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【作者简介】李恩瀚（1988~），男，广东梅州人，工程师，从事市政道路设计与研究。
水泥土搅拌桩复合地基的承载力与变形分析Bearing Capacity and Deformation Analysis of Soil-Cement Mixed PileComposite Foundation李恩瀚（广东省交通规划设计研究院集团股份有限公司，广州510000）LI En-han(Guangdong Communication Planning &Design Institute Group Co.Ltd.,Guangzhou 510000,China)【摘要】在水泥土搅拌桩复合地基的设计过程中，对复合地基的承载能力进行准确的计算是保证工程顺利进行的重要基础。
为了避免水泥土搅拌桩复合地基在施工中由于自身的缺陷导致无法满足承载力的设计要求，需要加强施工过程中的质量控制，计算与分析水泥土搅拌桩复合地基的承载力以及变形特征。
论文分析了水泥土搅拌桩复合地基的受力原理以及出现变形的机理，并结合几种典型的水泥土搅拌桩复合地基的检验方式，深入探讨与分析了水泥土搅拌桩复合地基的承载力与变形特征。
【Abstract 】In the design process of cement-soil mixing pile composite foundation,accurate calculation of the bearing capacity of the compositefoundation is an important foundation to ensure the smooth progress of the project.In order to avoid that the composite foundation of soil-cement mixing pile cannot meet the design requirements of bearing capacity due to its own defects,it is necessary to strengthen the quality control in the construction process,calculate and analyze the bearing capacity and deformation characteristics of the composite foundation of soil-cement mixing pile.This paper analyzes the stress principle of cement-soil mixing pile composite foundation and the mechanism analysis of the deformation of cement-soil mixing pile,and combined with several typical cement-soil mixing pile composite foundation inspection methods todeeplydiscussand analyzethebearingcapacityand deformation characteristicsofcement-soilmixingpile composite foundation.【关键词】水泥土搅拌桩；复合地基；承载力；变形分析【Keywords 】cement-soil mixing pile;composite foundation;bearingcapacity;deformation analysis 【中图分类号】TU473【文献标志码】A【文章编号】1007-9467（2021）11-0026-03【DOI 】10.13616/ki.gcjsysj.2021.11.2081引言水泥搅拌桩主要是利用水泥与软黏土中的水发生水解和水化反应，反应的结果使软土中大量的自由水被吸收成结晶水并固定下来，从而形成具有一定强度的柱体，起到加固地基的作用。
