夯实水泥土桩的应用

□王 静 □王 文

（1安阳市河道管理处 2河南省豫北水利勘测设计院）

1 工程概况

汤阴树人学校位于安阳市汤阴县城绕城东路（与精忠路交叉口）。区位好、交通便利、位于城市功能区、紧邻汤阴县产业集聚区东部片区，是一所集小学、初中和幼儿园为一体的，新建寄宿制九年制教育综合学校。新校园建设规模为小学36个班，每班45人，合计学生1620人；初中30个班，每班50人，合计学生1500人。共计学生3120人。学校主要建筑包括教学实验楼、综合办公楼、学生公寓、餐厅及浴池、职工宿舍楼、活动中心及后勤用房等，以及300m跑道标准运动场和各类球场。学校建筑以多层建筑为主，建筑面积共计69837m2。其中教学实验楼、综合办公楼、学生餐厅为四层框架结构，学生公寓为五层砖混结构。本工程抗震设防为乙类，抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.20g，设计地震分组为第一组，场地类别为二类，特征周期0.35s，框架抗震等级为一级，抗震构造等级一级。本工程基础持力层位于第一层素填土单元，承载力特征值为faK=110kPa，采用天然地基不能满足设计要求，需要进行处理，根据现场土层情况，基础采用夯实水泥土桩进行处理，既经济又施工便捷。

2 工程地质条件

根据河南省豫北水利勘测设计院提供的《汤阴树人学校岩土工程勘察报告》，地质土层情况如下：第(1)层为素填土单元，层厚1.50～2.50m，平均厚度1.80m；第(2)层为黄色粉土单元，层厚2.20～4.00m，平均厚度3.10m；第(3)层为灰黑色粉质粘土单元，平均厚度4.10m；第(4)层为灰黄色粉土单元，厚度2.00～4.50m，平均厚度3.00m；第(5)层为黄色粉土单元，厚度2.50～4.50m，平均4.80m；第(6)、(7)层为灰黄色粉质粘土单元，平均厚度4.70m；第(8)层为黄褐色粉土单元，最大揭露厚度6.00m，未揭穿。

本场地土类型为中软场地土，场地类别为II类，该场地可不考虑地震液化影响。地下稳定水位埋深为3.90～4.20m（高程94.12～94.68m）之间，年变化幅度在 1.00～2.00m。

3 夯实水泥土桩的设计

3.1 水泥土桩简介

水泥土桩宜采用强度等级不低于32.50级的普通硅酸盐水泥，桩孔直径为300～600mm，桩间距为桩孔直径的2～4倍。桩孔内填料，应根据工程要求进行配比试验，水泥与土的体积配合比宜为1:5～1:8，适用于处理地下水位以上的粉土、素填土等地基。适用面很广，并且施工机械化程度高，检测方便，施工周期短，效率高。

3.2 复合地基承载力特征值计算

3.2.1 单桩竖向承载力特征值计算

桩截面面积：Ap=πd2/4=3.14×0.352/4=9.16×10-2m2

Ra=uΣqsikli+qpAp=62kN

3.2.2 桩间距的计算

复合地基承载力特征值根据设计要求取fspk=160kPa

根据建筑地基处理技术（JGJ79-2002）规范9.2.5条计算

fspk=mRa/Ap+β(1-m)fsk

式中：fspk—复合地基承载力特征值；m—面积置换率；Ra—单桩承载力特征值；Ap—桩的截面积；β—桩间土承载力折减系数，无经验时取0.75～0.90；fsk—处理后桩间土承载力特征值，无经验时可取天然地基承载力特征值。

反算出m=1.11×10-1

正方形布置：s=sqr（7.85×10-1/m）XD=920mm；

长方形布置：aXb≤Ap/m=0.86m2；

梅花形布置：s=sqr（9.07×10-1/m）XD=990mm；

本工程采用梅花形布桩，桩间距s=900mm。

3.2.3 复合地基承载力特征值复核

根据所选用的桩间距s=900mm

算出m=d2/de2=0.352/（1.05×0.90）2=1.37×10-1

将m=1.37×10-1代入

fspk=mRa/Ap+β(1-m)fsk=173kPa＞160kPa

满足设计要求。

3.3 布桩

根据计算结果，桩间距按照s=0.90m进行梅花形布置，施工必须保证图纸中要求的设计桩长(有效长度),桩径d=350mm,设计单桩竖向承载力特征值为Ra=62kN，桩长L=3400mm，桩顶面应铺设100～300mm厚的碎石垫层，最大粒径≤20mm，夯实水泥土桩复合地基承载力特征值应按现场复合地基载荷试验确定。

3.4 水泥土桩检测及施工要求

夯实水泥土桩施工选用螺旋钻，夯填桩孔时，选用机械夯实，混合料的压实系数≥0.93。土料中有机质含量不得超过5%，不得含有机土或膨胀土，使用时应过10～20mm的筛。土料与水泥应拌和均匀，水泥用量不得少于按配比确定的重量。

本工程夯实水泥土桩地基检验数量为总桩数的0.50%～10%，且不应少于3根。施工完成后的桩应进行桩身完整性检测、桩位及桩顶标高偏差检测，符合规范要求后方可进行上部结构施工。

4 结语

汤阴树人学校于2010年4月完成设计，同年5月开始施工，于2012年7月竣工验收，交付业主使用。从小区开始动工至交付使用，专人负责记录建筑物沉降观测数据，资料显示建筑物沉降量满足《建筑变形测量规程》的要求，说明采用水泥夯实土桩进行基础设计是符合该段场地地质情况的，是合理的选择。