夯实水泥土桩复合地基设计与应用

第８卷第４期　２００６年ｌ２月　河北软件职业技术学院学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｈｅｂｅｌ　Ｓｏｆｔｗａｒｅ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　Ｖ０１．８Ｎｏ．４　Ｄｅｃ．２ＯＯ６　文章编号：１６７３．２０２２（２００６）０４　００６３—０３　夯实水泥土桩复合地基设计与应用　程晓辉　（河北大学校园规划处，河北保定０７１０００）　摘要：本文介绍了夯实水泥土桩复合地基的设计及施工方法　并通过工程实例说明设计过程及应用效果。　关键词：水泥土桩；复合地基；设计；施工　中图分类号：ＴＵ４７３．１’２　文献标志码：Ｂ　１　夯实水泥土桩复合地基作用机理　夯实水泥土桩复合地基是用人工或机械成孔，选　用相对单一的土质材料与水泥按一定配比预先充分拌　和均匀制成水泥土，分层向孔内回填并强力夯实，制成　水泥土桩。桩、桩间土和褥垫层一起形成复合地基，承　担基础传来的荷载，可提高地基承载力，改善地基变形　特性。当采用具有挤土效应的成孔工艺时，还可将桩间　土挤密。夯实水泥土桩属中等粘结强度桩，适用于处理　地下水位以上的软弱地基加固。　夯实水泥土桩通过两方面作用提高地基的强度：　（１）水泥土桩本身是夯实成桩，成桩夯实过程中挤密桩　间土，使桩间土强度有一定程度的提高；（２）水泥与土　料充分混合成桩后，水泥和土颗粒产生一系列物理化　学反应，最终形成相互连接的致密结构，使桩体本身有　较高强度和水稳定性。　２　夯实水泥土桩复合地基的设计方法　２．１　设计依据　设计依据主要有《建筑地基基础设计规范》、《建筑　地基基础施工质量验收规范》、基础平面图、本工程的　《岩土工程勘察报告》以及对地基承载力和变形的技术　要求等。　２．２设计和计算　２．２．１　桩径　般采用圆形，桩径宜为０．３—０．６ｍ。　２．２．２　桩长　桩长可根据工程实际地质情况、基础传来荷载的　大小等情况来确定。对于夯实水泥土桩，桩长宜为　收稿日期：２００６—０６—２６　作者筒介：程晓辉（１９７５一），男，学士，从事工程管理工作。　２．５～１０ｍ。　２．２．３面积置换率　根据基础荷载大小，考虑到沉降不宜过大（小于建　筑物地基变形允许值）、桩数不宜过多和便于布置等因　素，最终选用适合的置换率。桩距宜为桩径的２—４倍，　置换率约为６％～２５％。　在设计水泥桩时，可以先预设桩长，再计算出单桩　承载力和面积置换率，进行水泥土桩的布置。也可先预　设面积置换率，再计算出单桩承载力和桩长。最终选用　合适的桩径、桩长、桩距及面积置换率，使其值均在常　选用的范围之内。　２．２．４　配合｝匕　水泥掺和量以掺和比ａＷ表示，即每立方米土的水　泥掺和量与地基土的湿密度的比值。水泥土的强度随　掺和比增大而增大，设计时根据工程对桩强度的要求　来确定。为便于施工，水泥与土的比例一般选用体积　比，常取用的比例为水泥：土的体积比为１：５—１：８。　２．２．５地基承载力的确定　般可按照下列公式（１）计算：　厶＝ｍＲｋ／Ａ　＋卢（１一ｍ）　（１）　式中：复合地基承载力标准值（ｋＰａ）；　ｍ一面积置换率；　单桩承载力标准值（ｋＮ）；　Ａ　一桩体截面面积（ｉｎ　）；　桩间土强度折减系数，可取０．８～１．０；　天然地基承载力标准值（ｋＰａ）。　２．２．６　单桩承载力标准值的确定　凤应按公式（２）、（３）计算，取较小值：　风＝　·　·Ａ　（２）　Ｒｋ＝ｑ．４　＋　·∑ｑ　·Ｌ‘　（３）　式中：　折减系数，可取０．３５—０．５；　“一与搅拌水泥土配方相同的立方体试块在室内　测定的无侧限抗压强度标准值；　ｑ　一桩端阻力标准值，可取桩端极限阻力标准值　乘以０．５倍的折减系数；　桩身周长，ｉ层土的桩长；　维普资讯 http://www.cqvip.com

河北软件职业技术学院学报　第８卷　钆一ｉ层土侧阻力标准值，可取极限侧阻力标准值　乘以０．５倍的折减系数。　２．３　褥垫层　基础与桩和桩间土之间设置一定厚度粒状散体材　料组成的褥垫层，在荷载作用下，基础通过褥垫层始终　与桩间土保持接触，保证桩和土体共同承担荷载，减少　基础底面应力集中度，调整桩土垂直和水平荷载分担的　作用，可提高处理后的复合地基强度和抗变形能力。　３　施工组织　３．１　材料　水泥土所用水泥常采用标号为３２５　４２５的普通硅　酸盐水泥，它的活性较好，早期和晚期强度较稳定。矿渣　水泥制成的水泥土，强度较高，但不稳定，视土的成分适　当添加外加剂才能取得良好的效果。随着地基土含水量　增大和有机质含量的增加，水泥土的无侧限抗压强度明　显降低，甚至制不成硬化的水泥土，这类土需添加减水　剂和增强剂。例如：根据工程经验，可掺入木质硫酸钙作　为减水剂；在有机质土中掺入２０％左右水泥量的磷石　膏，可明显增加水泥土的强度。在实际工程中可选择水　泥土的初步配方，并通过室内实验，确定其抗压强度，以　满足工程需要。　在施工现场，含水量可按“一攥成团，一捏即散”控　制，有机质含量控制在５％以内。