水泥土搅拌桩复合地基结合柔性桩复合地基和刚性复合地基的特点，以充分发挥其各自的优势，大幅度提高地基承载力，减少地基沉降，从而取得良好的技术效果和经济效益。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。本文浅谈深层搅拌水泥桩处理软弱地基的工程实例。

 

　　2工程基本资料

 

　　2.1工程概况

 

　　泗县佳美超市综合楼四层框架，一层.二层为商场超市，三层.四层为办公用房，建筑物总长50.5m，进深22.2m，抗震设防烈度为七度，地震基本加速度值为0.15g，拟建建筑物场地地质比较复杂，根据本地建筑经验本场地土类别为中软III类。

 

　　2.2工程地质条件

 

　　该工厂场地位于老城区，原场地为年代久远的深水塘，塘内含杂填土较多。而且建筑物两面靠近民房距离较近，其他两面紧靠道路，不宜采用夯扩桩（挤土桩）及其他桩型。

 

　　3地基处理方案的选择及桩型选择

 

　　根据工程建设场地根据地质勘察查明：场地在地貌单元属于淮北冲积平原。在钻探所达深度范围内，场地地层层序如下：

 

　　第（1）层：杂填土，灰黑、黑色，松散，稍湿，含碎砖，碎瓦等建筑垃圾。层厚2.60～3.50m。第（2）层：淤泥质粘土混淤泥质粉土，灰褐色，软塑，饱和，混淤泥质粉土。层顶埋深2.60～3.50米，层厚0.60～2.90m。第（3）层：粉质粘土夹粉土，黄褐色，软塑～可塑，很湿～饱和，夹粉土.粉细砂，含少量钙质结核，氧化铁。层顶埋深3.30～5.60m，层厚2.40～5.00m。第（4）层：粉质粘土混粉土（Q4al），层厚2.80～4.80m，层顶埋深7.70～9.00m，层底标高7.18～9.17m。浅灰、褐黄色，可塑，湿，混粉土，夹薄层粉土，含少量钙质结核，氧化铁，少量铁锰质结核已浸染。含少量蚌壳碎片。第（5）层：粉土混粉质粘土（Q4al），层厚0.40～2.50m，层顶埋深10.80～12.30m，层底标高5.17～7.45m。灰黄、褐黄色，稍密～中密，湿，混粉质粘土，含少量钙质结核，氧化铁，含少量蚌壳碎片。

 

　　3.1地基处理方案的选择

 

　　根据场地地质资料分析：第①层：杂填土成分复杂，较松散。第②层土含水量大，承载力低，孔隙比大，因此，第①层--第②层未经处理不宜作为基础持力层，第③；④层大部分缺失，也不宜作为持力层，第⑤层土承载力高，压缩性小，是良好的桩基持力层。结合场地工程地质条件及上部荷载情况，此类型基础常采钻孔灌注桩、碎石桩、水泥桩等地基处理方案。一是混凝土钻孔灌注桩，桩底须进入10m以下的第⑤层，桩较长，造价较高，工期长。二是采用碎石桩，只需第④层土即可，与①②③层土构成复合地基，这样桩较短，但是，碎石桩属柔性桩，在基础范围内布桩，基础外围一圈须设碎石保护桩，受场地条件限制，周围围护桩无法施工，且综合造价较高，震动和噪音也较大。三是采用深层搅拌水泥桩来加固地基，仅在独立柱基范围内布桩，进入第③层土与其上构成复合地基，基础以外不须设保护桩，造价低，工期短，具有显著的社会效益，且在泗县地区有成功的设计施工经验。经过比较最后一种方法为本工程比较理想的地基处理方案。只是桩型改用φ500mm水泥搅拌桩加固地基。此方案加固费用最低，桩布置及施工均不受桩距的限制，复合地基承载力可根据设计要求大幅提高。

 

　　4深层搅拌水泥桩化学机理及作用机理

 

　　4.1深层搅拌水泥桩化学机理

 

