的，单桩承载力在一定程度上不随桩长的增加而增大。
参考文献
[1]《工程地质手册》(第四版 常士骠、张苏民 主编)中国建筑工业出版社
[2]《岩土工程治理手册》 林宗元 主编 中国建筑工业出版社
[3]《建筑地基处理技术规范》(JGJ70-2002)中国建筑工业出版社
水泥土桩复合地基加固机理分析 篇4
1水泥加固软土机理
水泥土的物理化学反应过程与混凝土的硬化机理不同, 混凝土的硬化主要在粗填料中进行水解和水化作用, 所以凝结速度快。而在水泥加固土中, 由于水泥掺量很小, 水泥的水解和水化反应完全是在具有一定活性的介质-土的围绕下进行, 所以水泥加固土的强度增长过程比混凝土较为缓慢。
1.1 水泥的水解和水化反应
普通硅酸盐水泥主要是氧化钙、二氧化碳、三氧化铝、三氧化硫及三氧化二铁等组成, 由于这些不同的氧化物分别组成了不同的水泥矿物;硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、硫酸钙、铁铝酸四钙等。用水泥加固软土时, 水泥颗粒表面的矿物很快与软土中的水发生水解和水化反应, 生成氢氧化钙、含水硅酸钙、含水氯酸钙及含水铁酸钙。所生成的氢氧化钙、含水硅酸钙能迅速溶解于水中, 是水泥颗粒表面重新暴露出来, 再与水发生反应, 这样周围的水溶液就逐渐达到饱和。当溶液达到饱和后, 水分子虽然继续深入颗粒内部, 但新生成物已不能再溶解, 只能以细分散状态的胶体析出, 悬浮于溶液中, 形成胶体。
1.2 土颗粒与水泥水化物的作用
当水泥的水化物生成后, 有的自身继续硬化形成水泥石骨架;有的则与周围具有活性的粘土生成反应。粘土和水结合时就表现出一种胶体特征, 如土中含量最多的二氧化硅遇水后, 形成硅盐胶体颗粒, 即表面带有钠离子或钾离子, 它们都能和水泥水化生成的氢氧化钙中钙离子进行当量吸附交换, 使较小的土颗粒形成较大的土颗粒, 从而使土体强度提高。水泥水化生成的凝胶离子的比表面积约比原水泥颗粒大1000倍, 因而产生很大的表面能, 有强烈的吸附活性, 能使较大的土团粒进一步结合起来, 形成水泥土的团粒结构, 并封闭各土团的空隙, 形成坚固的联结, 从宏观上看也就使水泥土的强度大大提高。
随着水泥水化反应的深入, 溶液中析出大量的钙离子, 当其数量超过离子交换的需要量后, 在碱性环境中, 能使组成粘性矿物的二氧化硅及三氧化二铝的一部分或大部分与钙离子进行化学反应, 逐渐生成不溶于水的稳定结晶化合物, 增大了水泥土的强度。
1.3 碳酸化作用
水泥水化物中游离的氢氧化钙能吸收水和空气中的二氧化碳, 发生碳酸化反应, 生成不溶水的碳酸钙, 这种反应也能使水泥强度增强, 但增长的速度较慢, 幅度也较小。
从水泥的加固机理分析, 由于人工搅拌的不均匀性, 实际上不可避免地会留下一些未被粉碎的大小土团。在拌入水泥后将出现水泥浆包裹土团的现象, 而土团间的大空隙基本上已被水泥颗粒填满。加固后的水泥形成一些水泥较多的微区, 而在大小土团内则没有水泥。只有经过较长时间, 土团内的颗粒在水泥水解产物的渗透作用下, 才会逐渐改变其性质。因此在水泥土中不可避免地会产生强度较大和水稳定性较好的水泥石区和强度较低的土地区。两者在空间相互交替, 从而形成一种独特的水泥石结构。可见, 搅拌越充分, 土块越小, 水泥分布到土中越均匀, 则水泥石结构的离散性越小, 其宏观的总体强度也越高。
2桩土共同作用机理分析
水泥土搅拌桩复合地基主要由加固区、下卧层和垫层三部分组成, 加固区主要由桩与桩间土组成, 故对水泥土桩复合地基作用机理分析时, 必须对复合地基从整体上分析, 水泥土搅拌桩复合地基加固体的作用主要表现在以下几个方面:
2.1 桩体作用
由于复合地基中桩体的刚度较周围土体大, 在刚性基础下发生等量变形时, 地基中应力按材料的模量进行分配, 因此, 桩体上产生应力集中的现象。大部分荷载将由桩体承担, 桩间土上应力相应减少。这样就使得复合地基的承载性能较原地基有所提高, 沉降量有所减小。随着桩体刚度增加, 其桩体作用发挥得更为明显。
2.2 垫层作用
水泥土搅拌桩与桩间土复合形成的复合地基, 在加固深度范围内形成复合层, 由于其力学性能优于天然地基, 它可起到类似褥垫层的作用, 均匀地基应力和应力扩散等作用。在桩体没有贯穿整个软弱土层的地基中, 垫层的作用尤为明显。
2.3 挤密作用
在水泥土搅拌桩施工过程中, 由于振动、排水、材料吸水、搅拌和压力膨胀等作用, 都对桩间土起到一定的密室作用。
2.4 加筋作用
水泥土搅拌桩复合地基除了可提高地基的承载力外, 还可用来提高土体的抗剪强度, 增加土体的抗滑力, 增加路堤填筑的稳定性。
3结语与展望
水泥土搅拌桩作为一种普遍使用的地基处理方式, 本文只是简单的从其加固机理方面分析。然而, 在实际应用中其加固的具体情况还无法用完全精确地理论去分析。如在确定单桩承载力时是按刚性桩来计算的, 而计算沉降时又是认为桩与桩间土的变形是协调的, 这又把水泥土桩当成了柔性桩。再有设置褥垫层后, 基础向地基传递荷载的规律也发生了变化。因此, 用这种地基处理方法获得的地基承载力值仍需要一套更精确的理论去求解。
参考文献
[1]高亚成, 郑建青.水泥土的室内试验研究[J].河海大学学报, 1999, 27 (5) :103-106.
