蔡建旺

(廣州市水務(wù)規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)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(yīng)用

蔡建旺

(廣州市水務(wù)規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，廣東，廣州 510640)

結(jié)合水泥土攪拌樁在三民島外江堤防穿堤涵管工程中的應(yīng)用，介紹了水泥土攪拌樁的樁位布置、計(jì)算、技術(shù)指標(biāo)及工后的檢測(cè)，以供同類及相關(guān)工程應(yīng)用參考。

水泥土攪拌樁；施工技術(shù)；檢測(cè)結(jié)果換算；軟土地基

1 概述

三民島位于廣州市南沙地區(qū)洪奇門水道出口，距入?？趦H6.5 km，面積12.88 km2。

三民島外江堤防工程穿堤涵管基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)采用Φ550水泥土攪拌樁，間距1.0 m×1.0 m，樁長(zhǎng)10 m。斷面圖設(shè)計(jì)及基礎(chǔ)處理布置，詳見(jiàn)圖1。

圖1 穿堤涵結(jié)構(gòu)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(xì)砂、⑤淤泥、⑥花斑粘土、⑦含泥中細(xì)砂、⑧全風(fēng)化土。

土層的主要物理力學(xué)指標(biāo)值見(jiàn)表1。

表1 土層主要物理力學(xué)指標(biāo)值

2 水泥土攪拌樁的設(shè)計(jì)計(jì)算

1) 水泥土攪拌樁單樁承載力計(jì)算[1]

攪拌樁單樁承載力計(jì)算根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》JGJ 79—2002的公式(11.2.4-1)和公式(11.2.4-2)計(jì)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(nèi)加固土試塊在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下90 d齡期的立方體抗壓強(qiáng)度平均值，kPa；η為樁身強(qiáng)度折減系數(shù)，濕法可取0.25～0.33；up為樁的周長(zhǎng)，m；Ap為樁端面積，m2；n為樁長(zhǎng)范圍內(nèi)所劃分的土層數(shù)；qsi為樁周第i層土的側(cè)阻力特征值，kPa；li為樁長(zhǎng)范圍內(nèi)第層土的厚度，m；qp為樁端地基土未經(jīng)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(shù)。

2) 水泥土攪拌樁復(fù)合地基承載力計(jì)算

攪拌樁復(fù)合地基承載力設(shè)計(jì)值按《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》JGJ 79 — 2002的公式(9.2.5)計(jì)算。

式中fspk為復(fù)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(shù)；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(zhǎng)設(shè)為10 m，置換率m取為0.29。經(jīng)計(jì)算得，單樁承載力Ra=80 kN，復(fù)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(fù)合地基沉降變形計(jì)算

豎向承載力攪拌樁復(fù)合地基的變形包括：攪拌樁復(fù)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(fù)合地基土層的平均壓縮變形s1按照國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》JGJ 79—2002的公式(11.2.9-1) 及公式(11.2.9-2)計(jì)算：

Esp=mEp+(1-m)Es

1.2 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生非金屬性短路接地時(shí)，即高電阻、電弧、樹障等單相接地。如A相發(fā)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(kāi)口三角處兩端有約70V電壓，達(dá)到絕緣檢查繼電器起動(dòng)值，發(fā)出接地信號(hào)并報(bào)警。

式中pz為攪拌樁符復(fù)合土層頂面的附加壓力值，kPa；pzl為攪拌樁符復(fù)合土層底面的附加壓力值，kPa；Esp為攪拌樁符復(fù)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(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50007 — 2002的公式(11.2.9-1)計(jì)算：

經(jīng)計(jì)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(shè)計(jì)要求的。

3 水泥土攪拌樁的技術(shù)指標(biāo)

1) 采用樁徑Φ 550攪拌樁；樁底除設(shè)計(jì)特別要求外應(yīng)穿過(guò)淤泥層進(jìn)入含泥粉砂0.5 m。

2) 要求樁身28 d齡期無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于0.9 MPa。水泥采用PO 42.5級(jí)，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(dāng)位置做6根試樁，通過(guò)試樁取得水泥土的重度、相對(duì)密實(shí)度、無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度和變形模量等指標(biāo)以及鉆機(jī)轉(zhuǎn)速、提升速度和噴漿壓力等施工參數(shù)，并最終確定每延米樁長(zhǎng)水泥用量。

3) 水泥土攪拌樁底垂直度偏差不得超過(guò)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(yīng)高出基礎(chǔ)底面標(biāo)高0.5 m，在基坑開(kāi)挖時(shí)挖去(見(jiàn)圖1)。

圖1 水泥土攪拌樁施工現(xiàn)場(chǎng)

4 工程實(shí)施情況及質(zhì)量檢測(cè)情況

1) 鉆芯法試驗(yàn)檢測(cè)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工程樁施工情況，按照設(shè)計(jì)要求，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了鉆芯法試驗(yàn)檢測(cè)，部分檢測(cè)結(jié)果詳見(jiàn)表2。

表2 鉆芯法檢測(cè)結(jié)果

2) 單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)檢測(cè)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工程樁施工情況，按照設(shè)計(jì)要求，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)檢測(cè)，部分檢測(cè)結(jié)果詳見(jiàn)下表3。

表3 單樁豎向抗壓靜載檢測(cè)結(jié)果

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)檢測(cè)，樁身28 d齡期無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度大于0.9 MPa，滿足設(shè)計(jì)要求；單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)的各試驗(yàn)樁的極限承載力為Qu≥160 kN，滿足設(shè)計(jì)荷載要求。

5 結(jié)語(yǔ)

水泥土攪拌樁施工工藝簡(jiǎn)單，且施工時(shí)無(wú)震動(dòng)、無(wú)噪音、無(wú)污染，一般不引起土體隆起或側(cè)面擠壓，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)。在軟土地基特別是淤泥、淤泥質(zhì)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(qiáng)度。對(duì)于在沿海軟基上建設(shè)的閘壩、堤防、路基等，水泥土攪拌樁有著顯著的應(yīng)用價(jià)值。

在三民島外江堤防穿堤涵管工程中設(shè)計(jì)采用水泥土攪拌樁，解決了在厚積淤泥施工困難的問(wèn)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(shí)加快了施工的進(jìn)度，節(jié)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(guó)建設(shè)部.建筑地基處理技術(shù)規(guī)范：JGJ 79—2002[S].2002.

(本文責(zé)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(shè)計(jì)工作。

TU473.1

B

1008-0112(2016)09-0029-03