水泥土搅拌桩在三民岛穿堤涵管工程中的应用

蔡建旺

(广州市水务规划勘测设计研究院，广东，广州 510640)



水泥土搅拌桩在三民岛穿堤涵管工程中的应用

蔡建旺

(广州市水务规划勘测设计研究院，广东，广州 510640)

结合水泥土搅拌桩在三民岛外江堤防穿堤涵管工程中的应用，介绍了水泥土搅拌桩的桩位布置、计算、技术指标及工后的检测，以供同类及相关工程应用参考。

水泥土搅拌桩；施工技术；检测结果换算；软土地基

1 概述

三民岛位于广州市南沙地区洪奇门水道出口，距入海口仅6.5 km，面积12.88 km2。

三民岛外江堤防工程穿堤涵管基础的设计采用Φ550水泥土搅拌桩，间距1.0 m×1.0 m，桩长10 m。断面图设计及基础处理布置，详见图1。

图1 穿堤涵结构布置示意

三民岛地处珠江三角洲南边缘，为海陆交互相沉积滩地，属珠江三角洲冲积平原地貌。堤基沿线岩土可分六层，自上而下依次为：①人工填土、②淤泥、③淤泥夹砂、④含泥粉细砂、⑤淤泥、⑥花斑粘土、⑦含泥中细砂、⑧全风化土。

土层的主要物理力学指标值见表1。

表1 土层主要物理力学指标值

2 水泥土搅拌桩的设计计算

1) 水泥土搅拌桩单桩承载力计算[1]

搅拌桩单桩承载力计算根据《建筑地基处理技术规范》JGJ 79—2002的公式(11.2.4-1)和公式(11.2.4-2)计算，承载力特征值取上两式中较小值。

Ra=ηfcuAp

式中fcu为与搅拌桩桩身水泥土配比相同的室内加固土试块在标准养护条件下90 d龄期的立方体抗压强度平均值，kPa；η为桩身强度折减系数，湿法可取0.25～0.33；up为桩的周长，m；Ap为桩端面积，m2；n为桩长范围内所划分的土层数；qsi为桩周第i层土的侧阻力特征值，kPa；li为桩长范围内第层土的厚度，m；qp为桩端地基土未经修正的承载力特征值，kPa；α为桩端天然地基土的承载力折减系数。

2) 水泥土搅拌桩复合地基承载力计算

搅拌桩复合地基承载力设计值按《建筑地基处理技术规范》JGJ 79 — 2002的公式(9.2.5)计算。

式中fspk为复合地基承载力特征值，kPa；m为面积置换率；β为桩间土承载力折减系数；fsk为处理后桩间土承载力特征值，kPa。

搅拌桩桩径取φ=550 ，桩长设为10 m，置换率m取为0.29。经计算得，单桩承载力Ra=80 kN，复合地基承载力fspk=100 kPa，可以满足地基承载力要求。

3) 水泥土搅拌桩复合地基沉降变形计算

竖向承载力搅拌桩复合地基的变形包括：搅拌桩复合地基土层的平均压缩变形s1与桩端下未加固的土层压缩变形s2，搅拌桩复合地基土层的平均压缩变形s1按照国家现行规范《建筑地基处理技术规范》JGJ 79—2002的公式(11.2.9-1) 及公式(11.2.9-2)计算：

Esp=mEp+(1-m)Es

1.2 当系统发生非金属性短路接地时，即高电阻、电弧、树障等单相接地。如A相发生接地，则UAN的电压比正常相电压要低，其余两相UBN和UCN为58～100V，电压互感器开口三角处两端有约70V电压，达到绝缘检查继电器起动值，发出接地信号并报警。

式中pz为搅拌桩符复合土层顶面的附加压力值，kPa；pzl为搅拌桩符复合土层底面的附加压力值，kPa；Esp为搅拌桩符复合土层的压缩模量，kPa；Ep为搅拌桩的压缩模量，kPa；Es为桩间土的压缩模量，kPa。

s2根据《建筑地基基础设计规范》GB 50007 — 2002的公式(11.2.9-1)计算：

经计算，总的沉降量约为8 cm。故采用水泥土搅拌桩处理后的地基沉降量很小，是满足设计要求的。

3 水泥土搅拌桩的技术指标

1) 采用桩径Φ 550搅拌桩；桩底除设计特别要求外应穿过淤泥层进入含泥粉砂0.5 m。

2) 要求桩身28 d龄期无侧限抗压强度不小于0.9 MPa。水泥采用PO 42.5级，水灰比采用0.45～0.5，掺加3%水泥体积的石膏粉。搅拌桩施工前，先在工地适当位置做6根试桩，通过试桩取得水泥土的重度、相对密实度、无侧限抗压强度、抗剪强度和变形模量等指标以及钻机转速、提升速度和喷浆压力等施工参数，并最终确定每延米桩长水泥用量。

3) 水泥土搅拌桩底垂直度偏差不得超过1%，桩位布置偏差不得大于20 mm，桩径偏差不得大于4%。停浆面应高出基础底面标高0.5 m，在基坑开挖时挖去(见图1)。

图1 水泥土搅拌桩施工现场

4 工程实施情况及质量检测情况

1) 钻芯法试验检测

根据现场工程桩施工情况，按照设计要求，现场进行了钻芯法试验检测，部分检测结果详见表2。

表2 钻芯法检测结果

2) 单桩竖向抗压静载试验检测

根据现场工程桩施工情况，按照设计要求，现场进行了单桩竖向抗压静载试验检测，部分检测结果详见下表3。

表3 单桩竖向抗压静载检测结果

经现场试验检测，桩身28 d龄期无侧限抗压强度大于0.9 MPa，满足设计要求；单桩竖向抗压静载荷试验的各试验桩的极限承载力为Qu≥160 kN，满足设计荷载要求。

5 结语

水泥土搅拌桩施工工艺简单，且施工时无震动、无噪音、无污染，一般不引起土体隆起或侧面挤压，对环境的适应性强。在软土地基特别是淤泥、淤泥质土等含水量较高而地基承载力小的软土地基处理中，采用水泥土搅拌桩，可以大幅度提高其抗剪及抗压强度。对于在沿海软基上建设的闸坝、堤防、路基等，水泥土搅拌桩有着显著的应用价值。

在三民岛外江堤防穿堤涵管工程中设计采用水泥土搅拌桩，解决了在厚积淤泥施工困难的问题，能显著提高地基承载力，保证了建筑物安全和减少了工后的沉降，同时加快了施工的进度，节约了工程的投资，为类似工程提供了参考。

[1] 中华人民共和国建设部.建筑地基处理技术规范：JGJ 79—2002[S].2002.

(本文责任编辑 马克俊)

Application of Soil-cement Mixing Pile to Three People Wear Dike Culvert Engineering

CAI Jianwang

(Water Planning Survey Design Institute in Guangzhou City, Guangdong Province, Guangzhou 510640，China)

Combined with the application of cement mixing piles to the wear dike culvert engineering in Sanmin Island, the pile arrangement of the soil-cement mixing pile is introduced, and also are the calculation, technical indicators and after testing, which provides the reference for the similar and related engineering application.

soil-cement mixing pile；construction technology； test results conversion；soft soil foundation

2016-08-01;

2016-08-28

蔡建旺(1984)，男，本科，工程师，主要从事水利工程设计工作。

TU473.1

B

1008-0112(2016)09-0029-03