水泥土复合桩 篇5
1、平整场地，并测量施工范围的自然地面标高，放出水泥土墙位置的灰线，确定桩位，
在铺设好钢板、道轨或滚管后，应测出桩机底盘标高，以此确定搅拌机悬吊提升及下降的起讫位置，控制桩顶、桩底标高。
2、清除障碍
施工前应清除搅拌桩施工范围内的一切障碍，如旧建筑基础、树根、石块等，以防止施工受阻或成桩偏斜。当清除障碍范围较大或深度较深时，应做好覆土压实，防止机架倾斜。清障工作可与样槽开挖同时进行。
3、机架就位及垂直度控制
将搅拌机移至设计桩位，定位对中，桩位偏差不超过5cm（包括测量放样和对中偏差）。
机架垂直度是决定成桩垂直度的关键。因此每根桩施工前都要从两个互相垂直的方向校正搅拌轴的垂直度，直至搅拌轴与铅直方向一致。搅拌桩机垂直度偏差应控制在1/250以内，且基坑底处的垂直度应控制在1/200。
4、水泥浆制备
水泥应采用新鲜、不受潮、无结块的合格水泥，拌制时应注意控制搅拌时间、水灰比的掺量，严格称量下料。水泥应有合格证、复试报告。
5、工艺试桩
在施工前应做工艺试桩。通过试桩，熟悉施工区的土质状况，确定施工工艺参数，如：钻进深度、灰浆配合比、喷浆下沉及提升速度、喷浆速率、喷浆压力及钻进状况等。
6、成桩施工
1）控制下沉速度
待搅拌机冷却水循环正常后，启动电动机。本工程预搅下沉的速度应控制在小于1m/min，一般控制在0.5m/min左右，边喷浆边下搅拌头。
2）提升喷浆搅拌
当搅拌头下沉到加固体底标高时，搅拌头在原地搅拌1min，以确保水泥浆液通过输浆管和钻杆压入加固体底部，然后边喷浆边提升搅拌头，提升速度应控制在小于2m/min。
3）严格控制喷浆速率与喷浆提升（或下沉）速度的关系
确保在提升开始时同时注浆，在提升至桩顶时，该桩全部浆液喷注完毕，控制好喷浆速率与提升（下沉）速度的关系是十分重要的，
喷浆和搅拌提升速度的误差不得大于±0.1m/min。本SMW工法工程采用二搅二喷，喷浆提升速度不大于2m/min。
7、型钢的插入宜在搅拌桩施工结束后30min内进行，插入前必须检查其直线度、接头焊缝质量并确保满足设计要求。
8、型钢的插入必须采用牢固的定位导向架，并用两台经纬仪双向校核插入时的垂直度，型钢插入到位后用悬挂构件控制型钢顶标高，并应将已插好的型钢连接起来，防止在施工下一组搅拌桩时，造成已插好的型钢移位。
9、型钢插入宜依靠自重插入，也可借助带有液压钳的振动锤等辅助手段下沉到位，严禁采用多次重复起吊型钢并松钩下落的插入方法。若采用振动锤下沉工艺时不得影响周围环境。
10、防止断桩
施工中发生意外中断注浆或提升过快现象，应立即暂停施工，重新下钻至停浆面或少浆段以下0.5m的位置，重新注浆提升，保证桩身完整，防止断桩。
11、邻桩施工
连续的水泥土墙中相邻桩施工的时间间隔一般不应超过24h。因故停歇时间超过规定时间，应采取补桩或在后施工桩中增加水泥掺量（可增加20%~30%）、补桩及注浆等措施。前后排桩施工应错位成踏步式，以便发生停歇时，前后施工桩体成错位搭接形式，有利墙体稳定及止水效果。
12、钻头及搅拌叶检查
经常性、制度性地检查搅拌叶磨损情况，当发生过大磨损时，应及时更换或修补钻头，钻头直径偏差应不超过3%。
对叶片注浆式搅拌头，应经常检查注浆孔是否阻塞；对中心注浆管的搅拌头应检查球阀工作状况，使其正常喷浆。
13、成桩记录
施工过程中必须做好成桩记录，不得事后补记，成桩记录反映真实施工状况。
成桩记录应有专人负责，记录误差：钻进深度不得大于5mm；时间记录不得大于5s。
14、试块的制作情况
水泥土复合桩 篇6
关键词： 沉降 软弱粘性土 水泥搅拌桩 复合地基
软弱粘性土（即我们俗称的软土）是淤泥、淤泥质粘土以及淤泥质亚粘土的总称。从软弱粘性土的组成结构方面上来说，这种土质最大的特性在于其有着极高的天然含水量，优越的压缩性能、较低的承载能力以及较少的腐殖质物质。从软弱粘性土的层次构造角度来说，其多为泻湖相、河相以及海相沉积层。在现阶段技术条件支持之下，相关工作人员在对复核地基沉降程度加以计算的过程当中所采取的计算方式多为：将总沉降分为包括下卧层以及加固层在内的两个部分。下卧层选用分层总和法对该层次结构的压缩模量以及压缩指数参数加以计算，而加固层则选用复合模量法对该层次结构的相关压缩指标参数进行计算。这种计算方式所得出计算结果指之所以与实际测定结果差异较大，其关键在于下卧层计算方式下沉降值测定误差，加固层现有运算方式的运算可靠性比较高且所计算结果与实际测定结果之间的差异性并不显著，再次不多做累述。由此可见，下卧层计算正是相关工作人员下一步研究的重点。笔者在对深厚软土水泥搅拌桩复合地基沉降以及相关控制方式加以分析的过程当中，一并提出了一种能够精确计算下卧层沉降参数的计算方式。现对其做详细分析与说明。
1 深厚软土水泥搅拌桩复合地基沉降及其计算分析
A城市位于我国东南部沿海地区，为我国最典型的深厚软土地区。从土层地质构造形式角度上来说，土层上部为滨海相淤积土土层，下部为湖海相沉积层。该市水利工程建设事业发展迅速。软土厚度参数基本可以达到30m左右。20世纪80年代后期，大量水利工程建设项目开始在应用单轴深层水泥搅拌桩对深厚软土地基进行加固的基础之上，成功构建了一批稳定性极高的水利装置设备。这部分装置设备在投入水利建设的过程当中由相关部门针对其沉降结构加以实时观测。对相关观测结果加以统计，可作出如下几点判定：（1）在应用深层水泥搅拌桩针对软土地基进行加固的背景之下，软土地基上部水利设备的沉降程度较小，沉降变化表现均匀且能够在较短时间内恢复稳定状态。该批水利建设项目在工程竣工时已基本完成了90％甚至以上指标的沉降量，符合相关标准规范当中有关水利建筑竣工期间沉降量指标的要求；（2）对于水利建设过程当中持续应用时间较长的水利建设设备而言，尽管其在建设施工过程当中所承受的载荷作用力较大，但在水泥搅拌桩桩体长度、桩径参数以及置换比率的调整作用之下，建筑物荷载对于软土地基基础的特殊性要求依然能够得到较好的满足，从而确保水利建筑地基沉降量能够始终控制在较低水平当中。
选取该批次水利建筑当中某建设单位在运行的水利装置为例，按照上文所述的传统计算方式，针对该水利建筑的沉降程度及指标参数进行运算可按照以下步骤实现：首先，对于加固层而言，我们可以将整个水泥搅拌桩桩群视作一个实体基础，该实体基础在建筑并接受载荷过程当中所产生的压缩变形量同加固层在深厚软土地基作用之下发生的沉降参数是均等的。根据相关实地测定结构可得知加固层 的 沉 降 为 33mm。其 次 ，对 于 下 卧 层 而言，在分层总和法与水利建筑周边沉降程度实际观测点布置位置的作用之下，可参照压缩模量以及压缩指数对沉降程度的影响，得知下卧层的沉降为214mm。由此的推导出整个水利建筑物的总沉降参数为 加 固 层 沉 降 与 下 卧 层 沉 降 的 和 ，即为247mm。然而这一计算结果与实际测定结构之间的差异可以达到3倍以上，并且由下卧层计算差异所导致的差异比重占到了85％以上，值得重视。
