水泥攪拌樁樁長變更原因分析

李家穩　李春東　陳新洋

(1.昆山市水利建筑安裝工程有限公司， 江蘇 昆山　215300；

2.蘇州市水利建設監理有限公司， 江蘇 蘇州　215300)

水泥攪拌樁樁長變更原因分析

李家穩1李春東2陳新洋2

(1.昆山市水利建筑安裝工程有限公司， 江蘇 昆山215300；

2.蘇州市水利建設監理有限公司， 江蘇 蘇州215300)

【摘要】本文通過對蘇州市七浦塘拓浚整治工程常熟段五標水泥攪拌樁設計、變更的描述，分析了水泥攪拌樁機鉆孔機械不進尺、樁長變更的原因，并采用了相應處理措施，供類似工程參考。

【關鍵詞】水泥攪拌樁； 樁長； 變更； 原因分析； 處理措施

1工程概況

蘇州市七浦塘拓浚整治工程常熟段五標CS249—CS250河道北側糧管所位置碼頭設計長度為48m，設計標準為停靠300t級船舶。碼頭底板頂高程設計為0.50m，厚度設計為60cm，底板底高程-0.10m，底部采用水泥攪拌樁進行地基處理，上部為鋼筋混凝土護壁式擋墻結構。

2地勘資料

蘇州市七浦塘拓浚整治工程(常熟段)主要地基為31土層，層頂高程為1.91～2.81m，層底高程為-3.79～-4.21m，土質為灰色淤泥質粉質黏土、黏土，標準貫入擊數為3，土壤含水量為37.50%，孔隙比1.04，飽和度99.20%，允許承載力為70kPa，攪拌樁土的側阻力特征值qs為8kPa；其下為32土層，層頂高程為-3.79～-4.21 m，層底高程為-21.08～-21.75 m，灰色粉砂、細砂，局部輕粉質壤土，標準貫入擊數為13，土壤含水量為31%，允許承載力為120kPa，攪拌樁土的側阻力特征值qs為13kPa。

3地基處理設計

31層土為淤泥質粉質黏土，屬于軟土地基，承載力不滿足要求，需要進行地基處理。根據荷載組合計算，要求地基處理后的復合地基承載力不小于110kPa。

地基處理設計為φ60@100cm的水泥攪拌樁，正方形布置，設計樁長8m，樁頂高程為-0.10m，樁底高程設計為-8.10m。詳見下圖。設計單樁承載力100kN，復合地基承載力110kPa，要求水泥摻量不小于15%，28d無側限抗壓強度不小于1.20MPa。

水泥攪拌樁設計圖

3.1水泥樁單樁承載力特征值計算

a.按樁身材料強度計算

式中Ra1——單樁豎向承載力特征值，kN；

η——樁身強度折減系數，濕法施工的水泥攪拌樁可取0.25；

fcu90——與攪拌樁樁身水泥土配合比相同的室內加固土試塊，邊長為70.7mm的立方體在標準養護條件下90d齡期的立方體抗壓強度平均值，kPa,fcu90=1.18fcu28；

Ap——樁的截面積，m2。

Ra1=0.25×1.18×1.2×1000×3.14×0.3×0.3=100kN

b.按單樁側阻和端阻計算

式中μp——樁的周長，m；

qsi——樁周土的側阻力特征值，kPa；

lpi——樁長范圍內第i層土的厚度；

αp——樁端端阻力發揮系數，可取0.4～0.6；

Ap——樁的截面積，m。

Ra2=3.14×0.6×8×8+0.4×70×3.14×0.3×0.3=129kN

Ra1

3.2復合地基承載力計算

a.m=Ap/A

式中m——樁土置換率；

A——根樁分擔的處理地基面積，m。

m=3.1416×0.3×0.3/(1×1)=0.2827

b.fspk=mRa/Ap+β(1-m)fsk

式中fspk——復合地基承載力，kPa；

β——樁間土承載力發揮系數，取0.2；

fsk——處理后樁間土承載力特征值，kPa。

fspk=0.2827×100/(3.14×0.3×0.3)+0.2×(1-0.2827)×70=110kPa

設計滿足要求。

4施工過程及問題出現

施工單位樁基施工隊伍組織施工機械進場，采用SJB型單軸深層水泥攪拌樁機，額定扭矩8500N·m，攪拌頭轉速為42r/min，采用37kW電機的水泥攪拌樁機，施工至-5.00m高程位置機械不進尺，無法鉆進。經與設計單位商量后，換成功率為55kW電機的水泥攪拌樁機械作業后仍然無法鉆進，施工時電流表顯示最大電流大于60A。

5原因分析

水泥攪拌樁施工過程中，鉆頭穿過31層土到達32層土，土層發生變化，鉆進過程中摩阻力增加造成無法鉆進。分析32層土顆粒(見表1)，依據《水閘設計規范》(SL 265—2001)判定： 該土質為含少量礫的粉砂，由物性指標(見表2)分析，土孔隙比e=0.877，0.85

表1　32層土的顆粒分析試驗結果

表2　32層土的物性狀態

6變更計算

根據地質資料重新進行計算，將原設計樁長8m變更為5m(進入持力層1m)，樁底高程為-5.10m。其他參數不變。

水泥樁單樁承載力特征值計算：

Ra1=ηfcuAp=0.25×1.18×1.2×1000×3.14×0.3×0.3=100kN

Ra2=μpqsl+αqpAp=3.14×0.6×(8×3.9+14×1.1)+0.4×120×3.14×0.3×0.3=101kN

Ra1

仍然滿足要求。根據計算結果，按照原審批程序，進行了設計變更。

7復合地基檢測

成樁28d后，采用雙管單動取樣器鉆取芯樣，一是檢驗成樁質量的完整性；二是對水泥土強度進行檢驗。檢驗數量為1%，檢測結果全部合格。

靜載試驗： 水泥土攪拌樁復合地基承載力檢驗采用的是復合地基靜載試驗，試驗用承壓板為1m2的正方形鋼板，檢驗數量為3組。試驗最大加載220kN,試驗結果全部合格。

參考文獻

[1]JGJ 79—2012建筑地基處理技術規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2012.

[2]GB 50007—2011建筑地基基礎設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2011.

[3]SL 265—2001水閘設計規范[S].北京：中國水利水電出版社，2001.

[4]GBJ145—90土的分類標準[S].北京：建設部標準定額研究所,1990.

[5]GB 50021—2001巖土工程勘察規范[S].第二版.北京：中國建筑工業出版社,2009.

[6]《工程地質手冊》編委會.工程地質手冊[M].第四版.北京： 中國建筑工業出版社,2011.

中圖分類號：TU642

文獻標志碼：A

文章編號：1005-4774(2015)04-0036-03

Analysis of cement mixing pile length change cause

LI Jiawen1, LI Chundong2, CHEN Xinyang2

(1.KunshanWaterConservancyConstructionandInstallationEngineeringCo.,Ltd.,Kunshan215300,China;

2.SuzhouWaterConservancyConstructionManagementCo.,Ltd.,Suzhou215300,China)

Abstract：In the paper, design and change in cement mixing pile in the fifth bid section of Changshu segment for Suzhou Qiputang Dredging Control Project are described. Reasons of incapable drilling by cement mixing pile hole drilling machine and change in pile length are analyzed. Appropriate treatment measures are adopted, which can be used as reference for similar projects.

Key words：cement mixing pile; pile length; change; reason analysis; treatment measures