水泥土搅拌桩在沙漠地区地基处理中的应用

张广斌 文家冲

（机械工业勘察设计研究院有限公司 陕西西安 710043）

水泥土搅拌桩在沙漠地区地基处理中的应用

张广斌 文家冲

（机械工业勘察设计研究院有限公司 陕西西安 710043）

以榆林地区某煤化工工厂水泥土搅拌桩复合地基为例，主要对处理后的复合地基进行了基桩桩身完整性检测、单桩抗压承载力检测和单桩复合地基承载力检测，从检测的角度论证沙漠地区采用水泥土搅拌桩复合地基进行地基处理的可行性，并提出几点沙漠地区施工水泥土搅拌桩的控制要点。

水泥土搅拌桩；沙漠；地基处理；检测

引言

随着煤化工行业的兴起，越来越多的企业以原料指向型为原则，将工厂建设在沙漠中，由于沙漠中建筑工程经验尚浅，各种地基处理以及基础方式都在摸索阶段，主要形式有钢筋混凝土钻孔灌注桩基础、CFG桩复合地基、强夯法以及水泥土搅拌桩复合地基等。本文以地处毛乌素沙漠南缘与黄土高原交界处的榆林地区某煤化工厂空分装置水泥土搅拌桩复合地基为工程实例，主要从检测角度论述沙漠地区该种地基处理方法的可行性。

1 加固机理

水泥土搅拌桩是利用水泥（或水泥砂浆）等材料作为固化剂通过特质的搅拌机械，就地将地基土和固化剂强制搅拌，使地基土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥加固土，从而提高地基土强度和增大变形模量。

2 适用条件

《建筑地基处理技术规范》（J79-2012）规定的水泥土搅拌桩适用范围为“正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、粘性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基”。该施工工艺具有施工效率高、成本低、施工占地面积小，无污染、无噪声、无震动，对临近建筑物影响很小等特点。

当地基土符合下列条件之一时，应慎用：

（1）天然含水量小于30%（黄土天然含水量小于25%）、大于70%；

（2）地下水pH值小于4；

（3）泥炭土、有机质土以及塑性指数大于25%的黏土。

3 工程概况及设计要求

空分装置预冷泵房占地面积约1615m2，采用水泥土搅拌桩进行地基处理。设计桩径500mm，根据地质勘察报告，场地地层起伏较大，设计桩长6～9m不等，桩端持力层为②层粉细砂桩间距1500mm，桩孔按正三角形布置。

设计要求单桩竖向承载力特征值不小于180kN，处理后的复合地基承载力特征值不小于200kPa。

4 场地工程地质条件

根据地质勘察报告，场地浅层工程地质条件简单描述如下：

①素填土 Q4ml：层厚 0.5～5.7m，层底高程 1126.99～1122.23m。浅黄～褐黄色，为新近回填，主要由粉细砂组成，局部为中砂，矿物成分以石英、长石为主，含云母，局部可见植物根系，分选较好，松散，稍湿。

②粉细砂 Q4eol：层厚 0.6～9.7m，层底高程 1125.37～1116.97m。浅黄～褐黄色，矿物成分以石英、长石为主，含云母，局部可见植物根系，分选好，松散～稍密，稍湿～湿。

③粉细砂Q4al：层厚2.1～9.5m，层底高程1121.28～1112.97m。黄褐色，矿物成分以石英、长石为主，含云母，局部为中砂，分选较好，中密，局部密实，湿～饱和。

5 检测情况

该场地水泥土搅拌桩桩体结构完整性采用低应变动力检测，另采用静载试验对单桩竖向承载力和复合地基承载力进行检测。现抽取其中4根单桩静载试验（编号为DS1～DS4）和4处单桩复合地基试验（编号为S1～S4）结果进行分析，8根桩均进行了低应变动力检测，确定其完整性种类。

5.1 低应变动力检测

8根检测桩的相关参数如表1。

表1 低应变检测桩参数表

由表1可见，8根检测桩的桩身波速介于1554～2200m/s之间，平均波速为1932m/s；桩身结构完整性类别为Ⅰ类或Ⅱ类。

3根Ⅱ类桩的低应变检测成果曲线如图1，Ⅱ类桩存在桩身缩径现象，根据地质勘察报告提供的标高数据，桩径部位大致位于①层素填土和②层粉细砂分层交界面处，类似情况也存在于整个场地的其它部分检测桩中，可见地质条件的变化对于施工质量有明显影响。因此，建议在施工过程中遇到土质分层界面，应该注意施工过程中的控制。

图1 低应变动力检测成果曲线图

5.2 静载试验

对4根单桩静载试验进行了分析，根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）附录Q规定，4根桩的单桩抗压承载力特征值均不小于180kN，满足设计要求。各检测桩单桩抗压承载力取值表见表2。

表2 单桩抗压承载力取值表

4处单桩复合地基承载力相关参数见表3。承压板采用圆形钢板，直径d=1575mm，面积为1.95m2，相当于单桩等效处理面积。4处静载试验在最大荷载400kPa时，均未达到破坏状态，根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）附录A的有关规定，复合地基承载力特征值均不小于200kPa，在 200kPa时沉降介于 2.69～3.91mm，相应“s/d”值介于 0.0017～0.0025。因此本场地复合地基承载力特征值不小于200kPa，满足设计要求。

表3 单桩复合地基承载力取值表

静载试验是根据设计要求进行的，并未能得出设计条件下本场地水泥土搅拌桩的极限承载力特征值。因此仅认为本场地水泥土搅拌桩单桩抗压承载力特征值和单桩复合地基承载力特征值能满足设计要求。

6 结语

以上工程实例，说明了水泥土搅拌桩应用于沙漠地区地基处理的技术是可行的，达到了预期的施工成本、质量和工期的要求。

在沙漠地区进行水泥土搅拌桩施工，应控制以下几点：

（1）对于地基处理的需求进行详细地质勘察，尽可能详细的查明拟建场地的工程地质条件；

（2）施工过程中，注意控制下沉和提升速度，尤其在土质分层交界面，以免出现桩身缩径现象；

（3）静载荷试验是检测地基处理后承载力的最可靠的方法，对于检测方应加强对于检测过程的控制；

（4）建议在沙漠地区进行水泥土搅拌桩复合地基处理前，预先进行试验，以便确定设计和施工相关参数。

[1]万广臣，朱琦.水泥土搅拌桩在铁路地基处理中的应用[J].铁道勘察，2012（01）：50～51.

[2]杜文义，蒙学礼.水泥土搅拌桩在高层建筑地基处理中的应用[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2010（11）：45～47.

TU753

A

1004-7344（2016）10-0173-02

2016-3-18

张广斌（1986-），男，助理工程师，本科，主要从事岩土工程测试工作。