水泥土攪拌樁在三民島穿堤涵管工程中的應用

蔡建旺

(廣州市水務規劃勘測設計研究院，廣東，廣州 510640)

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水泥土攪拌樁在三民島穿堤涵管工程中的應用

蔡建旺

(廣州市水務規劃勘測設計研究院，廣東，廣州 510640)

結合水泥土攪拌樁在三民島外江堤防穿堤涵管工程中的應用，介紹了水泥土攪拌樁的樁位布置、計算、技術指標及工后的檢測，以供同類及相關工程應用參考。

水泥土攪拌樁；施工技術；檢測結果換算；軟土地基

1 概述

三民島位于廣州市南沙地區洪奇門水道出口，距入海口僅6.5 km，面積12.88 km2。

三民島外江堤防工程穿堤涵管基礎的設計采用Φ550水泥土攪拌樁，間距1.0 m×1.0 m，樁長10 m。斷面圖設計及基礎處理布置，詳見圖1。

圖1 穿堤涵結構布置示意

三民島地處珠江三角洲南邊緣，為海陸交互相沉積灘地，屬珠江三角洲沖積平原地貌。堤基沿線巖土可分六層，自上而下依次為：①人工填土、②淤泥、③淤泥夾砂、④含泥粉細砂、⑤淤泥、⑥花斑粘土、⑦含泥中細砂、⑧全風化土。

土層的主要物理力學指標值見表1。

表1 土層主要物理力學指標值

2 水泥土攪拌樁的設計計算

1) 水泥土攪拌樁單樁承載力計算[1]

攪拌樁單樁承載力計算根據《建筑地基處理技術規范》JGJ 79—2002的公式(11.2.4-1)和公式(11.2.4-2)計算，承載力特征值取上兩式中較小值。

Ra=ηfcuAp

式中fcu為與攪拌樁樁身水泥土配比相同的室內加固土試塊在標準養護條件下90 d齡期的立方體抗壓強度平均值，kPa；η為樁身強度折減系數，濕法可取0.25～0.33；up為樁的周長，m；Ap為樁端面積，m2；n為樁長范圍內所劃分的土層數；qsi為樁周第i層土的側阻力特征值，kPa；li為樁長范圍內第層土的厚度，m；qp為樁端地基土未經修正的承載力特征值，kPa；α為樁端天然地基土的承載力折減系數。

2) 水泥土攪拌樁復合地基承載力計算

攪拌樁復合地基承載力設計值按《建筑地基處理技術規范》JGJ 79 — 2002的公式(9.2.5)計算。

式中fspk為復合地基承載力特征值，kPa；m為面積置換率；β為樁間土承載力折減系數；fsk為處理后樁間土承載力特征值，kPa。

攪拌樁樁徑取φ=550 ，樁長設為10 m，置換率m取為0.29。經計算得，單樁承載力Ra=80 kN，復合地基承載力fspk=100 kPa，可以滿足地基承載力要求。

3) 水泥土攪拌樁復合地基沉降變形計算

豎向承載力攪拌樁復合地基的變形包括：攪拌樁復合地基土層的平均壓縮變形s1與樁端下未加固的土層壓縮變形s2，攪拌樁復合地基土層的平均壓縮變形s1按照國家現行規范《建筑地基處理技術規范》JGJ 79—2002的公式(11.2.9-1) 及公式(11.2.9-2)計算：

Esp=mEp+(1-m)Es

1.2 當系統發生非金屬性短路接地時，即高電阻、電弧、樹障等單相接地。如A相發生接地，則UAN的電壓比正常相電壓要低，其余兩相UBN和UCN為58～100V，電壓互感器開口三角處兩端有約70V電壓，達到絕緣檢查繼電器起動值，發出接地信號并報警。

式中pz為攪拌樁符復合土層頂面的附加壓力值，kPa；pzl為攪拌樁符復合土層底面的附加壓力值，kPa；Esp為攪拌樁符復合土層的壓縮模量，kPa；Ep為攪拌樁的壓縮模量，kPa；Es為樁間土的壓縮模量，kPa。

s2根據《建筑地基基礎設計規范》GB 50007 — 2002的公式(11.2.9-1)計算：

經計算，總的沉降量約為8 cm。故采用水泥土攪拌樁處理后的地基沉降量很小，是滿足設計要求的。

3 水泥土攪拌樁的技術指標

1) 采用樁徑Φ 550攪拌樁；樁底除設計特別要求外應穿過淤泥層進入含泥粉砂0.5 m。

2) 要求樁身28 d齡期無側限抗壓強度不小于0.9 MPa。水泥采用PO 42.5級，水灰比采用0.45～0.5，摻加3%水泥體積的石膏粉。攪拌樁施工前，先在工地適當位置做6根試樁，通過試樁取得水泥土的重度、相對密實度、無側限抗壓強度、抗剪強度和變形模量等指標以及鉆機轉速、提升速度和噴漿壓力等施工參數，并最終確定每延米樁長水泥用量。

3) 水泥土攪拌樁底垂直度偏差不得超過1%，樁位布置偏差不得大于20 mm，樁徑偏差不得大于4%。停漿面應高出基礎底面標高0.5 m，在基坑開挖時挖去(見圖1)。

圖1 水泥土攪拌樁施工現場

4 工程實施情況及質量檢測情況

1) 鉆芯法試驗檢測

根據現場工程樁施工情況，按照設計要求，現場進行了鉆芯法試驗檢測，部分檢測結果詳見表2。

表2 鉆芯法檢測結果

2) 單樁豎向抗壓靜載試驗檢測

根據現場工程樁施工情況，按照設計要求，現場進行了單樁豎向抗壓靜載試驗檢測，部分檢測結果詳見下表3。

表3 單樁豎向抗壓靜載檢測結果

經現場試驗檢測，樁身28 d齡期無側限抗壓強度大于0.9 MPa，滿足設計要求；單樁豎向抗壓靜載荷試驗的各試驗樁的極限承載力為Qu≥160 kN，滿足設計荷載要求。

5 結語

水泥土攪拌樁施工工藝簡單，且施工時無震動、無噪音、無污染，一般不引起土體隆起或側面擠壓，對環境的適應性強。在軟土地基特別是淤泥、淤泥質土等含水量較高而地基承載力小的軟土地基處理中，采用水泥土攪拌樁，可以大幅度提高其抗剪及抗壓強度。對于在沿海軟基上建設的閘壩、堤防、路基等，水泥土攪拌樁有著顯著的應用價值。

在三民島外江堤防穿堤涵管工程中設計采用水泥土攪拌樁，解決了在厚積淤泥施工困難的問題，能顯著提高地基承載力，保證了建筑物安全和減少了工后的沉降，同時加快了施工的進度，節約了工程的投資，為類似工程提供了參考。

[1] 中華人民共和國建設部.建筑地基處理技術規范：JGJ 79—2002[S].2002.

(本文責任編輯 馬克俊)

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，工程師，主要從事水利工程設計工作。

TU473.1

B

1008-0112(2016)09-0029-03