水泥土搅拌桩承载力计算方法探讨摘要：搅拌桩工法的成败直接决定制桩质量的优劣，搅拌桩产生质量问题的原因是施工成桩工艺不合理，管理混乱，规范缺乏有效的桩身全长质量检测方法，设计上采用室内拌制的水泥土强度而没有考虑现场桩身的实际强度较低的情况。
建议在现有计算中再增加一项按现场水泥土强度设计。
它可解决室内拌制的水泥土强度太高而现场强度极低的问题，避免室内理论设计和现场施工质量脱节的弊病。
关键词：搅拌桩工法；检测方法；设计；室内水泥土强度；现场水泥土强度abstract: mixing pile construction methods directly determine the success or failure of the quality of pile, the disadvantages mixing pile produce quality problem is the cause of the pile construction process is not reasonable, management confusion, regulate the lack of effective pile body length of quality inspection method, the design of the mixing of indoor soil-cement without taking into account the actual strength of the pile body lower. advice to increase in existing calculation according to the scene a water soil strength design. it can solve the mixing of indoor soil-cement is too high and the intensity is low, avoid indoor theory design and site construction quality separation of the ills.keywords: mixing pile construction methods; detection methods; design; indoor water soil strength; the strength of cement-soil中图分类号：tq172文献标识码：a文章编号：一、搅拌桩施工和设计中的问题二十世纪八十年代以来，水泥土搅拌桩在公路、桥梁、工民建、支护和水利工程中得到了广泛应用，成功处理了众多软土地基，节省了巨额投资。
水泥搅拌桩承载力计算一、80Kpa 8m 0.5m二、50Kpa 层16Kpa 穿透长度6m 层212Kpa 穿透长度2m 层315Kpa穿透长度0m三、1、(KN)R p1=75.4(KN)2、(KN)式中：q u －η－q u 的折减系数，η=0.3~0.5本次取η=0.4；A p －0.196m 2；本次取1300R p2=101.9(KN)由于R p2＜R p1,水泥搅拌桩单桩容许承载力为：Rp=R p2=75.4(KN)四、水泥搅拌桩间距S的确定1、水泥搅拌桩加固后复合地基承载力R sp 按下式计算R sp =m×R p /A p +β(1-m)×R s 式中：R sp －复合地基承载力(KPa)；R s －天然地基承载力(KPa)；m－桩的置换率；β－本次取β=0.8；0.116,1.40m水泥搅拌桩提高地基承载力计算设计基本参数要求复合地基承载力不低于R sp 设计搅拌桩长L 设计搅拌桩径D软土层参数天然地基承载力R s (KPa)容许侧摩阻力f(KPa)水泥搅拌桩单桩容许承载力R P 由侧摩阻力提供的承载力R p1计算R p1=3.1416×D×L×f 由桩身强度所提供的承载力R p2计算R p2=η×q u ×A p桩截面积(m 2)，本次A p=根据室内水泥土实验结果，水泥含量15%时90d龄期的无侧限抗压强度为1600KPa,计算得将R sp 、R s 代入上式可算出置换率m=根据m=0.907D 2/S 2置换率计算公司可算出桩间距S=与桩身水泥土配合比相同的室内水泥土试块，在标准养护条件下90d龄期无侧限抗压强度(KPa)；桩间土承载力折减系数，桩端为软土时可取0.5~1.0，桩端为硬土时可取0.1~0.4。
