水泥土攪拌樁復合地基建筑工程施工論文發(fā)表

　　摘 要: 本文介紹了水泥土攪拌樁復合地基的工程特性，并分析了水泥土攪拌樁在復合地基設計中的應用。

　　關(guān)鍵詞：水泥土攪拌樁,復合地基,設計

　　1 水泥土攪拌樁復合地基的工程特性

　　1.1 水泥土攪拌樁復合地基的基本概念

　　水泥土攪拌樁是利用水泥或石灰等固化劑，通過深層攪拌機輸入到軟土中并加以拌合，水泥和軟土之間產(chǎn)生一系列的物理、化學反應，改變了原狀土的結(jié)構(gòu)。使之硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)性和一定強度的水泥土，從而提高地基承載力，減少沉降，防止砂土液化，防止地基或人工填土(堤防、土壩等)滲漏。水泥土與天然地基形成的水泥土攪拌樁復合地基，攪拌樁平接形式主要起承載作用，搭接形式還兼起防滲墻作用。

　　1.2 水泥土攪拌樁的特點

　　水泥土攪拌樁具有以下工程特性:

　　工藝簡單:水泥土深層攪拌樁可一次完成成孔與成樁,施工速度快,工期短。水泥土攪拌樁復合地基目前已有較為成熟的施工工藝,原料拌和、灌注、夯填均易操作,技術(shù)指標容易控制。

　　施工方便:施工機械均為常用建筑機械,如長螺旋鉆機、雙軸(單軸)攪拌機、砂漿攪拌機等,某些工藝如夯實水泥土樁,采用人工洛陽鏟即可施工。

　　造價低廉:水泥土攪拌樁復合地基充分發(fā)揮樁間土的承載力,減少用樁量,且不使用昂貴的鋼材,耗用建筑三材少,一般可就地取材或使用工業(yè)廢料,大大降低造價,且有利于環(huán)保。

　　適用范圍廣:采用水泥土攪拌樁復合地基可明顯提高地基承載力,減少沉降。因其費用低、施工快。因而大規(guī)模用于建造堤防、土壩工程防滲墻、大面積的建筑物或構(gòu)筑物地基加固、道路加固、岸坡防滑加固等，攪拌樁技術(shù)因此得到了空前的普及。

　　1.3 布樁形式的選擇及加固范圍的確定

　　攪拌樁的布樁形式對加固效果有較大的影響,根據(jù)擬建工程地質(zhì)條件、上部結(jié)構(gòu)的荷載要求以及現(xiàn)階段深層攪拌法的施工工藝和設備,攪拌樁一般采用柱狀、壁狀、格柵狀和塊狀四種布樁形式。

　　攪拌樁按照其強度和剛度是介于剛性樁和柔性樁之間的一種樁形,但其承載性能又和剛性樁相近,因此在設計攪拌樁的加固范圍時,可只在上部結(jié)構(gòu)的基礎范圍內(nèi)布置,不必像柔性樁那樣在基礎之外設置圍護樁。布樁的形式可為正方形、正三角形等多種形式。

　　布樁時摩擦樁必須考慮群樁效應,樁距不宜過小。目前,攪拌樁的樁徑大多在φ500～700mm。由于基礎寬度的限制,常常會給布樁造成困難,多數(shù)工程樁距較小。解決這個矛盾的途徑:一是采用單軸攪拌,將樁徑縮至φ400mm左右;二是在基礎和攪拌樁的樁頂之間設置150～300mm厚的粗粒材料墊層拉開樁距;三是增加樁長,減少樁數(shù),增大樁距。實踐證明,采用以上措施是有效的。復合地基中,攪拌樁的樁距不宜小于2d(d為樁徑)。

　　1.4 水泥土攪拌樁沉降變形

　　影響水泥土攪拌樁沉降的主要因素:樁長對沉降的影響水泥土攪拌樁的強度和壓縮模量介于剛性樁和柔性樁(散體材料樁之間。樁頂荷載通過樁側(cè)摩阻力和樁端阻力傳遞給土體,同時樁體發(fā)生側(cè)向膨脹,且主要發(fā)生在樁頂以下一定長度范圍內(nèi),該段樁體是水泥土攪拌樁的主要受力區(qū)。水泥土攪拌樁的主要破壞形式是樁體的環(huán)向拉伸導致沿徑向開裂破壞。此外,樁體也可能發(fā)生壓碎破壞。當?shù)鼗械幕瑒用娲┻^樁體時,還有因剪切破壞導致斷樁的情況。研究表明,水泥土攪拌樁存在臨界樁長,超過臨界樁長,增加樁長并不能減少地基沉降。