2 软土结构性及建筑物沉降控制分析
何谓软土的结构性表现呢？一般来说，包括土层颗粒、空隙形状表现、颗粒之间的相互性作用力以及组构形式均属于软土结构性表现的研究范畴当中。根据有关A市土层相关实验结果所得出数据的分析，我们可以得知有关该城市深厚软土的几方面结构性表现：（1）空隙比高。对于薄壁土样而言，这种空隙比甚至可以达到1.9左右；（2）透水性好。同样是对于薄壁土样而言，其测定得出的竖向固结系数最大限度参数在正常情况下是同等测定状态下重塑土样竖向固结系数最大限度参数的9倍左右。
依照深厚软土地基当中薄壁土样实验中e-lgP的曲线表征及自适应矫正示意图来说，在相关曲线变化参数的作用之下我们可以对该深厚软土土体结构的屈服应力的一种新型确定方法加以研究与论证。首先，我们应当明确的问题在于——何谓土体屈服应力。对于深厚软土土体而言，其所表现出的结构屈服应力主要是指原状土在接受压缩作用力的过程当中，以土骨架弹性压缩为主的土体结构变形以基本结束，土体当中的粒间与组构联系位置开始呈现出破坏状态时所产生的应力。我们知道：对于深厚软土水泥搅拌桩所涉及到的复合型地基设计而言，为充分满足沉降及承载作用力的需求，且凸显沉降控制的重要意义，对于加固层及下卧层的沉降控制是极为关键的。由上述分析我们不难得知：在建筑物特别是水利建筑荷载作用力正常状态之下，加固层所表现出的沉降作用力是比较小的，一般而言其始终控制在30mm范围之内。针对e-lgP的曲线表征及自适应矫正示意图反映出的地基沉降会在固结压力大于土体结构屈服应力的状态之下发生严重变化，并给整个水利建设施工的正常运行造成严重危害，其关键在于针对水泥搅拌桩的相关设计参数加以合理调整与控制，始终确保土体结构屈服应力应当始终大于下卧层自重应力与附加应力的总和。以e-lgP的曲线表征及自适应矫正示意图为例，在这一条件作用之下，实际的压缩路径会较为精确的落在e-lgP曲线的平稳曲段当中，进而确保下卧层的沉降状态能够达到有效控制。经由沉降计算表明，这种以控制下卧层沉降测误差为主的计算方式能够最大限度的缓解传统计算方式之下计算结果与实际测定结果之间的误差，确保沉降控制的直接有效，值得大范围推广。
3 结语
伴随着现代科学技术的蓬勃发展与经济社会现代化建设进程日益完善，社会大众持续增长的物质文化与精神文化需求同时对新时期的水利建设事业提出了更为全面与系统的发展要求。本文针对深厚软土地基状态之下水利建设事业的关键——水泥搅拌桩复合地基沉降及控制分析这一中心问题展开了简要分析与说明，并据此论证了做好地基沉降控制工作在进一步提高水泥搅拌桩施工质量与施工效率的过程中所起到的至关重要的作用与意义。
参考文献
1吴海宝. 换填法建筑地基处理的工程实录[J]. 有色冶金设计与研究，2004，03
2姜规模. 湿陷性黄土地区高层建筑地基处理方法探讨[J]. 中国勘察设计，2009，02
水泥土桩复合地基的应用及浅析 篇7
1 水泥土桩复合地基的应用
阳泉市育才花园住宅小区,杂填土、素填土软弱地基分布较广,成功地采用了水泥土桩复合地基处理。阳泉市矿区育才路组团育才花园住宅楼,位于阳煤集团技校西侧,原市建一公司仓库内,占地面积18 000 m2,由2号,3号,4号,5号,6号,7号楼组成,总建筑面积35 800 m2,砖混结构6层,带阁楼、地下室,采用混凝土条形基础,地基承载力特征值要求180 kPa,由阳泉市规划设计院设计和勘察。根据地质勘察报告,3号,6号,7号楼地基均为杂填土、素填土软弱地基,无地下水,地面以下约5 m～7 m为杂填土及软弱土,一般为中压缩性土,地基承载力约100 kPa,土质松散、密实性差,不能作天然地基,而且施工场地狭窄,地基进行大开挖换土处理,成本高、工期长,适合采用水泥土桩复合地基,由阳泉市建设设计院工程勘察处设计施工。桩径320 mm,桩长为7 m～10 m,一般进入粉质黏土1 m～1.5 m(确保进入密实的粉质黏土0.5 m)。在建筑物基础边线范围内,按正三角形布桩,桩中距0.8 m,排距0.7 m。复合地基完成后,对其楼坐场地做竖向静力载荷试验,经抽样检测,该场地持力层地基承载力特征值都在180 kPa以上,完全满足设计要求。
2 复合地基的设计要点
2.1 应用范围
水泥土桩复合地基适用于处理软弱土层。对承载力在100 kPa以下强度提高较大,在100 kPa以上强度提高较小,该法处理深度范围,一般适用于地下水位以上,处理深度一般为3 m～10 m,过浅,桩间土体隆起,处理效果较差;过深,则效果不理想,也不经济。
2.2 桩位布置
在条形基础底部布桩,其布桩的宽度应大于基础的宽度,每边宽出值按计算规定,保证复合地基在边缘处正常传力,桩距一般可取2.5倍～3.0倍桩径。可根据设计对地基强度提高多少而变动。用桩距控制地基承载力的提高值。桩径一般可取300 mm～400 mm为宜,要根据机械钻孔规格而定。桩深的控制可依据软弱土层底部的起伏变化而定,即将桩分为几个不同深度的桩群,原则上桩应抵承下一层承载力较高的土层上。
2.3 试验问题
应坚持在正式地基处理前先做试验,得出确切数据后,再据此处理地基。试桩复合地基达不到设计要求,尚应修正处理方案。如当地资料积累较多,有较丰富的经验,可以事先不做试验,而是在处理好的地基上做试验,这种做法,如果试验数据符合要求则可,如果达不到设计要求,则造成被动,再采取补救措施,难度较大,且延误工期。
3 复合地基的施工要点
3.1 成孔问题
对于成孔质量的要求,其允许偏差一般是:桩孔垂直度小于2%,孔径误差±20 mm,桩深小于100 mm,孔底虚土残留厚度小于100 mm,进入持力层深度应满足设计要求,桩孔有无缩颈、堵孔、回淤及浸水等情况,如发现异常,应及时处理。
3.2 夯填问题
土料宜采用粘质粉土、粉质黏土或砂质粉土,含水率宜控制在16%～20%。当土料的含水量超过最佳含水量±2%时,应予以晒干或洒水浸润。填料前应夯击孔底,夯击次数应不少于10次,然后分层夯实,每虚铺150 mm～200 mm,夯击3次～5次。桩孔夯填高度应符合设计高度。
3.3 桩体材料配合比
水泥土桩的材料配合比,应根据设计要求由试验确定。一般水泥土桩的配合比为水泥∶土=1∶5或1∶8(体积比)。
4 水泥土桩复合地基的分析建议
