夯实水泥土桩复合地基桩位布置方式的选取

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1、夯实水泥土桩复合地基桩位布置方式的选取勘察四所(中国兵器工业北方勘察设计研究院有限公司)摘要：采用两种不同的布桩方式对独立基础进行了布桩，介绍了两种布桩方式的具体计算过程，根据置换率、单桩处理面积指标对两种布桩方式进行了比较分析，并且应用王长科版地基沉降计算软件对两种布桩方式下基础沉降量进行了计算比较。分析结果表明，采用按间距布桩原则，不但可以保证平均面积置换率达到设计标准，而且单根桩的处理面积也可以满足设计要求且分布均匀，可有效避免单桩复合地基静载荷试验检测结果不合格的情况；按面积布桩单独基础沉降量较大，相邻基础沉降

2、差超出规范允许值。关键词：夯实水泥土桩；布桩方式；置换率；沉降差0引言夯实水泥土桩复合地基桩位布置的方式有两种，一种是按照面积置换率确定桩数，根据计算出的桩数结合基础尺寸确定桩间距进行布桩(以下简称按面积布桩)；另一种是根据计算出的置换率确定单根桩的置换面积，依据等效面积原则确定布桩间距(以下简称按间距布桩)。工程界许多学者在上述两种布桩方式的选取上存在很大分歧，相关规范中关于应该采用何种布桩方式也无明确规定，因此有必要对此问题进行更深一步的研究。1两种布桩方式的具体计算过程为了更加直观表示出按面积布桩与按间距布桩的差

3、别，以具体实例进行说明。某建筑物地上4层，采用现浇钢筋混凝土框架机构，基础形式为柱下独立基础，基底埋深2m，基础持力层为粉质粘土①层；现场土质情况为粉质黏土①层，黄褐色，可塑，局部分布有粗砂①1层；粉质黏土②层，黄褐色，可塑~硬塑，工程性质一般；粗砂③层，灰白色，稍湿，稍密~中密，分布有有粉质黏土③1层；粉质黏土④层，黄褐色，可塑，局部软塑，工程性质一般，局部分布有粗砂④1层；粗砂⑤层，灰白色，稍湿，密实，工程性质较好，局部分布有粉质黏土⑤1层。具体参数如表1所示：根据设计要求，综合考虑建筑场地地层特点、环境因素，经对

4、比、分析论证，地基加固采用挤密夯扩水泥土桩复合地基，处理后复合地基承载力特征值大于220kPa。经分析计算，选择粉砂③层作为桩端持力层，有效桩长6.0m，成孔直径400mm，单桩承载力取为130kN，计算面积置换率12.50%。表1土层物理力学性质指标地层编号地层名称层厚(m)重度(kN/m3)压缩模量Es1-2(MPa)承载力特征值(kPa)侧阻力特征值qs(kPa)端阻力特征值qp(kPa)①粉质黏土0.7~4.118.76.711015①1粗砂13*15020②粉质黏土2.7~5.419.67.914020③粗砂

5、0.4~5.217*17025600③1粉质黏土20.07.8150④粉质黏土最大揭露9.619.87.9160④1粗砂20*200⑤粗砂最大揭露3.025*240⑤1粉质黏土19.98.6180注：带“*”的砂土层压缩模量根据标贯及经验确定。图2按面积布桩图1.1按间距布桩选取其中一独立基础采用正方形布桩，基础尺寸3.7m×3.7m，根据《水泥土桩复合地基技术规程》(BD13(J)39-2003)[1]中式4.1.8-2计算桩中心距离：(1)sd——桩中心距离；m——面积置换率；D——桩体直径。经计算得桩中心距sd=

6、1.002m，实际布桩时桩中心距取为1m，布桩如图1所示：图1按间距布桩图1.2按面积布桩根据面积置换率的定义，先计算出基础范围内桩的断面面积之和，从而确定基础范围内需要布桩的数量[2]，可按照式2进行计算：(2)n——布桩数量；A——基础面积；Ap——单根桩的横截面面积。经计算n=13.6，基础范围内布桩数量取14根，布桩如图2所示：2两种布桩方式的评价分析2.1置换作用分析以上两种布桩方式的特征统计列于表2中：表2两种布桩方式对比分析表评价项目按面积布桩按间距布桩布桩数量/根总数32(基础内14)总数36(基础内1

7、6)基础内平均面积置换率12.84%14.67%注：平均面积置换率等于基础内桩的断面面积之和与基础面积之比[3]。从以上两种布桩方式可以看出：(1)按间距布桩总数36根，基础范围内布桩16根；按面积布桩总数32根，基础范围内布桩14根，按面积布桩桩数较按间距布桩桩数少；(2)两种布桩方式基础内平均面积置换率均大于12.5%，其中按间距布桩平均面积置换率较大，其值为14.67%；(3)图2中13#、14#、19#、20#桩包围范围可以看成一根桩所处理的复合地基面积，大小为1m2，单根桩的置换率为0.1256/1=12.5

8、6%，满足设计要求；但是18#、19#、24#、25#桩包围面积大于1m2，可以认为该范围内复合地基土体并未得到有效的置换处理，此范围内单根桩的置换率[4]为0.1256/(1+1.5)×1×0.5=10.05%，小于设计值12.50%，在进行单桩复合地基静载荷试验时，会对检测结果产生不利的影响，但如图1所示的按间距布桩则不会出现