着重探讨水泥土搅拌桩在某高层建筑地基处理中设计计算与应用方法摘要: 水泥土搅拌法是用于加固饱和粘性土地基的一种新方法,本文主要结合工程实例,介绍了水泥土搅拌桩在高层建筑地基处理中的设计计算、施工质量控制和检测方法与结果。
检测结果证明,水泥土搅拌桩应用于高层建筑的地基处理是可靠和可行的。
关键词:水泥土搅拌桩;高层建筑;地基处理引言水泥土搅拌桩是一种应用范围比较广泛的地基处理方法。
《建筑地基处理技术规范》（jgj79-2002）规定的水泥土搅拌桩适用范围为“正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、粘性土[1]以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基”。
该施工工艺具有施工效率高、成本低、施工占地面积小,无污染、无噪声、无震动,对邻近建筑物影响很小[2]等特点。
虽然如此,水泥土搅拌桩在高层建筑的地基处理中使用仍然较少。
1工程概况某房地产开发公司拟建16层的某大厦,占地约32m×19m,接近矩形,框架结构,设计一层地下室,原设计采用人工挖孔桩基础形式、并采用人工挖孔桩作为基坑支护结构。
支护桩施工完毕、基坑开挖完成后,进行工程桩的试开挖。
工程桩试开挖过程中发现,地下岩溶发育、地下水水量很大,无法进行人工挖孔桩的正常施工。
经过反复论证研究,决定采用筏板基础形式,但必须对场地内存在的约5m厚的软弱土层进行地基加固处理。
经过建筑设计单位验算,处理后地基承载力特征值要求达到220kpa。
经过重新勘察,并多次按“技术可靠、经济合理、施工便利”的原则进行各种地基处理方案的对比分析、论证,最后决定采用水泥土搅拌桩进行地基处理。
水泥土搅拌桩的设计和施工由我单位完成。
2场地工程地质条件根据地质勘察报告,场地工程地质条件简单描述如下:①杂填土,褐色,结构松散,主要由碎石、碎砖及少许粘土组成,场区内均有分布,平均层厚2.0m,根据经验确定承载力f =60kpa;②淤泥,灰褐、褐色,呈流塑～软塑状,含少量有机质,场区内均有分布,平均层厚1.0m, =60kpa;③淤泥质土,灰褐色,结构松散～稍密,含少许有机质,场区内均有分布,平均层厚1.0m, =90kpa;④可塑状粉质粘土,褐黄色,可塑状,结构紧密,土质均匀,具砂感,分布于整个场地,揭露层厚>10m, =220kpa。
水泥土搅拌桩复合地基承载力水泥土搅拌桩复合地基是一种常用的地基处理方法，它通过将水泥与土壤进行混合，形成一种具有较高强度和稳定性的复合材料，以增加地基的承载力。
本文将从水泥土搅拌桩的原理、施工方法和工程应用等方面进行探讨。
水泥土搅拌桩是一种地基处理技术，它通过在地下进行搅拌施工，将水泥与原土进行充分混合，形成一种均匀致密的复合材料。
这种复合材料具有较高的强度和刚度，能够有效增加地基的承载力和抗沉降性能。
水泥土搅拌桩的施工过程主要包括以下几个步骤：首先，选定适宜的施工位置和深度，然后使用搅拌机进行搅拌，将水泥与土壤混合均匀，形成搅拌桩；最后，根据需要进行加固处理，以确保地基的稳定性和承载力。
水泥土搅拌桩复合地基具有一定的优势。
首先，它能够有效提高地基的承载力和抗沉降性能，使得地基能够承受更大的荷载。
其次，水泥土搅拌桩施工过程简单，工期短，不受季节限制，适用于各种地质条件。
此外，水泥土搅拌桩还能够改善地基的土壤物理性质，提高地基的稳定性和抗液化能力。
因此，水泥土搅拌桩复合地基在各类土地开发项目中得到广泛应用。
水泥土搅拌桩复合地基的应用范围广泛。
它可以用于各类建筑物的地基处理，如住宅楼、工业厂房等。
此外，水泥土搅拌桩还可以用于土壤液化区域的地基加固，以提高地基的抗液化能力。
此外，水泥土搅拌桩还可以用于港口、码头等水工建筑物的地基处理，以提高工程的稳定性和安全性。
总之，水泥土搅拌桩复合地基在土木工程中具有重要的应用价值。
然而，水泥土搅拌桩也存在一些问题。
首先，施工过程中需要大量的水泥和机械设备，造成一定的资源浪费。
其次，水泥土搅拌桩施工需要较高的技术要求，施工质量受到施工人员水平的限制。
此外，水泥土搅拌桩施工会产生一定的噪音和振动，对周围环境和建筑物可能造成一定的影响。
因此，在实际应用中需要充分考虑这些问题，采取相应的措施进行处理。
水泥土搅拌桩复合地基是一种有效的地基处理方法，它能够提高地基的承载力和稳定性。