1)水泥土桩一般适用于地下水位以上。处理深度一般为3 m～10 m,如处理深度遇到地下水,可采用水泥深层搅拌桩,俗称喷粉桩或干振碎石桩。水泥土桩有它的应用条件和适用范围。目前设计上滥用现象存在,不论什么工程,只要处理软土地基,就采用这种桩体,有些情况下可能造成浪费。对于软弱地基的处理有多种方法,要根据建筑物的地质条件,在技术上进行多方案比较,并作技术经济分析,以求得工程施工技术既合理又经济。2)在施工方面。目前使用的机械成孔有钻机,夯填料有夯填机,机械均较笨重,运行多移动较慢,应考虑使两种机械合为一体,该机应具有成孔及夯填两种功能,这样随成孔,随夯实,一次成功,可加快施工进度。3)在质量检验方面。复合地基是隐蔽工程,施工中必须加强检验,检验内容包括:成孔深度、直径、垂直度、填料夯实度桩体竣工后尚应检验桩间土的干密度桩体填料的干密度地基承载力等。检验方法包括开挖取样试验、触探试验、载荷试验等。4)水泥土桩由于桩体承载力较高,它承担了上部荷载的大部分力,因此,组成的复合地基承载力较高。通过工程实践和检测,一般处理前的地基比处理后的地基,其承载力提高1倍或1倍以上,且减少沉降变形。该项技术具有施工简单、振动小、噪声低、无污染、技术可靠、经济合理等优点。经过处理的复合地基从整体上看,地基十分均匀,它往往比天然地基更为理想,对于建筑物沉降量,特别是均匀沉降更为有利。5)水泥土桩虽然应用较广泛但也存在一些问题地基处理遇到地下水时施工困难或不能施工,应下功夫解决遇到地下水的施工问题。b.局部处理软弱地基时,大型机械施工无法进行,建议研究配套设备,应对局部处理。对于面积小、工作面狭窄的地方,如使用小型设备施工,可扩大该桩的使用范围
摘要：对水泥土桩复合地基进行了介绍,通过水泥土桩复合地基在工程中的应用,探讨了该复合地基的设计和施工要点,从适用范围、施工、质量检验及承载力等方面分析了水泥土桩复合地基,并提出了建议。
关键词：水泥土桩,复合地基,应用,承载力
参考文献
[1]张文红.夯实水泥土桩复合地基在工程中的应用[J].山西建筑,2007,33(6):108-109.
夯实水泥土桩复合地基的工程应用 篇8
本文以某住宅小区的夯实水泥土桩复合地基为背景, 分别对单桩和夯实水泥土桩复合地基的承载力计算结果与载荷试验结果进行了对比分析, 结果表明夯实水泥土桩复合地基承载力与施工质量密切相关, 完全按照设计要求施工, 能满足地基承载力的要求, 对于该地区类似工程可推广应用。
1 工程概况
某住宅小区共计9栋18层住宅, 剪力墙结构, 采用夯实水泥土桩复合地基处理地基, 要求处理后复合地基承载力特征值不小于290 k Pa~310 k Pa。地层分布参数如表1所示。夯实水泥土桩采用洛阳铲成孔, 人工夯锤夯实, 成孔直径0.40 m, 成桩直径0.55 m, 桩长4.5 m~6.8 m, 压实系数不小于0.93。夯实水泥土桩持力层为 (5) 层卵石层, 正三角形布置, 桩间距分1.3 m (1号~3号楼) 和1.4 m (4号~9号楼) 两种, 要求单桩竖向抗压承载力特征值为350 k N~430 k N。
2 单桩及复合地基现场检测
k N
2.1 试验装置
本次采用竖向抗压静载试验法检测单桩竖向承载力及复合地基承载力, 静载试验装置由反力装置、加载装置、荷载测量装置三部分组成[3]。试验采用堆载方式 (混凝土块) 提供反力, 主梁、次梁与配重构成反力系统, 堆载重量为预计加载量的1.2倍。千斤顶、油泵、承压板构成加压系统;静载荷测试仪、测力传感器和位移传感器构成观测记录系统。
2.2 单桩载荷试验
依据文献[3], 在夯实水泥土桩施工完成28 d后, 采用静载荷试验分别对单桩及复合地基承载力进行检测。对于单桩荷载试验, 依据文献[4], 采用慢速维持荷载法, 即逐级加载, 每级荷载达到相对稳定后加下一级荷载。试验分8级加荷, 夯实水泥土桩单桩的最大加载量为820 k N。对于复合地基载荷试验, 采用逐级加载的方式, 分8级加载, 最大加载量为624 k Pa。
对于单桩载荷试验, 本工程每栋楼均进行单桩静载试验4根, 共计36根桩。根据载荷试验结果, 部分夯实水泥土单桩竖向抗压承载力在到达最大加载量之前, 出现陡降段, 且沉降量均已超过40 mm, 可判定出单桩竖向抗压极限承载力。依据检测结果, 本工程大部分夯实水泥土桩承载力能满足设计要求, 少数桩体不能满足设计要求。典型的载荷试验曲线如图1所示, 桩基检测结果如表2所示。
2.3 单桩复合地基载荷试验
对于复合地基载荷试验, 依据文献[4], 单桩复合地基承压板面积为单桩处理面积, 1号~3号楼采用边长1.3 m的正方形承压板, 承压板面积1.69 m2;4号~9号楼采用边长1.4 m的正方形承压板, 承压板面积1.96 m2, 承压板底面下铺设150 mm~350 mm厚褥垫层, 加荷分级为8级。对于复合地基载荷试验, 依据文献[4], 复合地基承载力判定标准, 取s/d=0.01所对应的压力值为复合地基承载力特征值。本工程每栋楼进行单桩复合地基静载试验4个点, 共计36个点, 典型的单桩复合地基载荷试验s—lg P曲线如图2所示, 检测结果见表3。
依据实测单桩承载力根据文献[4], 复合地基承载力计算公式 (1) 计算所得承载力见表3。
其中, λ和β均取1.0;m取值1号~3号楼为0.14, 4号~9号楼为0.12;fsk为120 k Pa。
由表3可以看出:9栋楼中除6号、7号楼个别桩基外, 其他7栋楼实测复合地基承载力特征值均大于设计所要求的承载力特征值。根据式 (1) 所计算的复合地基承载力特征值与实测承载力特征值相比, 1号~3号楼计算出的承载力特征值大于实测值, 4号~9号楼中除6号楼外计算值均大于实测值。除6号、7号楼外所有承载力特征值均满足设计要求。
3 原因分析
根据单桩复合地基载荷试验结果, 6号、7号楼中出现不满足设计要求的桩基, 为安全起见, 增加了该两栋楼房的载荷试验。试验结果发现, 两栋楼存在少量不满足设计要求的桩基。根据施工现场记录, 发现在两栋楼房桩基施工过程中, 施工人员存在操作不当的现象, 从而影响了成桩质量。对两栋楼房重新计算后, 采用了CFG桩加固处理, 满足了设计要求, 但增加了工程造价。由此可见, 夯实水泥土桩施工中人为因素对成桩质量的影响较大。在相同的地质条件下, 应加强施工过程中现场人员的培训及监督, 避免成桩质量出现问题, 否则将直接影响复合地基的承载力。
k Pa
4 结语
通过洛阳某住宅小区夯实水泥土桩复合地基现场载荷试验结果分析, 说明了单桩竖向抗压承载力满足要求, 复合地基的承载力基本就能满足要求。采用夯实水泥土桩复合地基处理的关键在于夯实水泥桩本身的成桩质量的控制, 如若成桩质量控制不好, 所形成的复合地基承载力将很难满足设计要求, 需进行后续加固处理。本工程中两栋楼所采取的夯实水泥土桩复合地基处理地基是失败的, 最后不得不采用CFG桩进行加固处理, 这样不仅增加了工程造价, 而且延误工期达半年之久。
参考文献
[1]闫明礼, 滕延京, 杨焕玲, 等.夯实水泥土桩复合地基的工程应用研究[J].建筑科学, 1997 (6) :20-24.
