水泥攪拌樁復(fù)合地基在高層建筑加固中的應(yīng)用

　　水泥攪拌樁適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土和含水量較高且地基承載力標準值不大于120kPa的粘性土等地基，本文通過工程實例，探討了在深厚軟土地區(qū)建造高層建筑采用水泥攪拌樁復(fù)合地基作基礎(chǔ)地基加固的適用性和可行性。

　　《建筑機械化》(月刊)創(chuàng)刊于1980年，由中華人民共和國建設(shè)部主管，中國建筑科學研究院建筑機械化研究分院主辦，是中國質(zhì)量協(xié)會工程機械分會、中國工程機械行業(yè)協(xié)會用戶工作委員會會刊，國內(nèi)外公開發(fā)行，是介紹工程機械、建設(shè)機械、機械化施工及行業(yè)信息的綜合性科技期刊，是國內(nèi)同類刊物中創(chuàng)刊時間早、發(fā)行范圍廣、實用性強、影響力大的權(quán)威性雜志。

　　1引言

　　水泥攪拌樁是以水泥作為固化劑，通過深層攪拌機械，在地基深處將軟土與水泥漿強制拌和，使噴入軟土中的固化劑與軟土充分拌合在一起，由固化劑和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理-化學作用，形成抗壓強度比天然土強度高得多，并具有整體性、水穩(wěn)性的水泥加固土樁柱體，由若干根這類加固土樁柱體和樁間土構(gòu)成復(fù)合地基，共同承擔上部荷載。

　　與剛性樁相比，水泥攪拌樁的樁身強度可與樁的承載力相協(xié)調(diào)，樁身強度可充分發(fā)揮，具有比較經(jīng)濟的特點。同時，水泥攪拌樁還具有施工工期短、適用范圍廣、對周圍環(huán)境影響小等優(yōu)點。

　　2工程概況

　　工程場地位于沖海積平原Ⅰ級階地上，地形平坦開闊，一般高程5.2～5.8m，該場地在50年代為水塘，后經(jīng)人工回填而成，場地水文地質(zhì)條件較為復(fù)雜，地下水類型為潛水型，地下水主要受大氣降水、地表水補給影響。該工程主體為四層框架結(jié)構(gòu)，建筑面積1000m2。考慮到本場地地質(zhì)情況、工程造價及地基加固實施的可靠性，通過多方案比較，確定采用水泥攪拌樁加固軟土地基。場地內(nèi)分布的土層自上而下為：①雜填土：厚度2.20~2.40米;②粘土：厚度1.50~1.70米;③淤泥：厚度4.50~6.00米;④粗砂：厚度2.7~4.50米;⑤粉質(zhì)粘土：厚度3.70~5.30米;⑥中粗砂：厚度2.0~3.00米;⑦殘積砂質(zhì)粘性土：厚度1.1~1.80米。為確保工程加固成功，在設(shè)計施工前到現(xiàn)場取出原狀土，進行室內(nèi)無側(cè)限抗壓強度試驗，水泥摻合量分別為10%、15%、20%三種，齡期為3天、7天、14天、28天。當水泥摻合量為10%時，其28天無側(cè)限抗壓強度僅為qu=375kPa，遠不能滿足設(shè)計要求;當摻合量增加到20%時，其28天無側(cè)限抗壓強度qu=1150kPa，基本能滿足設(shè)計要求。故設(shè)計中攪拌樁水泥摻合量采用20%。

　　3設(shè)計計算

　　根據(jù)試配結(jié)果，設(shè)計采用42.5R硅酸鹽水泥，水泥摻入比為20%，水灰比為0.55。

　　3.1單樁承載力標準值計算

　　根據(jù)該地區(qū)相似工程水泥攪拌樁施工參數(shù)，該場地水泥攪拌樁的樁徑為φ550，攪拌樁施工樁長約16.0m,樁端持力層為粉質(zhì)粘土。由于攪拌樁較長，故水泥攪拌樁承載力由樁身強度控制：，式中：室內(nèi)水泥土立方體無側(cè)限抗壓強度平均值，取;η--強度折減系數(shù)，取0.35~0.50;AP-樁身截面積(m2);根據(jù)上述計算結(jié)果，取水泥攪拌樁單樁承載力標準值為125KN。

　　3.2復(fù)合地基承載力標準值計算：經(jīng)反復(fù)試算，取復(fù)合地基的水泥攪拌樁置換率為23.75%。

　　3.3樁數(shù)計算及樁位平面布置：

　　⑴A軸線基礎(chǔ)下地基處理。基礎(chǔ)底面積:SA=25.5×3.5=89.25m2。應(yīng)布水泥攪拌樁樁數(shù):nA=SA.m/Ap=89.25×0.2375/0.2375=89根,實際布樁90根，滿足要求。

