水泥攪拌樁復合地基在高層建筑加固中的應用

　　水泥攪拌樁適用于處理淤泥、淤泥質土、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建造高層建筑采用水泥攪拌樁復合地基作基礎地基加固的適用性和可行性。

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

　　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成復合地基，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調，樁身強度可充分發揮，具有比較經濟的特點。同時，水泥攪拌樁還具有施工工期短、適用范圍廣、對周圍環境影響小等優點。

　　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，后經人工回填而成，場地水文地質條件較為復雜，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構，建筑面積1000m2。考慮到本場地地質情況、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殘積砂質粘性土：厚度1.1~1.80米。為確保工程加固成功，在設計施工前到現場取出原狀土，進行室內無側限抗壓強度試驗，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天無側限抗壓強度僅為qu=375kPa，遠不能滿足設計要求;當摻合量增加到20%時，其28天無側限抗壓強度qu=1150kPa，基本能滿足設計要求。故設計中攪拌樁水泥摻合量采用20%。

　　3設計計算

　　根據試配結果，設計采用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

　　根據該地區相似工程水泥攪拌樁施工參數，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：室內水泥土立方體無側限抗壓強度平均值，取;η--強度折減系數，取0.35~0.50;AP-樁身截面積(m2);根據上述計算結果，取水泥攪拌樁單樁承載力標準值為125KN。

　　3.2復合地基承載力標準值計算：經反復試算，取復合地基的水泥攪拌樁置換率為23.75%。

　　3.3樁數計算及樁位平面布置：

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

　　⑵B軸線基礎下的地基處理。基礎底面積:SB=25.5×3.1=79.05m2。應布水泥攪拌樁樁數:nB=79.05×0.2375/0.2375=79根,實際布樁78根，滿足設計要求。

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

　　4質量檢測及工程效果

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

　　4.1質量檢測

　　1靜荷載試壓

　　本工程對3根復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底面設計高程相同，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點復合地基承載力基本值為263kPa、233kPa、248kPa，滿足設計要求。

　　2輕便觸探(Nl0)試驗

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

　　3抽芯試驗

　　抽檢結果表明，各樁體攪拌較均勻，噴灰量達到設計要求，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分布的土層巖性、物理力學性質及有機質量有一定的差異，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規程》，所檢測樁4m范圍內的qu>500KPa，抽芯試驗結果基本滿足設計要求。

　　4.2工程效果

　　工程實踐表明，采用水泥攪拌樁復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計及有關規范要求，達到了地基處理目的。造價方面，采用水泥攪拌樁復合地基與一般樁基相比節省約30%的基礎造價，工期縮短約20%。

　　5結語

　　從本工程水泥攪拌樁復合地基的應用可以得出如下結論：在深厚軟土地區建造高層建筑時，采用水泥攪拌樁復合地基作基礎地基加固，可以取得較好的加固效果及經濟效果;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)，中國建筑工業出版社，2000。

　　[2]軟土地基深層攪拌加固法技術規程,YBJ225-91,1991

　　[3]建筑地基處理技術規范,JGJ79-91,1998