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1、124科技研究城市道桥与防洪2007年6月第6期水泥搅拌桩的设计计算梁晨(北京市市政工程设计研究总院,北京市100045)摘要:探讨现行规范中关于水泥搅拌桩在计算方法中存在的问题,并分析其原因,根据经验提出在设计阶段应注意的问题和改进意见。关键词:水泥搅拌桩;复合地基承载力;沉降量中图分类号:U416.1文献标识码:A文章编号:1009-7716(2007)06-0124-04得到,两者取小值。0前言dRk=ηfcu,kAp(1)d=Σq在软基处理中,根据施工方法的不同,可将搅Rksiupli+αApqp(2)式中:Rd拌桩分为水泥浆搅
2、拌法(深层搅拌桩)和粉体喷射k——搅拌桩单桩竖向承载力设计值(kN);法搅拌法(粉喷桩)两种。两者统称水泥搅拌桩,其fcu,k——与桩身加固土配合比相同的室内加加固原理是一致的,即:利用专业机械将水泥浆液固土试块(边长为70.7mm或50mm或水泥粉体材料注入土层中,通过搅拌叶片使水立方体)的无侧限抗压强度平均值泥材料与软土搅拌混合在一起,从而使水泥固化(kPa);剂与土体发生一系列的物理和化学反应,使软土η——强度折减系数,可取0.35～0.5;硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥土qsi——桩周各层土的侧摩阻力(kPa);桩。由
3、于该法具有费用低、施工噪声小、无环境污up——桩的周长(m);染等优点,在我国的南方地区得到广泛应用。但在li——桩在各土层中的长度(m);工程实践中,该法也出现不少问题,主要表现在施up——桩端天然地基土的承载力标准值工期间沉降量和工后沉降较大,承载力偏低等现(kPa);象。其原因之一是由于设计人员对深层搅拌桩的α——桩端天然地基承载力折减系数,可取特点缺乏足够的认识,再加上现行的地基处理规0.4～0.6;2范(如《软土地基深层搅拌加固法技术规程》Ap——桩的截面(m)。YBJ225-91,《公路软土地基路堤设计与施工技术在式(2)的
4、计算中,当桩长大于有效桩长时,规范》JTJ017-96《,地基处理手册》等),在表述上单桩竖向承载力标准值仅计算有效桩长部分的摩存在着一些缺陷,导致盲目设计,从而给工程带来阻力。许多事故。本文就目前规范中有关深层搅拌桩计1.2确定复合地基承载力算方法中存在的问题进行分析,并结合工程实例水泥搅拌桩复合地基承载力的标准值可通过提出建议和解决方法。现场复合地基载荷试验确定,也可以根据置换率m按式(3)计算:1水泥搅拌桩的常规设计方法mRdfsp,k=k+β(1-m)fs,k(3)Ap水泥搅拌桩的常规设计步骤:首先根据场地式中:fsp,k——搅
5、拌桩复合地基承载力标准值工程地质条件确定单桩竖向承载力,再根据复合(kPa);地基承载力的要求,确定置换率、桩数,然后布fs,k——桩间土承载力标准值(kPa);桩,最后进行必要的验算。计算内容为:复合地基β——桩间土承载力折减系数,根据规范,当承载力的验算、下卧层的强度验算、地基的沉降变桩端土为软土时,可取0.5～1.0;当桩形验算三个部分。端土为硬土时,可取0.1～0.4;当不考1.1确定单桩竖向承载力虑桩间土作用时,β=0。单桩竖向承载力标准值按公式(1)、(2)计算1.3确定桩数并布桩收稿日期:2006-12-08水泥搅拌桩桩数
6、由式(4)计算确定:作者简介:梁晨(1965-),男,北京人,高级工程师,从事道路mAn=(4)交通设计工作。Ap2007年6月第6期城市道桥与防洪科技研究125式中:n为桩数;A为上部结构基础底面积式中:△Psi——桩端下未加固土层第i层复合土2体上附加应力增量(kPa);(m)。水泥搅拌桩的布置应根据基础类型确定,一Hi——桩端下未加固土层第i层复合土层般采用正方形或等边三角形布桩,由面积置换率的厚度(m);算出桩间距,一般在基础范围内布桩,条件许可时Esi——桩端下未加固土层第i层复合土体宜在基础外缘加两排护桩。的压缩模量(kPa
7、)。1.4下卧层地基强度验算2现行计算方法中存在的问题当设计的搅拌桩置换率较大(一般m>20%),且不是单排桩时,应将搅拌群桩和桩间土视为一2.1复合地基承载力个假想实体基础,用式(5)进行下卧层地基强度验在公式(1)中需要使用参数fcu,(k与桩身加固算:土配合比相同的室内加固土试块的无侧限抗压强p=fsp,kA+G-Asqs-f(sA-A1)≤f(5)度平均值)。试块在室内试验过程中,由于周围环bzA1境温度、试块侧限压力状态、含水量都与桩本身在式中:pb——假想的实体基础底面平均竖向压力实际软土中不一样,因此其得出的结果并非真实设
8、计值(kPa);的工程效果。各地经验表明,目前室内试验值与实2A——基础底面积(m);际值相比,结果尚无标准。主要是受到地质、材G——假想实体基础自重(kN);料、施工工艺和试验条件等因素的影响。一般设计2