　　⑵B軸線基礎(chǔ)下的地基處理。基礎(chǔ)底面積:SB=25.5×3.1=79.05m2。應(yīng)布水泥攪拌樁樁數(shù):nB=79.05×0.2375/0.2375=79根,實際布樁78根，滿足設(shè)計要求。

　　⑶C軸線基礎(chǔ)下的地基處理。基礎(chǔ)底面積:Sc=2.2×25.5=56.1m2應(yīng)布水泥攪拌樁樁數(shù):nc=Sc.m/Ap=56根，實際布樁56根，滿足設(shè)計要求。通過以上計算得出：水泥攪拌樁的總樁數(shù)為224根。

　　4質(zhì)量檢測及工程效果

　　本工程為4層框架建筑，總樁數(shù)為224根，為檢驗施工結(jié)束后樁的質(zhì)量，按國家規(guī)范進行靜載荷試壓、輕便觸探(N10)試驗及抽芯檢驗。

　　4.1質(zhì)量檢測

　　1靜荷載試壓

　　本工程對3根復(fù)合地基樁進行靜載荷試驗，試驗壓板面積為1.0m×1.0m，壓板底面高程與基礎(chǔ)底面設(shè)計高程相同，最大試驗荷載加至270kN，各試驗點在最大荷載作用下壓板總沉降分別為4.32mm、6.59mm、5.17mm，測得3點復(fù)合地基承載力基本值為263kPa、233kPa、248kPa，滿足設(shè)計要求。

　　2輕便觸探(Nl0)試驗

　　本工程采用輕便觸探(N10)，按規(guī)范對攪拌樁隨機抽查，檢查的重點放在樁長上部4m范圍內(nèi);共計檢測15根樁，根據(jù)輕便觸探(N10)檢測結(jié)果，參照《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》JGJ79—91，本工程7天齡期攪拌樁的擊數(shù)為85～89擊，大于天然地基擊數(shù)N10的1倍以上，說明攪拌樁樁身強度滿足設(shè)計要求。

　　3抽芯試驗

　　抽檢結(jié)果表明，各樁體攪拌較均勻，噴灰量達到設(shè)計要求，樁體堅硬，但局部樁體抽芯取樣進行抗壓強度試驗時，樁身強度自上而下不是很均勻，主要原因是樁體埋深范圍內(nèi)分布的土層巖性、物理力學性質(zhì)及有機質(zhì)量有一定的差異，其樁身強度自上而下存在一定的不均勻性。抽芯試塊共18組，抽芯檢驗試塊的無側(cè)限抗壓強度qu的變化幅度在0.51～1.97MPa，從樁所處土層情況看，在粗砂層處抽芯的試塊強度最高，雜填土、淤泥質(zhì)土處次之，淤泥層處強度最低，參照YBJ225—91《軟土地基深層攪拌加固法技術(shù)規(guī)程》，所檢測樁4m范圍內(nèi)的qu>500KPa，抽芯試驗結(jié)果基本滿足設(shè)計要求。

　　4.2工程效果

　　工程實踐表明，采用水泥攪拌樁復(fù)合地基加固高層建筑的地基軟土，在提高地基土的承載力及減少地基變形上均能滿足設(shè)計及有關(guān)規(guī)范要求，達到了地基處理目的。造價方面，采用水泥攪拌樁復(fù)合地基與一般樁基相比節(jié)省約30%的基礎(chǔ)造價，工期縮短約20%。

　　5結(jié)語

　　從本工程水泥攪拌樁復(fù)合地基的應(yīng)用可以得出如下結(jié)論：在深厚軟土地區(qū)建造高層建筑時，采用水泥攪拌樁復(fù)合地基作基礎(chǔ)地基加固，可以取得較好的加固效果及經(jīng)濟效果;在深厚軟土處地基處理，其加固深度只要滿足壓縮層厚度范圍即可，不必加固到好土層;在相同摻合量情況下水泥土的強度隨著土層的不同而不同，本工程粗砂部位水泥土強度最高，雜填土、淤泥質(zhì)土處次之，淤泥土處最低。

　　參考文獻:

　　[1]地基處理手冊(第二版)編寫委員會，地基處理手冊(第二版)，中國建筑工業(yè)出版社，2000。

　　[2]軟土地基深層攪拌加固法技術(shù)規(guī)程,YBJ225-91,1991

　　[3]建筑地基處理技術(shù)規(guī)范,JGJ79-91,1998