[2]郭忠贤, 王占雷, 杨志红.夯实水泥土桩复合地基承载力性状试验研究[J].岩石力学与工程学报, 2006, 25 (7) :1494-1501.
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水泥土复合桩 篇9
1 模型试验研究
1.1 模型试验总体装备(见图1)
1.2 材料的选取
试验用的土是采用赣州赣江边的软土,其物理性质是:含水量为51.3%,粘聚力为2.35 kPa,φ=0.85°;试验用水泥采用325号普通硅酸盐水泥。
1.3 模型的形成
制成水泥土桩,在顶面盖一层塑料薄膜,然后铺设按实验要求的砂垫层,在垫层上加5 kPa的压力作为压密荷载。
2 模型试验内容
1)在褥垫层厚度为25 cm的条件下,桩长分别为100 cm,120 cm,150 cm时,加一定的荷载,量测在各个荷载作用下的桩顶及桩间土表面的压力值,改变所加荷载,并绘出各自的桩土荷载分担比的曲线图。
2)在桩长一定的条件下,改变褥垫层的厚度,量测桩顶和桩间土表面的压力值,并绘制桩土荷载分担比的曲线图,再改变荷载,重复以上实验。
3 模型试验结果与分析
桩长0.8 m的水泥土桩成型60 d后,进行加载试验本试验,采用压力盒测读桩顶及桩间土表面的压力值,再将桩长改为1.2 m和1.5 m,重复以上试验。测试结果如表1所示。
注:Pp/p为桩荷载分担比;Ps/p为土荷载分担比
根据桩土荷载分担比的变化规律可以发现,当水泥土桩复合地基承受垂直荷载时,桩和桩间土共同作用,由于桩间土承受荷载后被压缩,增加了桩周土对桩体的约束力和抵抗力,从而增加了桩体的侧摩阻力和支撑能力,使荷载逐渐向桩体转移。由于水泥土桩的桩土应力比随桩长的增加而增大,在同级荷载下短桩复合地基沉降量比长桩复合地基的沉降量要大,荷载较小时,土承担的荷载大于桩承担的荷载,随着荷载的增加,桩间土承担的荷载占总荷载的百分比Ps/p逐渐减小,桩承担的荷载占总荷载的百分比Pp/p逐渐增大,当荷载P=Pk时,桩和桩间土承担的荷载各占50%,P>Pk时,桩承担的荷载超过桩间土承担的荷载。由于水泥土桩的变形模量比桩间土的变形模量大,所以在荷载作用下,桩的沉降变形要比桩间土变形小,由于基础下设置了一定厚度的褥垫层,桩体可以向上刺入,伴随这一变化过程,垫层材料不断调整补充到桩间土上,以保证在任一荷载下桩和桩间土始终参与工作。在外加荷载作用一定的条件下,随着桩体长度的增加,桩间土荷载分担比减小,即桩土应力比提高,在桩体长度一定的条件下,外加荷载作用越大,桩荷载分担比越大,即桩土应力比越大。
在桩长为1.2 m,外加荷载分别为50 kPa,100 kPa,150 kPa的条件下,改变褥垫层的厚度,试验结果如表2所示,可以得出,在同一荷载下,桩土应力比随着褥垫层厚度的增加而减小,也就是说,褥垫层厚度越大,桩间土发挥作用越大,不是平时所理解的,桩间土承载越差,褥垫层厚度越大,桩间土承载力越高,褥垫层厚度越薄。在同一褥垫层厚度的情况下,随着外加荷载的增加,桩土应力比呈增加趋势,但当褥垫层厚度大于20 cm时,桩土应力比的变化很小,也即桩荷载分担比、桩间土荷载分担比基本保持一致。可见,褥垫层具有调整桩土应力比的作用[3]。
4 试验意义
此室内模型试验就是将实际工程中的原型按一定的比例进行缩小,再进行室内模拟试验,模型试验的理论基础是相似原理,即试验模型与原型满足一定的相似原理,由于土的本构关系等多方面的原因,本试验不能完全模拟原型的工作情况。但是本模型试验以其独特性能满足平衡方程、相容方程、几何性状尺寸,边界条件等相似条件下来探讨水泥土桩及褥垫层的工作机理。其具有一定的优越性,表现为:1)将试验模型结果与现场试验结果相比较,具有一致性,可以满足定性分析的要求。2)本试验模型可以对不同的持力层刚度、不同的桩间土进行模拟,这是现场所无法做到的。3)此试验模型可以随时改变桩长、桩径、桩间土性质及褥垫层厚度等参数,从而可以完成一系列的试验功能,操作方便,简单易行,经济可靠。
5 结语
文中通过对水泥土桩复合地基的室内模型试验,对水泥土桩桩长及褥垫层厚度对桩土应力比的影响进行分析,得出以下几个结论:
1)水泥土桩复合地基的桩土应力比与桩长有关,当外加荷载一定时,随着桩长的增加,桩承担的荷载增加,桩间土承担的荷载减少,桩土应力比增加,但当桩长达到某一值后其作用明显减小,即明显存在一个临界桩长,该临界桩长与上面的荷载面积的大小有关。
2)褥垫层能保证桩土共同承担荷载,通过调整褥垫层的厚度,可以控制桩土应力比,褥垫层越薄,桩荷载分担比越大,褥垫层越厚,桩间土荷载分担比越大,随着褥垫层厚度增加,桩土应力比越接近于1,此时桩的荷载分担比很小,即桩的作用不是很明显了。
3)此室内模拟试验模型可以对水泥土桩复合地基的工作原理进行模拟,试验结果与原型比较具有相似性,并且能完成多种模拟试验功能,这对水泥土桩复合地基的实际工作状态具有一定的参考价值。
摘要：通过水泥土桩复合地基的室内模拟试验研究,分析并得出了桩长、褥垫层、桩土应力比之间的关系,指出本试验模型操作方便、省时省力,能实现多种实验功能,值得推广,此模型试验结果对水泥土桩的实际工程设计具有一定的参考价值。
关键词：水泥土桩,复合地基,桩长,褥垫层
参考文献
[1]龚晓南.复合地基[M].杭州:浙江大学出版社,1999.
[2]高玉杰.复合地基作用机理的试验研究[D].西安:西安公路交通大学硕士论文,2000.6.
[3]化建新.复合地基技术及应用[J].岩土工程技术,2001(2):25-26.
