水泥搅拌桩复合地基计算的参数取值

摘 要：对水泥土搅拌桩复合地基竖向承载力计算公式中几个参数取值的一些经验总结。

关键词：水泥搅拌桩，承载力计算参数，经验取值 1、概述

作为软土地基加固处理的其中一种方法，水泥土搅拌桩已被广泛应用于各种水利工程的软弱地基加固处理中。如水闸、船闸、泵站、挡土墙等水工建筑物的设计施工中，遇到淤泥或淤泥质土软弱基础时均可采用散体柱式、壁式、格栅式等型式布置的水泥搅拌桩进行加固，形成复合地基，以达到增加软土地基承载力、减少建筑物沉降量的效果。水泥搅拌桩有着费用低、施工简易、无环境污染等优点，在佛山地区应用十分广泛。一般的水泥土搅拌桩复合地基设计中，常采用《建筑地基处理技术规范》建议的面积和经验公式为： 。

——复合地基的承载力标准值； ——面积置换率；

——桩间土天然承载力标准值； ——桩间土承载力折减系数；

——单桩竖向承载力标准值，可按以下二式计算，取其中的较小值：

以桩身强度控制：

以桩端阻力和桩周摩阻力控制：

——试块的无侧限抗压强度； ——强度折减系数；

——桩端天然地基土的承载力折减系数。

水泥搅拌桩事实上是水泥颗粒和原状土颗粒间形成的松散胶结体，是一种半柔性半刚性的桩体，属于桩体与桩周土共同形成的复合地基。水泥搅拌桩刚度不高，更多的是以扩散的形式传递上部荷载。因此，在复合地基竖向承载力计算公式中相关参数取值，除按公式中的取值范围外，还需靠经验并结合工程实际选取。 2、m取值

m值是指水泥搅拌桩的面积置换率，一般来说m值越大，地基承载力越高。工程设计中m的取值一般在10%～20%。

水泥搅拌桩基础为复合地基，其承载力与单桩的发挥截然不同。在不改变单桩截面积的情况下，随着m值的增大，桩数量需增加，桩距减小。但当桩距小于2倍桩径时，可能产生群桩效应，在桩周及桩端发生附加应力的重叠，桩身受到的负摩阻力而产生的沉降及下卧层土体沉降量必将加大，进而导致地基整体沉降量加大。因此，在增加竖向承载力及沉降控制方面考虑，散体布置搅拌桩的效果要比格构布置（壁式、格栅式）的好。但对于有水平荷载及防渗要求的地基，则采用格构式的布置方式较为合理。 3、β取值

β值的引入是为了考虑水泥搅拌桩复合地基的变形协调，它的取值与桩间土和桩端土的性质、桩身强度和承载力、养护龄期等因素

有关。计算公式中，桩间土承载力折减系数β的取值考虑了桩端土层软硬程度对桩间土承载力发挥的影响。这是从桩的沉降概念或桩与土之间的相对变形角度考虑β取值的，因为只有桩下沉后桩间土才能发挥作用。

另外对于桩端为软土的水泥土搅拌桩复合地基，允许沉降量就由桩身压缩变形及桩端下卧层压缩变形两部分组成。若水泥土搅拌桩为短桩（桩长l<8m），桩长范围内桩身应力较大，桩土接触面出现相对滑移，下卧层变形量也较大。因此，在上部荷载作用下，桩间土能够承受较大的荷载，桩间土承载力折减系数β值自然较高。 因此我们可以判别，桩间土较好、桩端土较弱、桩身强度较低或桩长较短的，β可取高值；反之，则取低值。据经验，桩端土为软土时，β值一般取0.6～0.8；桩端土为硬土时，一般取0.2～0.4。 4、桩身抗压强度取值

按照《建筑地基处理技术规范》（jgj79-2002）的规定，水泥搅拌桩设计前应进行拟处理土的室内配比试验。针对现场拟处理的最弱层软土的性质，选择合适的固化剂、外掺剂及其掺量，为设计提供各种龄期、各种配合比的强度参数。对竖向承载的水泥土强度宜取90d龄期试块的立方体抗压强度平均值。因此，在工程初步设计的地质勘察阶段，应对拟处理软弱土层进行至少三个不同掺量的水泥配合比试验。一般采用边长为70.7mm的立方体试件进行试压。 在地质勘察中无取土试验数据的，可根据经验取值。根据佛山地区的工程经验，拟处理土层为2～4击的淤泥质土，42.5r水泥掺量

约为17%时，水泥搅拌桩的90d桩身无侧限抗压强度标准值约为0.9～1.3mpa。

根据试验室提供的试验数据及相关文献的经验显示，不同龄期的水泥土抗压强度间大致呈线性关系。当试验或检测龄期未达所需天数时，可采用以下经验公式进行换算：，，。 5、η与α取值

η折减系数是一个对搅拌桩桩身施工质量的校正系数。从室内试验强度与实际加固强度数值的经验分析，对于喷粉干法施工的搅拌桩，η一般可取0.2～0.28；对于喷浆湿法施工的搅拌桩，η一般可取0.25～0.33。

α折减系数则是对搅拌桩桩端施工质量和地质条件的校正系数，一般取0.4～0.6。对较深厚软弱地基采用水泥搅拌桩处理的佛山地区工程，在桩长选取较为合理的情况下，一般单桩承载力取值以公式计算结果（较小值）控制，因此对α取值研究的意义不大。 6、桩长l取值

由于常用施工设备、施工工艺和成桩效果等因素等控制，干法施工的粉喷桩的设计桩长一般不大于15.0米，湿法施工的深层搅拌桩的设计桩长一般不大于20.0米。搅拌桩桩长的选取，应以公式计算所得的单桩承载力及复合地基承载力满足上部构筑物要求为标准。从计算公式可看出，桩长只是为计算桩周摩阻力而存在的参数。但并非桩长越长，地基承载力就越高，因为同时还有另一个因素桩身强度的控制，计算公式中仅取其两者的小值。因此不难理解，

当这两计算数据越接近时，桩长的取值越为合理，此桩长可称为理论有效桩长。但是，当设计桩长大于有效桩长时，搅拌桩的沉降、轴力及桩周摩阻力绝大部分都发生在有效桩长以上，此时产生的桩底端阻力已非常小。因此我们可以作出修正，当时，计算所得的桩长l值应为理论有效桩长，也就是最优化的设计桩长。 在工程设计中， 如果桩长经计算能满足地基承载力的要求，但并未穿过软土层进入持力层， 应作详细分析。因为经处理过的复合土体在加载固结初期的压缩量会减少得很多；但桩端以下部分仍存在着下卧软弱土层，排水通道不畅导致排水很慢，土体固结速度也将很慢，因而会造成初期沉降量不大、但最终的沉降量较大的不利情况，该引起重视。因此在实际工程设计中，出于尽量减少上部构筑物沉降的考虑，水泥搅拌桩一般需穿过软弱土层进入持力层不小于0.5米，但总桩长仍不宜大于20米。 7、结语

水泥土搅拌桩复合地基在佛山地区水利工程中的应用较为广泛，但其竖向承载力计算一般仍停留在经验控制水平上。本文也仅对其计算公式中的m、β、η、α、和l此六项参数进行了简单的经验总结。希望广大设计、施工、试验及科研人员提供更精确的参数总结经验或其他计算模型公式。 参考文献

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