　　用水泥加固软土时，软土的一般压缩性高.含水量大，孔隙比大。水泥一般为普通硅酸盐水泥。它是由硅酸盐水泥熟料.石膏及混合材等组成。其中硅酸盐水泥熟料对水泥的性能起决定性的作用。硅酸盐水泥熟料有代表性的组成矿物有以下四种：硅酸三钙、型硅酸二钙、铝酸三钙及铁铝酸四钙，此外，还含有少量的钙钒石、玻璃相和游离的氧化钙和氧化镁。

 

　　4.2深层搅拌水泥桩的桩作用和受力机理

 

　　复合地基中桩体的刚度比桩间土体大，在荷载作用下，桩体承受较大比例荷载，并通过桩体将荷载传递给较深土层，桩间土体承担的荷载较小，应力相应减小，从而提高复合地基的承载力，减小沉降量。

 

　　5地基处理和设计方案

 

　　5.1地基处理方案。

 

　　本工程采用独立柱基，柱荷载较大，在独立柱基范围内地基进行深层搅拌水泥桩加固。选定复合地基的承载力fak=160kpa.桩径500mm，有效桩长6.0-10米左右，水泥桩呈矩形分布，桩间距为800mmX800mm.

 

　　5.2水泥土搅拌桩设计

 

　　单桩竖向承载力特征值的确定：

 

　　水泥桩的单桩承载力特征值可按（1）式或（2）进行估算，并取其中较小值，即（1）（2）水泥搅拌桩复合地基承载力特征值的确定，即（3）

 

　　注意：式中各参数按《建筑地基处理技术规范》JGT79-2002中选用。

 

　　6施工质量保证措施

 

　　搅拌桩水泥的掺入比的设计是以水泥加固土的室内试验为依据的，因此施工所用水泥必须与试验室所用水泥相同，并严格按设计的配合比配置，如遇不同，须重新试配，确定合适的的掺入量。成桩过程中，严格按操作规程施工，如控制好喷浆和搅拌提升速度，使水泥浆与土之间的以充分搅拌，保证水泥土的强度。

 

　　7地基处理成品质量检验

 

　　用水泥搅拌桩来处理软土地基，其最终质量控制目标是保证复合地基的整体承载力。根据用水泥搅拌桩来处理软土地基的控制项目参数及检测内容，目前常用的监测方法：轻便动力触探法、静力触探法、静载试验法。一般使用静载试验法确定复合地基承载力特征值。

 

　　结论：

 

　　通过近几年来多项水泥深层搅拌桩对软土地基加固，初步得出以下结论：

 

　　（1）水泥深层搅拌桩具有施工操作简单，并且在施工中无噪声，无振动，无浆液排出.无地面隆起对环境无污染现象，对土无侧向挤压，对邻近建筑物影响很小，可在密集建筑群中施工，同时造价低廉，可节约钢材混凝土等材料，施工速度快，与其他类型的桩基相比有明显的优点。可见选择合理的桩型，将对工程的造价产生巨大影响。

 

　　（2）根据几年来经验，本地区对4-6层商住楼.住宅楼软弱地基采用水泥深层搅拌桩（即粉喷桩）加固处理一般都能满足要求，可将软弱地基承载力提高2.-3.0倍，达到160-180kpa，同时能解决地基液化问题，其经济效益显著。

 

　　（3）本地区含水量较高地下水质无腐蚀性，适合采用水泥土搅拌桩加固处理，

 

　　（4）对近期人工回填土，因其中含有较多生活垃圾簿膜塑料袋等，容易引起断桩现象，一般不宜用水泥搅拌加固。

 

　　（5）桩基工程是一项繁重而复杂的过程，选择合理的桩型，将对工程的造价产生巨大影响。同样桩基设计中对桩长的选择也至关重要，一定要采用多方案比较，选择合理的桩型与桩长，这都将对整个基础设计的合理性与经济性产生巨大的影响，考虑到每一个环节，统筹兼顾，从各方面使之合理化。好的设计不仅仅是要保证建筑物安全，更要使设计经济合理。