水泥土复合桩 篇10
水泥土搅拌法分为深层搅拌法 (湿法) 和粉体喷搅法 (干法) , 它适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、粘性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。它是利用水泥作为固化剂通过特制的搅拌机械, 就地将软土和固化剂强制搅拌, 使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥加固土, 从而提高地基土强度和增大变形模量。水泥加固土的基本原理是基于水泥加固土的物理化学反应, 它与混凝土硬化机理不同。由于水泥掺量少, 水泥是在具有一定活性介质——地基土的围绕下进行反应, 硬化速度较慢, 且作用复杂, 水泥水解和水化生成各种水化合物后, 有的又发生离子交换和团粒化作用以及凝硬反应, 使水泥土土体强度大大提高。
2 工程概况
本工程为濮阳某住宅小区项目, 位于濮阳市濮阳县。拟建建筑物为并排6栋六层单元式住宅, 其中一层为商业服务网点 (层高3.9 m) , 二至六层为住宅 (层高均为3.0 m) , 结构类型为底层框架—抗震墙结构。工程地基基础设计等级为丙级, 采用水泥土搅拌桩复合地基。本工程场地地貌为黄河古高漫滩与古泛流平原之间的古低漫滩浅平洼地, 是黄河多次泛滥改道之场所, 地貌单元区域上属于黄河中下游冲洪淤积平原。场地现有一条人工水渠自西向东贯穿6栋拟建建筑物, 该人工水渠宽约10.0 m, 深约4.0 m;另外场地局部有两个废旧池塘, 深约4.0 m。本场地土类型为中软场地土, 建筑场地类别为Ⅲ类, 设计特征周期0.45 s。由于浅部土层多为新近沉积的软弱土层, 判定本场地属建筑抗震不利地段。本场地地下水位埋深15.3～16.7 m, 属第四系松散岩类孔隙潜水, 地基土不具液化性。
根据岩土勘察报告提供的野外钻探揭示、原位测试以及土工试验等结果, 勘探孔揭露20.0 m深度范围内土层的物理力学特性简述如表1。
3 基础方案的确定 (以6#楼为例)
本工程采用现浇钢筋混凝土柱下条形基础, 上部结构单层荷载标准组合按16.0 kPa, 基础埋深2.0 m, 条形基础线荷载350.0 kN/m, 估算基底压力141.0 kPa。
3.1 天然地基方案
若采用天然地基, 基础埋深2.0 m, 以第②层粉土为持力层 (局部以第①层粉土夹粉质粘土为持力层) 。由于人工水渠和池塘深均约4.0 m, 应将人工水渠和池塘的底部淤泥清理干净和把局部第①层粉土夹粉质粘土挖除, 采用素土分层碾压至设计标高, 压实系数不小于0.95, 素土垫层的承载力特征值应不小于110.0 kPa。
3.1.1 采用天然地基下的柱下条形基础
天然地基承载力验算。
第②层粉土经修正后承载力特征值:
fa=fak+ηbλ (b-3.0) +ηdλm (d-0.5)
=110.0+0.3×18.0× (3.0-3.0) +1.5×18.0× (1.5-0.5) =137.0kPa
fa=137.0kPa
3.1.2 采用天然地基下的柱下梁板式筏形基础
(1) 天然地基承载力验算。
第②层粉土经深度修正后承载力特征值:
(2) 软弱下卧层强度验算。
由于存在软弱下卧层第③层淤泥质土, 应进行软弱下卧层强度验算。第③层淤泥质土层顶埋深3.4 m, 第③层淤泥质土层经深度修正后承载力特征值:
faz=fak+ηdγm (d-0.5) =90+1.0×18.0× (3.4-0.5) =142.2kPa
Pcz=γmh=18.0×3.4=61.2kPa
Pz=Pk-Pc=141.0-18.0×2=105.0kPa (不考虑应力扩散)
Pcz+Pz=61.2+150.0=166.2kPa>faz=142.2kPa, 软弱下卧层强度不满足, 故柱下梁板式筏形基础不满足要求。
3.2 水泥土搅拌桩复合地基方案
根据建筑物的荷载条件和场地地层条件, 可采用水泥土搅拌桩复合地基。基础形式采用柱下条形基础, 基础埋深按2.0 m考虑, 以第⑦层粉土夹粉质粘土层为桩端持力层。设计桩径为500 mm, 入土深度11.0 m, 有效桩长9.0 m。由于人工水渠和池塘深均约4.0 m, 应将人工水渠和池塘的底部淤泥清理干净, 采用素土分层碾压至设计标高, 压实系数不小于0.95, 素土垫层的承载力特征值应不小于110.0 kPa。
4 水泥土搅拌桩复合地基试桩试验
根据规范要求, 本工程在水泥土搅拌桩复合地基施工前进行了试桩试验。桩径为500 mm, 正方形布桩, 桩间距0.9 m, 入土深度11.0 m, 有效桩长9.0 m。本场地地下水位埋深15.3～16.7 m, 20.0 m深度范围内土层的含水量均小于30%。施工时应采用深层搅拌法 (湿法) , 固化剂选用32.5级普通硅酸盐水泥, 水泥掺量为被加固湿土质量的14%, 水灰比为0.51, 现场试桩主要结论如下。
4.1 桩身完整性 (浅部开挖+轻型动力触探 (N10) )
本次试桩总数3根, 共检测3根。其结果为:Ⅰ类桩 (完整桩) 3根;Ⅱ类桩 (基本完整桩) 0根;Ⅲ类桩 (缺陷桩) 0根;Ⅳ类桩 (严重缺陷桩) 0根。
4.2 单桩竖向承载力特征值Ra (单桩载荷试验)
根据3根单桩载荷试验结果, 本工程试桩的单桩竖向承载力特征值为Ra=123.0 kPa。
4.3 复合地基承载力特征值fspk (复合地基载荷试验)
根据3点复合地基载荷试验结果, 本工程试桩的复合地基承载力特征值fspk=185kPa。
5 水泥土搅拌桩复合地基计算
5.1 单桩竖向承载力特征值Ra计算
桩径D=500 mm, 周长μp=1.57 m, 截面积
undefined
根据经验, 当水泥掺入比为13～15%时, 与搅拌桩桩身水泥土配比相同的室内加固土试块的抗压强度平均值为:
fcu=2.0MPa。
Ra=ηfcuAp=0.3×2.0×103×0.196=117.6kN
两者比较, Ra取低值, 即Ra=117.6 kN。
5.2 复合地基承载力特征值fspk计算
undefined
若桩间土承载力特征值fsk取90.0 kPa, β取0.4, 根据上式估算复合地基承载力见表2。
6 水泥土搅拌桩复合地基检测
水泥土搅拌桩地基竣工验收时, 承载力检测采用复合地基载荷试验和单桩载荷试验双控制, 以确保安全度。
(1) 桩身完整性 (浅部开挖+轻型动力触探 (N10) ) 。
本次桩总数1 115根, 共检测56根。其结果如下:Ⅰ类桩 (完整桩) 50根;Ⅱ类桩 (基本完整桩) 6根;Ⅲ类桩 (缺陷桩) 0根;Ⅳ类桩 (严重缺陷桩) 0根。
(2) 单桩竖向承载力特征值Ra (单桩载荷试验) 。
根据12根单桩载荷试验结果, 本工程的单桩竖向承载力特征值为Ra=125.0kPa。
(3) 复合地基承载力特征值fspk (复合地基载荷试验) 。
根据12点复合地基载荷试验结果, 本工程的复合地基承载力特征值fspk=188.0kPa。
7 结 语
水泥土搅拌桩复合地基具有取材方便、施工方便、施工质量易控制、经济效益明显等优点, 在软土地区的地基处理中得到了广泛的应用。
参考文献
[1]GB50007-2002, 建筑地基基础设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2002.
