水泥土攪拌樁復(fù)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(fù)合地基的工程特性，并分析了水泥土攪拌樁在復(fù)合地基設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

　　關(guān)鍵詞：水泥土攪拌樁,復(fù)合地基,設(shè)計(jì)

　　1 水泥土攪拌樁復(fù)合地基的工程特性

　　1.1 水泥土攪拌樁復(fù)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(jī)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(xué)反應(yīng)，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(qiáng)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(fù)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(diǎn)

　　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(fù)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(biāo)容易控制。

　　施工方便:施工機(jī)械均為常用建筑機(jī)械,如長螺旋鉆機(jī)、雙軸(單軸)攪拌機(jī)、砂漿攪拌機(jī)等,某些工藝如夯實(shí)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(fù)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(fù)合地基可明顯提高地基承載力,減少沉降。因其費(fèi)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(shè)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(qiáng)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(shè)計(jì)攪拌樁的加固范圍時,可只在上部結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)范圍內(nèi)布置,不必像柔性樁那樣在基礎(chǔ)之外設(shè)置圍護(hù)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(yīng),樁距不宜過小。目前,攪拌樁的樁徑大多在φ500～700mm。由于基礎(chǔ)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(chǔ)和攪拌樁的樁頂之間設(shè)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(shí)踐證明,采用以上措施是有效的。復(fù)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(qiáng)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(dǎo)致沿徑向開裂破壞。此外,樁體也可能發(fā)生壓碎破壞。當(dāng)?shù)鼗械幕瑒用娲┻^樁體時,還有因剪切破壞導(dǎo)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(fù)合地基設(shè)計(jì)中的應(yīng)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(chǔ)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(yīng)力為138.27kPa，在粉質(zhì)粘土層的允許應(yīng)力范圍內(nèi)，但淤泥、淤泥質(zhì)軟土層承載力驗(yàn)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(chǔ)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(chǔ)處理方案選擇

　　考慮閘基淤泥層較厚，將基礎(chǔ)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(chǔ)的特點(diǎn)，經(jīng)過分析比較，重點(diǎn)對換填地基方案和水泥土攪拌樁復(fù)合地基方案進(jìn)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(shè)施比較簡單，建筑物安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，但閘基及周邊建筑物基礎(chǔ)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(fù)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(diǎn)，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(fù)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(fù)合地基承載力計(jì)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(biāo)準(zhǔn)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(shè)計(jì)計(jì)算采用以下公式：根據(jù)以往類似工程的試驗(yàn)結(jié)果以及本工程的實(shí)際需要，選用425#水泥及18%的摻入比，η取0.35，則由樁身強(qiáng)度確定的單樁承載力可計(jì)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(jì)算結(jié)果見下表。根據(jù)上表的結(jié)果可知，在設(shè)計(jì)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(qiáng)度確定的單樁承載力，因此單樁豎向承載力由樁身強(qiáng)度控制。

　　2.2.3 復(fù)合地基承載力設(shè)計(jì)計(jì)算

　　根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》DBJ15-38-2005，復(fù)合地基承載力可以采用以下公式：偏保守計(jì)算，按不考慮 值，復(fù)合地基承載力取 =180kpa計(jì)算，可計(jì)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(yàn)算

　　由于地基覆蓋層為強(qiáng)~中等透水層，為保證閘基滲透穩(wěn)定，減少滲透量，基礎(chǔ)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(fù)合地基，復(fù)合地基的變形量s包括復(fù)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(jì)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(chǔ)利用水泥作為固化劑,通過特制的機(jī)械,將軟土和水泥強(qiáng)制攪拌,利用水泥和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理-化學(xué)反應(yīng),使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)地基。這種方法的出發(fā)點(diǎn)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(fèi)用低廉、加固軟土較深等優(yōu)點(diǎn)。

　　參考文獻(xiàn):

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