　　2 水泥土攪拌樁在復合地基設計中的應用

　　某河道整治工程泄水閘布置在新開挖河床的主河道，閘基礎為軟基，根據(jù)地質(zhì)資料，閘基河床覆蓋淤泥、淤泥質(zhì)土及粉質(zhì)粘土交相分布，淤泥、淤泥質(zhì)土允許承載力較低，為50kPa，粉質(zhì)粘土層允許承載力為180kPa，閘基底最大應力為138.27kPa，在粉質(zhì)粘土層的允許應力范圍內(nèi)，但淤泥、淤泥質(zhì)軟土層承載力驗算不滿足要求。閘基土質(zhì)不均勻，變形模量小，土層壓縮變形大，基礎承載力不滿足要求，必須通過地基處理提高承載力。

　　2.1 基礎處理方案選擇

　　考慮閘基淤泥層較厚，將基礎直接開挖到基巖，基坑開挖都很深，土石方開挖量非常大，工程投資較大，且開挖面淤泥質(zhì)邊坡很難穩(wěn)定，極易發(fā)生滑坡、塌方等問題，因此，上述方案不可行。

　　針對本工程閘壩基礎的特點，經(jīng)過分析比較，重點對換填地基方案和水泥土攪拌樁復合地基方案進行比較：換填地基方案具有閘基處理簡單，防滲措施可靠，不均勻沉降小，下游消能防沖設施比較簡單，建筑物安全可靠等優(yōu)點，但閘基及周邊建筑物基礎開挖及回填工程量大，將增加大量棄渣和需要大量防滲粘土，且工期較長，基坑排水難度較大;反之，復合地基方案具有基坑開挖工程量及回填工程量小，工期短等優(yōu)點，但閘基需作防滲處理。

　　經(jīng)綜合考慮工程投資、施工工期和難度，本工程推薦水泥土攪拌樁復合地基處理方案。攪拌樁樁徑選用φ500，梅花形布置，中心間距0.8m。

　　2.2 攪拌樁復合地基承載力計算

　　2.2.1 樁長及樁身直徑

　　本工程地基處理主要為解決軟基土的承載力及沉降問題。樁長主要根據(jù)樁身穿過軟基土層、樁尖下臥層為粉質(zhì)粘土層或粗砂層。根據(jù)本工程地質(zhì)情況，并考慮施工工期緊等因素，樁長取10~14m。樁尖所處土體大部分為標準貫入擊數(shù)12~24粉質(zhì)粘土，局部處于粗砂層，極少部分處于粉質(zhì)淤泥層。樁身斷面為直徑50cm的圓形。

　　2.2.2 單樁豎向承載力

　　根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》DBJ15-38-2005，單樁豎向承載力設計計算采用以下公式：根據(jù)以往類似工程的試驗結(jié)果以及本工程的實際需要，選用425#水泥及18%的摻入比，η取0.35，則由樁身強度確定的單樁承載力可計算得171.8kN。根據(jù)典型地質(zhì)斷面的下臥層分布情況，由地基支撐力確定的單樁承載力計算結(jié)果見下表。根據(jù)上表的結(jié)果可知，在設計樁長范圍內(nèi)按地基支撐力確定的單樁承載力均大于由樁身強度確定的單樁承載力，因此單樁豎向承載力由樁身強度控制。

　　2.2.3 復合地基承載力設計計算

　　根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》DBJ15-38-2005，復合地基承載力可以采用以下公式：偏保守計算，按不考慮 值，復合地基承載力取 =180kpa計算，可計算面積置換率m=20.5%。本工程采用φ500樁徑，中心樁距0.8m，置換率m=30.7%，可滿足承載力要求。

　　2.3 閘基防滲措施及沉降驗算

　　由于地基覆蓋層為強~中等透水層，為保證閘基滲透穩(wěn)定，減少滲透量，基礎防滲采用雙排連體攪拌樁，形成上游防滲墻。

　　由于水閘采用復合地基，復合地基的變形量s包括復合土層的壓縮變形量s1和樁端以下未處理土層的壓縮變形量s2，即s=s1+s2,經(jīng)過計算，泄水閘總沉降量s =10.35cm<[s]=20cm，滿足規(guī)范要求。

　　3 結(jié)束語

　　隨著我國工業(yè)布局和城市發(fā)展的規(guī)劃,越來越多的建筑將建在地基條件較差的場地,建在軟土地基上的建筑物將越來越多。作為加固飽和軟土地基的一種方法,水泥土攪拌樁基礎利用水泥作為固化劑,通過特制的機械,將軟土和水泥強制攪拌,利用水泥和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理-化學反應,使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的優(yōu)質(zhì)地基。這種方法的出發(fā)點是最大限度地利用了原土,相比較處理軟土地基的其它方法,該方法具有施工方便、費用低廉、加固軟土較深等優(yōu)點。

　　參考文獻:

　　[1] 葉觀寶.地基加固新技術(shù),機械工業(yè)出社,2002

　　[2] 李寧,韓煊.褥墊層對復合地基承載機理的影響,土木工程學報,2001