夯實水泥土樁復合地基的應用

范鵬超

夯實水泥土樁法是將水泥和土按設計的比例拌合均勻，在孔內夯實至設計要求的密實度而形成的加固體，并與樁間土組成復合地基的地基處理方法。應按設計要求選用成孔工藝。擠土成孔可選用沉管、沖擊等方法;非擠土成孔可選用洛陽鏟、螺旋鉆等方法。夯實水泥土樁通過兩方面作用使地基強度提高:1)成孔或成樁夯實過程中擠密樁間土，使樁間土強度提高;2)水泥土樁本身夯實成樁，有較高強度。

近年來，夯實水泥土樁設計理論和作用機理日趨成熟，并且以其設備簡單、施工方便、成本低、工期短、樁體強度較高等優點，廣泛應用到各類地基處理。尤其在北方地區。但是大多應用于地基土強度要求提高和地基土層變形要求改變的多層和小高層建筑中，在高層住宅中很少應用。本工程就該地基處理方法在高層中的應用進行了分析總結，以便同類工程借鑒。

1 工程概述

1.1 工程概況

孝義市某青年創業服務中心地上18層，地下2層，現自然地面標高為747.50 m，±0.000 相當于絕對標高752.850 m，實樁頂標高－7.57 m，絕對標高745.28 m，均采用框剪結構，筏板基礎，由于天然地基不能滿足建筑物對地基強度的要求，采用夯實水泥土樁進行地基處理，樁數2536根。

1.2 工程地質條件

地基基礎設計等級為乙級，抗震設防類別為丙類;場地屬相對穩定場地，場地土類別為Ⅲ類;地下水及地基土對混凝土結構及鋼筋混凝土結構中的鋼筋均具有微腐蝕性;地層情況見表1。

表1 地基土分層概況及主要巖性特征

2 地基處理

2.1 施工處理設計要求

1)夯實水泥土樁成孔直徑400 mm，樁距1000 mm，正三角形布樁。有效樁長10.0 m，保護樁頭0.5 m。地基處理后的復合地基承載力特征值應不小于320 kPa。2)成孔方式為螺旋鉆成孔，樁孔中心偏差不應超過樁徑設計值的1/4，垂直度偏差不應大于1.5%，樁孔直徑不得小于設計樁徑。3)水泥為32.5級普通硅酸鹽水泥，水泥土體積比為1∶5。4)土料中有機質含量不得超過5%，不得含有凍土或膨脹土，混合料含水量應滿足土料的最優含水量ωop，其允許偏差不得大于±2%。土料與水泥應拌和均勻。5)夯填樁孔時，選用機械夯實。分段夯填時，混合料的壓實系數λc不應小于 0.93。

2.2 施工過程質量控制

2.2.1 施工準備

施工前總承包方應將場地挖至設計標高，做到“三通一平”，分包方組織設備進場，施工前做好各項準備工作，內容包括技術準備，施工現場準備，勞動組織準備和物資準備。

2.2.2 施工中應注意的關鍵問題

1)在成孔過程中要求嚴格控制孔位、孔徑和垂直度以及樁孔形態。2)混合料最優含水量通過室內試驗確定，嚴格按照配合比例配料，在接近最優含水量的情況下拌合成水泥土混合料，經機械粉碎均勻，顏色一致，現場以“手捏成團，落地開花”為宜。3)混合料制成后要及時填孔成樁，攪拌好的料存放時間超過2 h放棄使用。4)樁身壓實系數不應小于0.93，以輕便觸探N10≥40擊/30 cm為宜。5)填料前先夯擊孔底，聽到清脆聲音然后隨填料夯實，直至樁頂。

2.2.3 質量檢測及保證措施

1)成孔質量檢測:成孔過程必須嚴格監督檢查，經現場監理工程師見證后方可進行下道工序。2)混合料質量檢查:a.混合料所用水泥必須合格;b.檢查土粒徑及含有機物;c.檢查含水量是否達到最優含水量要求;d.檢查混合材料的攪拌均勻性。3)樁體質量檢測:采用輕便觸探按當天施工樁數的2%隨機抽檢，要求成樁2 h內錘擊數N10≥40擊/30 cm。4)質量要求樁位允許偏差:筏板不大于0.40D;樁徑:－20 mm;垂直度:不大于1.5%;土料粒徑:不大于20 mm。

3 處理效果檢測

依據JGJ 79-2002建筑地基處理技術規范水泥土樁地基竣工驗收時，承載力檢驗應采用單樁復合地基載荷試驗。檢測數量為總樁數的0.5%～1%，且每個單體工程不應少于3點。本工程完成15組單樁復合地基的靜載試驗的工作。1)試驗設備。試驗采用壓重平臺反力裝置，加載及反力系統由液壓千斤頂、組合鋼梁、承壓板、配重組成。由2000 kN的液壓千斤頂施加垂直荷載，用量程60 MPa精度0.4級的精密壓力表量測加載值。沉降觀測采用通常使用的基準梁、百分表觀測系統。試驗時在承壓板的兩個正交直徑方向對稱安置四個量程50 mm(精度0.01 mm)的百分表，百分表經萬能表架固定于兩根6.0 m長的工字鋼組成的基準梁上。2)加載方法。本次檢測采用單樁復合地基載荷試驗，面積為一根樁承擔的處理面積。壓板底面高程與基礎底面設計高程相同，壓板下設中粗砂找平層。加載采用慢速維持荷載法，即逐級加載，每級荷載達到相對穩定后加下一級荷載，直至達到最大加載值，然后分級卸荷至零。3)檢測結果。最大沉降量:15.65 mm，沉降量均在允許范圍之內，Q—S曲線看不出明顯的拐點，各組試驗加載到640 kPa，為設計要求承載力特征值的兩倍。根據檢驗結果確定本工程復合地基承載力特征值滿足設計要求。

4 結語

夯實水泥土樁對水電的需求量較小，而且夯實水泥土樁設備靈活，更易于展開交插作業，流水施工，能夠提高施工進度，縮短工期。根據設備能力，單機作業效率大約為20根/d～30根/d。夯實水泥土樁所用材料可就地取材，施工簡便易行，經濟合理，且能達到較高的地基承載力，相信在以后的施工中會受到越來越多的青睞。