[2]JGJ79-2002, 建筑地基处理技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2002.
水泥土复合桩 篇11
【摘要】本文首先探讨了水泥土搅拌桩防渗墙的技术原理和应用特点，并对围坝渗漏现象深度分析，最后总结了水泥土搅拌桩截渗墙在围坝加固中的设计方法、应用技术和质量监控管理要点，为围坝加固中水泥土搅拌桩截渗墙技术的应用提供资料参考。
【关键词】水泥土搅拌桩；截渗墙技术；围坝加固；应用
水利工程是重点的民生工程，改革开放以来，我国水利工程项目大量上马，水利工程施工技术更是进步显著。水泥土搅拌桩截渗墙技术是围坝加固中常用的技术，作为一种优秀的深层加固技术，该技术广泛适用于岩溶地区等软弱地基的改良中，能够对基层土质进行处理和改良，以使围坝的稳定性和承载力符合要求。近年来，在很多大型的水利工程项目中，该技术更是发挥了巨大的作用，并形成了一定的应用模式和方法。水泥土搅拌桩截渗墙在围坝加固中的应用，影响着围坝的安全性和稳定性，因此在应用该技术时，如何做好技术处理，提高围坝加固质量，仍然受到人们的高度重视。
一、水泥土搅拌桩截渗墙概述
水泥土搅拌桩技术在围坝加固中的应用，是通过在对工程地质条件、水流特点、施工方式及围坝使用年限的综合考量下，结合围坝基础设计和施工要求和方法，所采取的一种，以水泥浆作为固化剂掺入土壤中搅拌固化的应用技术。水泥土搅拌桩在施工中必须提前做好技术计算和处理，以确定水泥浆的喷射量和搅拌深度与速度。水泥加固土与混凝土硬化机理有很大区别，水泥土加固土硬化速度较慢，不需要养护程序，但却能极大提高围坝基础强度。在应用该技术时，通常用多头小直径深层搅拌机械施工，并使土壤更加密实和坚固，提高围坝基础的稳定性、安全性，并降低围坝渗水问题发生的概率。
二、围坝渗漏现象分析
1、围坝渗漏的原因分析
水库是重点的民生工程，其施工质量直接影响着周边居民的生命安全，并发挥着为人民提供生产、生活用水的重任。我国经济发展的同时，为了提高人们的生活水平，确保农业灌溉用水安全，水利项目大量施工。防范水库围坝渗水，已经成为水利工程施工中的关键。但由于水库施工区域大多地质条件差，施工环境艰苦，受影响因素多，因而水利工程围坝施工渗漏现象时有发生。一旦水利工程围坝渗漏现象没有及时处理，将会给下游和周边居民带来巨大的生命财产安全威胁。导致围坝渗漏产生的原因包括施工材料问题、围坝养护不足、底盘渗透破坏等。其中最难治理和处理的就是底盘渗透破坏，因为这种渗漏主要是由于围坝基础地质不良导致的，一旦破坏加剧很难有效封堵。水泥土搅拌桩截渗墙技术在围坝加固中的应用，则能很好的解决这一问题。
2、水库渗漏的破坏性分析
一旦水库围坝发生渗漏，汛期来临时将会导致水库工程内部侵润线逐步形成并抬高，使得堤基础和堤身的渗透比降增大，给水库围坝安全带来巨大威胁。围坝基础地质渗漏是很难治理的，并会直接影响水库的使用寿命。因此，在水库围坝施工时，就应该提前做好围坝的加固处理，以提高围壩基础地质的防渗透性、稳定性和承载力，避免水库围坝基础渗透发生的概率。在选择围坝基础加固技术时，要综合考虑围坝的地质特点和围坝工程参数，并对设计方案进行细致论证，提高加固施工的可行性和有效性，确保围坝加固的经济性和耐久性，为水利工程安全性和使用寿命的提高打下基础。
三、水泥土搅拌桩截渗墙设计方法
1、土工膜防渗
拟采用两布一膜复合土工膜历水库进行防渗处理，用工膜防渗的优点足施工简便；但列基础找平要求较高，对灰岩出露的防渗区域来说，清基后还需铺设碎石垫层，在上工膜铺盐完成后，其上再设置浆砌块石压重及护坡。由于该方案是铺盖防渗，为了维持渗流稳定的璺求，水平段需延伸至库盆内，以延K渗径，相麻晌工程量较大一另外，较高的地工水位存水库蓄水后将在土工膜上产生负压水库防渗产生小利影响。
2、粘土斜墙结合深搅桩垂直截渗
库盆附近粘十判储量丰富，土料质量较好，渗透系数K≤工×10cm/s。对灰岩出露区用粘土斜埔防渗，坝摧砂土层采用滓层搅拌桩截渗墙。进行垂直防渗处理：岸坡斜墙段与乖直截渗墙形成一十胁漳体系共同工作，能够较好地田断渗透途径，维持渗透稳定的要求。斜墙铺盖平台的预压与垂直防渗体的封堵作用，以防止砂土液化，其投资亦低于土上膜防渗方案，经综合比较，推荐采用该处理方案。
四、水泥土搅拌桩截渗墙施工技术要点
1、施工准备
水泥土搅拌桩防渗墙施工之前，应该做好准备工作。首先，施工单位要对工程地质进行详细考察，并对设计方案进行审核和研究，确保施工方案符合要求。其次，在施工前场地要事先平整，清除地下影响水泥土搅拌的石块和杂物，并为打桩机、搅拌机等设备进场设计路径。为了保证施工机械平稳安全，要压实场地，并对低洼地区进行回填处理。机械位置要提前做好测量，保证机械位置符合施工技术要求。除此之外，还要做好水和电的准备，确保供电系统、照明系统、供水系统安全稳定工作，以提高施工效率。
2、钻机就位调平
钻机的位置和平衡，直接影响着水泥土搅拌桩截渗墙的施工质量。因此，在开始施工前，要做好钻机布置，钻机布置点要与设计一致，并依此做好桩机定位，对中调平，保证桩机的水平及垂直偏差满足设计要求。
3、水泥浆制备
水泥浆作为土壤的固化剂，其水灰比设计尤为重要。国内水泥浆搅拌截渗墙技术目前已经比较完善，在水灰比设计处理也有一定的模板。但在实际应用时，仍然需要根据现场地质情况和水泥参数品种，通过现场实验来确定水灰比设计合理。反复验证确定水灰比后，则要在搅注浆下沉前提前配置合格的水泥浆，并避光保存，以满足水泥浆灌注时的水泥浆供给需要。
4、钻机运转搅拌
水泥土搅拌一般选择深层小型搅拌机，在搅拌中一定要确保水泥土搅拌质量。如果水泥土搅拌不均匀，将会影响水泥土固化后的防渗效果和承载力。水泥浆制备完成后，启动钻机进行运转搅拌，搅拌过程中，应首先将钻机回旋钻进至设计高程，然后钻头反转提升，同时喷浆直至设计顶高程。完成后，钻机重复下钻、提升一个循环，喷浆应在这一循环中全程进行。
参考文献
水泥土复合桩 篇12
1 数值模型的建立
