深层搅拌桩在软土地基处理中的应用

游海狮

[摘要]深层搅拌桩是软土地基处理中的一项比较适用技术,具有安全可靠、经济实用的优点。介绍深层搅拌桩的适用范围、计算方法,并对其技术要求、经济优势等进行分析,以期能在浅层地基处理中得到进一步的推广。

[关键词]深层搅拌 浅层地基 复合地基承载力

中图分类号:TU6文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)0910102-01

一、深层搅拌桩的适用范围及在浅层地基处理中的优势

该法适用的土质范围有:淤泥、淤泥质土、粉土和软粘土。它与桩基础及其它地基处理方法相比,具有振动小、噪音低的优点,且无环境污染、无需挖土,加固深度可达15m。从技术要求来看,该法施工简单,处理地基效果好,对周围建筑物影响小;从造价看,该法施工期短,造价低廉,其单方造价只有同体积钢筋混凝土桩造价的10%-15%左右,处理费用约占钢筋混凝土及其它桩型基础的1/3-2/3。如果采用425#普通硅酸盐水泥,选用掺入比qw=12%-15%,水泥土的强度可达到0.8-1.5Mpa。

水泥搅拌桩属于中等刚度桩,其刚度介于刚性桩与柔性桩之间,其承载性能与刚性桩相近,设计时不需设防护桩。在软土地基处理中这种方法优势明显,越来越被广大设计人员采纳,在里下河软土地基处理中已得到了广泛的应用,并取得了良好的经济效益和社会效益,也积累了一些设计与施工方面的经验。下面简介我公司检测的并已竣工的一幢采用深层搅拌桩工程的计算实例。

二、设计与计算实例

(一)工程概况及设计资料

该住宅楼为六层砖混结构,层高2.8m,总建筑面积为3014m2。该区第四纪地貌单元划分系苏北滨海海积平原,经地质勘察揭示的土层如下:1. 层素填土以粉土为主,软塑,含少量的建筑垃圾等杂物,层厚2.3-2.9m;2.层淤泥质粉土夹粉质粘土,褐黄-灰褐色,软塑,层厚3.6-4.3m,fk=70-75kPa。3.层粉砂,青灰色,饱和,稍密,层厚2.2-2.5m,fk=135-140kPa。4.层粉土夹粉砂,灰色,饱和,软塑-1可塑,层厚2.5-3.5m,fk=150kPa。5.层粉质粘土,灰褐色,软塑,层厚2m以上未钻透,fk=70-75kPa。根据地质报告以第三层粉砂层作为桩基持力层,采用桩径=600mm,桩长L=6000mm,以自然地面下0.4m为桩顶标高。

(二)单桩承载力和室内试块无侧限抗压强度的确定

单桩承载力按式(1)、式(2)确定,取其中较小值。

Nd=K·qu·Ap(1)

Nd= qS·Up·L+α·Ap·fk (2)

式中:Nd-单桩竖向承载力标准值,应通过现场单桩载荷试验确定;K强度折减系数,取0.35-050;qu-与搅拌桩桩身加固土配比相同的室内加固土试块(边长为70.7mm的立方体,也可采用边长为50mm的立方体)的无侧限抗压强度平均值;Ap-桩的截面积;qS-桩周长的平均摩擦力,对淤泥可取5-8Kpa,对淤泥质土可取8-12Kpa;Up-桩周长;L-桩长;α-桩端天然地基土的承蒙办折减系数,可取0.4-0.6;fk-桩端天然地基土的承载力标准值。

本工程采用桩长6m,桩径0.6m,桩的截面积Ap=0.283m2,桩截面周长Up=1.884m,桩端土的承载力折减系数α取0.5,强度折减系数人取0.35,桩周土的平均摩擦力qS取10kPa,桩端地基土的承载力标准值fk取135kPa。

代入(2)式求得单桩承载力:Nd=132.14kN。

将Nd代入(1)式,求出室内水泥土试块的无侧限抗压强度为:

Qu≥Nd/(K·Ap)=132.14/(0.35×0.283)=1334.7kPa

取现场需加固的软土进行室内试块试验,采用42.5级普通硅酸盐水泥,要求水泥土强度在1335kPa以上。选用水泥掺入量15%,水灰比0.6。经28天后,测得无侧限抗压强度qu=1350kPa。满足要求。

(三)纵横墙下基础的桩位布置及复合地基承载力的确定

中间承重墙计算的上部建筑荷载(士0.00m以上):N=216KN/m

纵墙计算的上部建筑荷载(士0.00m以上):N=128.5KN/m

设:墙下基础平台宽1.4m,埋深1.lm(见图1)。

基础及填土重:G=b·h·r=1.4×l.l×20=30.8kN

基础底面压力(横墙):pa=(N+G)/F=(2

16+30.8)/(1.4×1)=176.29KPa

横墙基础置换率:(桩中心距600mm×600mm)

M=(0.283×2)×(1.4×1.2)=0.337

基础底的压力(纵墙):pa=(128.5+30.8)

/1.4=113.8kPa

纵墙基础置换率:(中心距:600mm×800mm)

M=(0.283×2)/(1.4×1.6)=0.253

复合地基承载力:(横墙)

fsp=(m·Nd)/Ap+B(1-m)fk

=(0.337×l32.14)/0.283+0.5(1-0.337)×70

=157.35+23.2=180.5KPa

B为桩间土承载力折减系:

桩端为软土时取0.5-1.0;桩端为硬土时取B<0.5

fk为基础底面土层的天然地基承载力,本工程取70KPa

纵墙:fsp=(0.253×l32.14)/0.283+0.5(1-0.253)×70=118.13+

26.14=l44.3kPa

横墙:fsp=180.5kPa>l76.29kPa

纵墙:fsp=144.3kPa>ll3.8kPa

本深层搅拌桩工程施工结束后,我公司分别进行了轻便触探和静载荷试验,结果均满足设计及规定要求。

三、结语

1.深层搅拌有其独特的技术优势和经济性,但使用时应注意其适用性,对于粉喷桩,表层含水量不足30%的应采取合理的施工措施。2.设计人员应根据本地经验,结合施工检测反馈的信息,不断完善设计参数取值。3.施工单位的管理水平及人员素质对施工质量至关重要。4.该方法可普遍适用于七层以下的工业与民用建筑的软土地基加固,特点是材料简单、造价低廉且不需要粗细骨料,只需用水泥作固化料,掺灰比一般控制在12%-15%。5.大量的工程及试桩资料表明,桩长和桩身强度是承载力的决定因素。6.由于该方法在施工中没有大的噪音和污染,基坑开挖泥土量小,特别适用于中小城镇及施工场地狭小的建筑物地基加固。

参考文献:

[1]JGJ79-91,建筑地基处理技术规范[S].