水泥深层搅拌法复合地基技术及使用条件分析

来源:用户上传      作者: 陈孟芝

　　摘 要：本文根据地区实际经验，对水泥深层搅拌桩复合地基技术以及使用条件进行分析，归纳提出了水泥搅拌复合地基合理使用范围。
　　关键词：水泥深层搅拌桩；复合地基强度；桩长；土泥土强度；面积置换率
　　中图分类号：TU447
　　文献标识码：B
　　文章编号：1008-0422(2006)04-0169-03
　　收稿日期：2006-05-09
　　作者简介：陈孟芝(1961―)，女，广西桂林人，1982年7月毕业于湖南大学土木系工民建专业。国家一级注册工程师、高级工程师。现任桂林市建筑设计研究院―所总工程师，从事结构设计。
　　
　　1 概述
　　
　　水泥深层搅拌法是利用水泥材料做为固化剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂强制拌和，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理―化学反应，使软土硬结咸具有整体性，水稳定性和一定强度的水泥加固土，从而提高地基强度和增大变形模量。水泥深层搅拌法具有其独特的优点，归纳如下：
　　a、由于是将固化剂和原地基软土就地拌和，因而最大限度地利用了原土。
　　b、搅拌时较少使地基侧向挤出，所以对周围原有建筑物的影响较小。
　　c、按照不同地基土的性质及工程设计要求，合理选择固化剂及其配方，设计比较灵活。
　　d、施工时无振动、无噪音、无污染、可在市区内和密集建筑群中进行施工。
　　e、土体加固后重度基本不变，对软弱下卧层不致产生附加沉降。
　　f、根据上部结构的需要，可灵活地采用柱状、壁状、格栅状和块状等加固形式。
　　目前，在桂林市区房屋基础设计中，水泥深层搅拌法是加固地基常用的方法之一，随着城市建设的发展，在各种性质的软土地基上建造建筑物的状况普遍存在，应采取什么地基处理方法进行加固处理?水泥深层搅拌法复合地基使用条件，处理后复合地基承载力通常实际能够达到多少?施工方案中应控制的面积置换率为多少，此方法在什么情况下使用效果最好?作为房屋基础设计人员，对此类技术问题应有清楚的理解和认识，只有这样才能做到设计合理，适用经济，才能最大程度的满足业主的要求，才能适应市场经济体制下建筑市场的发展需求。
　　
　　2 水泥深层搅拌法复合地基技术及使用条件分析
　　
　　水泥深层搅拌法在房屋基础设计中的使用是通过水泥土搅拌法形成水泥加固体，作为竖向承载的复合地基，其使用范围主要是对一些软弱地基土进行加强，以满足基础对地基土强度的要求。鉴于概述中所列举的水泥深层搅拌法的6条优点，在地基加固处理施工中，水泥深层搅拌法占60％―70％左右。从实际经验中我们看到，限于当前搅拌机械能力的限制及施工技术水平，水泥深层搅拌法并不是所有的软土加固均适用的，从加固效果来看，对城市填土和淤泥、淤泥质土，当加固深度为3m―6m左右，搅拌桩本身水泥掺入量为土重的10％―12％，水泥强度为800~1300Kpa，桩端支承土层为一般粘性土或卵石层时，为水泥深层搅拌法复合地基经济合理的使用条件，在此条件范围内的软土加固效果较好。由此，我们可以找出深层搅拌法复合地基土的一般内在规律，如复合地基土强度fSDK，桩的最小长度L，桩身水泥土的强度乙及面积置换率m的相互关系及内在规律。
　　
　　2．1复合地基设计计算
　　复合地基设计计算主要公式1―1．2．3．4．5。
　　2．1．1单桩承载力计算：
　　Ra=ufcuKAD
　　(1―1)
　　fcu=(2KRa)／Ap
　　(1-2)
　　Ra=Up∑qsiLi十aqpAp
　　(1-3)
　　
　　
　　
　　先按式1―1或式1-2计算，再与式2-3计算结果比较，取较小值。
　　2．1．2复合地基承载力特征值计算：
　　fspk=mR/A十p(1-m)fsk (1-4)
　　m=fspk-BFsk/R/A-BFsk　(1－5)
　　上述各式中，各符号主要参数取值为：
　　u：桩身强度折减系数0．2-0．33
　　fcu：水泥土的抗压强度(Kpa)
　　o：桩端土承载力折减系数：0．4～0．6
　　qsi：桩周第i层土的侧阻力特征值：淤泥4-7Kpa淤泥质土：6-12Kpa
　　软塑状态粘性土10-15Kpa，可塑状态粘状土12―18Kpa
　　qp：桩端土未经修正的承载力特征值
　　乙：处理后桩间土承载力特征值，按本地经验通常取80Kpa
　　p：桩间土折减系数：按本地经验，相应桩端为粘土时0．5～1(取0．7)相应桩端为卵
　　Ap：桩身面积
　　
　　2．2计算结果
　　按各种参数，代入上述各公式计算。
　　①计算内容假定要求复合地基承载力特征值为140Kpa和180Kpa二种，结果表1、表2。
　　②桩端支承于一般粘性土及卵石两种情况，结果表3、表4。
　　③假定可变桩长l，求相应桩水泥土抗压强度f。及面积置换率m，结果表5。
　　
　　3 小结
　　
　　3，1根据桂林市水泥深层搅拌法地基处理实际经验资料收集及归纳，当加固土为填土时，掺入水泥10~12％左右，水泥土强度在1000~1300Kpa，当置换率在25~35％左右时，加固后土增强1―1．5倍强度。
　　
　　3．2综合桩长及水泥土所能达到的强度考虑：
　　当复合地基强度要求180Kpa时，置换率m～35％
　　当复合地基强度要求140Kpa时，置换率m～25％
　　
　　3．3复合地基造价较高，当大面积采用时，应作方案经济比较分析，例如与沉管桩比较：
　　a：当复合土为180Kpa时，置换率为35％
　　按每一平方米计算，每延长米造价为：
　　1 X0．35X154元=53．9元／m
　　b：当为沉管桩时，D=0．4m，承载力为350KN，
　　按每一平方米计算，每延长米造价为：
　　420X0．125／2=26。2元／m
　　(沉管桩造价26．2元)八复合地基造价53．9元)：0．5倍
　　
　　参考文献：
　　[1]建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002，J220-2002)．中国建筑工业出版社，2002．
　　[2]叶书麟主编．地基处理工程实例应用手册．中国建筑工业出版社，1998．
　　[3]陈仲颐，叶书麟主编．基础工程学．中国建筑工业出版社，1997．
　　[4]金问鲁主编，顾尧章副主编．地基基础实用设计施工手册．中国建筑工业出版社，1995．
　　旧叶书麟，韩杰，叶观宝编著．地基处理与托换技术．中国工业出版社，1994．
　　作者单位：广西桂林市建筑设计研究院

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