1.1 模型的基本假定
为了简化模型,将三维实体模型进行轴对称处理,即取复合地基的1/4来进行数值模拟。考虑到在数值模拟中完全再现复合地基现场试验是没有必要的,故本次模拟用有限单元法进行复合地基的分析采用如下简化措施:1)土体为理想弹塑性体;2)桩体为弹性体;3)桩与桩间土接触面设置接触单元,相对于土时,桩体为刚性,土为柔性;4)假定桩、土、褥垫都为均质、各向同性。
1.2 本构模型的确立
对于复杂的实际工程问题,进行数值模拟时,首先必须建立合理的计算模型,使工程问题适合于应用数值方法计算求解。在受上部载荷作用下,桩身与桩间土的应力与应变的数值模拟中,需要对复杂的地质条件,受力等影响因素进行合理而有效的简化,建立合理适用的计算模型。复合地基体系中的褥垫层和软土均采用ANSYS中所提供的DRUCKER-PRAGER弹塑性模型。
1.3 界面接触单元的处理
为了模拟桩土之间的相对滑动以及桩顶向褥垫层的刺入作用,在桩土及桩与褥垫层设置接触单元。两个物体之间的接触摩擦和许多因素有关,比如接触表面的构造以及表面几何形状、粗糙程度、加荷历史、滑动中接触表面的磨损情况等。但要在摩擦关系里完全反映这些因素的影响,其复杂程度可想而知。目前国内外普遍采用的桩、土接触面单元为无厚度的古德曼单元。本次分析中桩及土体采用Solid95实体单元。桩土之间采用面面接触单元,接触面采用Conta174单元,目标面采用Targe170单元。
1.4 试验模型的单元划分
本次复合地基的数值模拟采用Solid95单元,它适合于数值分析中不规则形状的模型划分。使用ANSYS进行三维实体建模时,单元的划分非常重要,划分质量的好坏影响计算的精度和收敛。本文根据模型对不同部位精度要求的不同,控制复合地基各个部位单元的大小,桩身、桩间土部分划分网格时加密,以求精确。模型的计算域水平方向从垫层边缘向外延伸1倍的桩长宽度,竖直方向延伸至桩端2倍桩长处。模型的侧边、底部完全约束。
1.5 模型参数的确定
数值模拟中计算参数的取值是一个普遍的难题,土体的计算参数既取决于土工试验的准确和完备,也依赖于地区经验的积累和计算与实测结果的对比分析。由于现今土工常规试验中还没有一个有效的针对复合地基数值计算的试验方法,因此,如何确定土性参数便成为复合地基数值模拟中的一个关键问题。土体的计算参数包括变形模量E,泊松比μ,摩擦角,粘聚力C等,可以通过现场原位试验或室内土工试验测得。
1.6 建立数值分析的三维模型
本次数值分析所建立的三维立体数值模型如图1所示。
2 数值模拟结果分析
以下分别是该夯实水泥土桩复合地基在20 kPa和600 kPa的竖向荷载作用下复合地基断面的竖向附加应力云图(见图2)。由图2可知,复合地基在20 kPa荷载作用下,上部施加荷载由褥垫层和水泥土桩共同承担。由于褥垫层的作用,分布在载荷板下的应力状态比较均匀,桩、土的竖向附加应力分布在复合地基的不同位置和深度,维持一个稳定的水平。从图2还可以看出荷载板下的桩体向上部的褥垫层发生刺入变形现象。上部荷载主要依靠桩与土的侧摩阻力来承担,此时的侧摩阻力并没有达到桩端部位,大致扩展至距离桩端0.45 L处(L为试验桩长),此处即是桩身轴力传递的临界位置。而随着荷载的不断增加(达到单桩复合地基承载力设计值160 kPa时),夯实水泥土桩复合地基的竖向附加应力大小和分布发生变化。应力的分布范围和深度增加,桩、垫层、桩间土的压应力值加大。桩身荷载向下继续发展,传递至桩端处,桩身竖向附加应力呈现较为明显的两段分布形式:在距离桩顶0.38 L处为附加应力较高值区域,以下部分为附加应力较低值区域。而桩间土也呈现两种不同荷载的分布情况:1)载荷板下部受到载荷板的“遮拦”作用产生的附加应力最大;2)在载荷板以下0.25 L范围以上出现竖向附加应力的椭球状应力云图区域,这部分土体相对于载荷板下的土体应力值较小,但由于侧向变形而大于其他部位的土体应力值。角点部位的垫层处继续出现应力的峰值。
而在极限荷载(320 kPa)和600 kPa荷载作用下的土体竖向附加应力分布特征再次出现变化(见图3)。在320 kPa的竖向荷载作用下,桩间土的受力区域已经显著的扩展到模型空间全部区域,桩身轴力沿桩体向下呈现由大到小渐进变化的方式分布,桩间土竖向附加应力随着荷载水平的增加而不断增加,并扩散到数值模型的边界。此时桩间土受到更大的压缩作用而使竖向附加应力再次呈均匀分布状态。载荷板下土体和垫层受到的竖向附加应力与在160 kPa荷载作用下的性状相似,明显高于其他位置的应力,尤其是在角棱处出现最大应力值。
3 结语
1)利用ANSYS进行夯实水泥土桩复合地基在竖向荷载作用下的工作特性分析是可行的,数值模拟能否符合工程实际的关键取决于选取的参数是否合理,是否接近实际工程状况。2)夯实水泥土桩复合地基的竖向附加应力具有如下规律:随着荷载水平的增加,承担上部荷载的复合地基各个部位应力特征发生变化,桩身附加应力和桩的侧摩阻力逐步增加,并向下部空间发展;桩间土竖向附加应力值不断增加,并向夯实水泥土桩复合地基下部和四周不断扩展。3)夯实水泥土桩复合地基的竖向附加应力发展具有以下特征:在荷载水平不断增加的情况下,复合地基的竖向附加应力发展过程是随上部荷载的加大从而向复合地基下部和四周土体扩展的过程;桩身竖向附加应力随上部荷载的增加而增加,并由桩顶至桩端递减,呈现上大下小的分布形态;在夯实水泥土桩复合地基承载力设计值的荷载范围,桩间土的竖向附加应力区域呈现向地下半空间为椭球状、辐射式的扩展形态,并在达到极限荷载之前已经扩展到整个计算模型空间。
摘要：以石家庄元氏县某试验场地的现场单桩复合地基试验为例,运用三维有限元分析软件ANSYS对夯实水泥土桩复合地基承载机理进行了数值模拟和分析,探讨了夯实水泥土桩复合地基的承载性状发展过程。
关键词：夯实水泥土桩,复合地基,承载特性,数值分析
参考文献
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