土料要经过２０×２０ｍｍ　筛子过筛，水泥土拌合要均匀，并在两个小时内用于成　桩。搅拌越充分，土团粉碎得越细，水泥在土中的分布就　越均匀，强度也就越大。　３．２　成孔　成孔分为挤土成孔和非挤土成孔。挤土成孔可选用　沉管、冲击等方法；非挤土成孔可选用人工洛阳铲、螺旋　钻等方法。挤土成孔可增加桩间土密实度和承载力，非　挤土成孔对施工设备要求不高，便于施工。在施工过程　中桩孔直径允许偏差为一２０ｍｍ，桩控中心点允许偏差　满堂布桩时不大于０．４Ｄｍｍ，条基布桩时不大于　０．２５Ｄｍｍ，桩孔垂直度允许偏差＜１．５％。　３．３　成桩　成桩时，首先孔底必须夯实。每击填料厚度不得大　于５ｃｍ，应采用三夯一填料，连续成桩，严禁突击填料，　保证桩身的压实系数。　４　工程实例　４．１　工程概况　某实验楼，平面呈Ｌ型，长２６．４ｍ，宽４１．１ｍ，建筑　面积２３００ｍ　，２层（局部３层），设有一层地下室，条形　基础，基础埋深４．１ｍ。　根据勘察报告，现场土层情况如下：　第一层杂填土：由粉土、碎砖、灰渣等组成，松散一　稍密，厚度０．９０～１．９０ｍ。　第二层粉土：湿，密实，干强度低，韧性低，中部含水　量高，厚度４．１０～５．５０ｍ，地基土承载力特征值为　１６０ｋＰａ，极限侧阻力特征值为５０ｋＰａ。　第三层粉质粘土：可塑一软塑，干强度中等，韧性中　等，厚度０．８０～１．２０ｍ，地基土承载力特征值为　１２０ｋＰａ，极限侧阻力特征值为３５ｋＰａ。　第四层粉质粘土：可塑，干强度中等，韧性中等，含　姜石，厚度３．８０—４．００ｍ，地基土承载力特征值为１５０　ｋＰａ，极限侧阻力特征值为４０　ｋＰａ，极限端阻力特征值　为８００ｋＰａ。　第五层粉沙：饱和，中密，由长石、石英、少量云母组　成，地基土承载力特征值为２００ｋＰａ。　４．２夯实水泥桩设计　按勘察报告显示，第二层的天然地基承载力达不到　设计承载力特征值１８０Ｋｐａ的要求，需要对地基进行处　理。考虑到夯实水泥土桩经济、便于施工，拟采用夯实水　泥土复合地基处理方案。　设计选用圆桩，正方形布置，桩径为３５０ｍｍ，可得　Ａ　＝０．０９６２ｍ　，　＝１．０９９ｍ。由于第二土层在基础开挖　后，剩余土层较薄，桩埋深较浅，并且第三层土的性能指　标较差且薄，可选第四层土层作为承桩端，桩插入该层　１ｍ，取桩长Ｌ＝４．１ｍ。水泥选用３２５号普通硅酸盐水泥，　土料为原地粉土及粉质粘土。水泥与土的配合比取１：　７，螺旋钻机械成孔。　４．２．１　单桩承载力标准值的计算　通过实验室确定水泥土的强度为ｆｃ　＝２６００ｋＰａ。　根据公式（２）得尺＾＝０．３５×２６００×０．０９６２＝　８７．５４ｋＮ（取∞＝０．３５）　根据公式（３）得Ｒ　＝８００×０．５×０．０９６２＋１．０９９×　（５０×０．５×２．１＋３５×０．５×１＋４０×０．５×１）＝　１３７．３９ｋＮ　取较小值见＝８７．５４ｋＮ　４．２．２面积置换率的确定　根据地质情况，可取天然地基承载力标准值为　１３０ｋＰａ。　根据公式（１）得１８０＝ｍ×８７．５４／０．０９６２＋０．８×　（１一ｍ）×１３０求得ｍ＝９．４３％　由面积置换率计算出桩的个数和桩间距，总个数为　４５６颗，桩距为１０１０ｍｍ。　４．３　其他　４．３．１地下水　在实际施工过程中，钻孔时发现部分孔底有２０—　１２０ｅｒａ的地下水，对其进行夯填２０～１２０ｃｍ碎石的处理。　维普资讯 http://www.cqvip.com

第４期　程晓辉：夯实水泥土桩复合地基设计与应用　６５　４．３．２　褥垫层　（４）经济效益显著，本工程使用夯实水泥土桩处理　地基，造价约６．５万元，可比达到同样效果的钢筋砼桩　节约资金一半以上。　桩基完工后，人工下挖基地ｌＯｃｍ，铺设碎石褥垫　层，碎石粒径１—２ｃｍ，宽度每端超出砼垫层外边缘　ｌＯｃｍ，褥垫层夯填度不大于０．９。　４．４　沉降观测结果　从基础到主体的施工过程中，对建筑物进行了沉降　观测，沉降结果显示，最大沉降为９ｍｍ，沉降差异最大　值为２ｍｍ，说明地基沉降量不大，且较为均匀。　参考文献　［Ｉ】杨位桄．地基与基础【Ｍ】．北京：中国建筑工业出版社，１９８８　［２】建筑地基处理技术规范（ＪＧＪ７９～２００２）［Ｓ】．　５　结论　使用夯宴水泥土桩对软弱地基进行处理是一种很　好的方法，与其他处理方法相比有其自身的优势。　Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｒａｍｍｅｄ　Ｓｏｉｌ．．ｃｅｍｅｎｔ　Ｐｉｌｅｓ　ＣＨＥＮＧ　Ｘｉａｏ．ｈｕｉ　（１）处理软弱地基效果好，它通过挤压、摩擦等作用　使桩体和天然土层共同工作，形成较为均匀的复合地　基，显著提高软弱地基的承载力和抗变形能力，减少建　筑物的总沉降量和不均匀沉降量。　（２）桩的质量易于控制，成孔后随填料随夯实，不易　产生断桩等质量问题。　（３）夯实水泥土桩施工方法简单，易于操作，既可机　（Ｓｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃａｍｐｕｓ　Ｐｌａｎｎｉｎｇ。Ｈｅｂｅｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂａｏｄｉｎｇ　０７１０００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆ　ｔｏｈｅ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｒａｍｍｅｄ　ｓｏｉｌ—－ｃｅｍｅｎｔ　ｐｉｌｅｓ　ｗａｓ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄｃ　Ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｅｆｅｃｔ　ｗｅｒｅ　ａｌｓｏ　ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｄ　ｂｙ　ａ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｅｘａｍｐｌｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｒａｍｍｅｄ　ｓｏｉｌ—ｃｅｍｅｎｔ　ｐｉｌｅｓ；ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　ｆｏｕｎｄｗ　ｔｉｏｎ；ｄｅｓｉｇｎ；ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　械成孔，又可人工成孔，成孔速度快，施工效率高，便于　压缩工期。　（上接第４５页）　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｍａｉｎ　Ｆａｃｔｏｒｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｓｏｆｔ－　ｗａｒｅ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ａｎｄ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　技能要求；制定跨区域通讯方案、系统安全控制方案（数　据安全、系统安全）；制定权限管理方案。　（３）实现中创公司内软件资产的统一管理：各分支　ＬＩＵ　Ｂｉｎ。Ｑｍ　Ｊｉｎ－ａｍｉｎ，ＺＨＡＮＧ　Ｑｉｎｇ—ｓｈｕｎ，Ｇａｏ　Ｙｕｅ－ｈｕａ　机构开发成果通过数据同步自动汇总，实现软件资产的　统一管理；各项目及时共享公司最新的产品和构件。　（Ｈｅｂｅｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂａｏｄｉｎｇ　０７１００２，Ｃｈｉｎａ）　参考文献　ｌ　韩万江　软件开发项目管理【Ｍ】．北京：机械工业出版社，２００４．　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｔ　ｐｒｅｓｅｎｔ，ｔｈｅ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｉｔｅｍ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ａｌ—　ｒｅａｄｙ　ｄｒａｗｓ　ｍｏｒｅ　ａｎｄ　ｍｏｒｅ　ａｔｔｅｎｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｍａｎａｇｅｒ　ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ　ｐｅ￣ｏｎｎｅ１．　ｔｅｘｔ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ａｃ－　２　张海藩　软件工程导论（第四版）【Ｍ】．北京：清华大学出版社，　２００３．　３　张海藩　软件工程［Ｍ】．北京：人民邮电大学出版社，２００２　ｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｈｅｔ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔｆａｃｔｏｒｓ，ａｎｄ　ａｔ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｔｉｍｅ，ｇｉｖｅｓ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　ｍａｎａｇｅ　ｍｅｔｈｏｄｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｍａｎａｇｅ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｆａｃｔｏｒ；ｔｈｅ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｄｅｖｅｌｏｐ—　ｍｅｎｔ：ｎｅｅｄ　ａｎａｌｙｓｉｓ