一、引言格构式型钢水泥土搅拌桩是一种新型的地基处理方法，其具有强度高、承载力大、施工速度快等优点，被广泛应用于各种工程中。
本文将介绍组合格构式型钢水泥土搅拌桩的抗弯承载力计算方法。
二、组合格构式型钢水泥土搅拌桩的结构特点组合格构式型钢水泥土搅拌桩由钢筋网格构和水泥土搅拌桩组成。
钢筋网格构由纵向钢筋和横向钢筋交错编织而成，水泥土搅拌桩则是将水泥、砂、石料等混合物注入桩孔中，经过振捣、压实而形成的桩身。
组合格构式型钢水泥土搅拌桩的结构特点是钢筋网格构和水泥土搅拌桩相互作用，共同承担荷载。
三、组合格构式型钢水泥土搅拌桩的抗弯承载力计算方法1. 桩身抗弯承载力计算桩身抗弯承载力计算采用弯矩-曲率法。
计算时，先确定桩身的截面形状和尺寸，然后根据荷载大小和作用位置计算出桩身的弯矩和曲率。
最后根据材料的强度和桩身的截面形状和尺寸计算出桩身的抗弯承载力。
2. 钢筋网格构抗弯承载力计算钢筋网格构抗弯承载力计算采用等效截面法。
计算时，将纵向钢筋和横向钢筋的截面积按照一定比例合成为一个等效截面，然后根据荷载大小和作用位置计算出钢筋网格构的弯矩和曲率。
最后根据材料的强度和等效截面的形状和尺寸计算出钢筋网格构的抗弯承载力。
3. 组合格构式型钢水泥土搅拌桩的抗弯承载力计算组合格构式型钢水泥土搅拌桩的抗弯承载力计算采用叠加法。
计算时，将桩身的抗弯承载力和钢筋网格构的抗弯承载力按照一定比例相加，得到组合格构式型钢水泥土搅拌桩的总抗弯承载力。
四、实例分析某工程采用组合格构式型钢水泥土搅拌桩作为地基处理方法，桩直径为800mm，钢筋网格构间距为200mm，纵向钢筋直径为25mm，横向钢筋直径为12mm。
荷载大小为1000kN，作用位置距桩顶为5m。
根据上述计算方法，可得到组合格构式型钢水泥土搅拌桩的抗弯承载力为1200kN。
五、结论组合格构式型钢水泥土搅拌桩的抗弯承载力计算方法是一种简单有效的方法，可以为工程设计提供科学依据。
在实际工程中，应根据具体情况选择合适的计算方法，并结合实际情况进行合理的设计。
水泥土搅拌桩承载力分析1 前言水泥土搅拌桩是美国在第二次世界大战后研制成功的，这种方法是通过特制的深层搅拌机械在地基深处将软土和固化剂就地强制搅拌，由固化剂和软土发生物理-化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥加固土，从而与桩间土一起构成水泥土搅拌桩复合地基。
国外使用水泥土搅拌桩法加固的土质有新吹填的超软土、泥炭土和淤泥质土等饱和软土。
加固场地从陆地软土到海底软土，加固深度达60m。
但是，由于地基土的物质成分、含水量的不同，水泥土的物理化学反应存在差异，其加固效果也不同。
我们结合两个工程实例，对不同区域内的水泥土搅拌桩承载力的影响因素进行了分析，并提出了一些建议。
2 水泥土搅拌桩的适用范围及施工方法2.1 水泥土搅拌桩的适用范围水泥土搅拌桩适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、粘性土以及无流动性地下水的饱和松散沙土等地基，国内目前采用水泥土搅拌桩法主要用来加固软土地基及地基承载力标准值不大于120kpa的黏土和粉土等地基。
2.2 搅拌桩施工方法（1）桩机定位、对中（2）调整导向架垂直度（3）预先搅拌下沉（4）拌制浆液（5）喷浆搅拌提升（6）重复搅拌下沉（7）喷浆重复搅拌提升（8）桩机移位3 区域土特殊的工程性质区域土的种类很多，由于不同的地理环境、气候条件、地质历史及物质成分等原因，使它们具有不同于一般地基的特征，分布也存在一定的规律，表现出明显的区域性，而且与一般土的工程性质有明显的差别。
从土性分析的观点来看，无论是什么土，它们颗粒之间都存在着一定的“胶结联系”，所不同的只是“胶结联系”的材料性质和胶结强度有差异而已。
有些土的“胶结联系”很弱，弱到在工程上可以忽略不计，通常称之为一般粘性土。
可是，“区域性土”的土颗粒之间却存在着较多性质不同的“胶结联系”，这种胶结联系的性质可以分成水稳性、非水稳性以及介于两者之间的性质。
水稳性的胶结材料主要是微晶氧化铁（赤铁矿、针铁矿），非水稳性的胶结材料主要是微晶氯化钠和微晶碳酸钙等，介于两者之间的主要是含水氧化铁（水铁矿）和粘粒间的溶剂化水膜等。
水泥土搅拌桩承载力计算方法探讨
摘要：搅拌桩工法的成败直接决定制桩质量的优劣，搅拌桩产生质量问题的原因是施工成桩工艺不合理，管理混乱，规范缺乏有效的桩身全长质量检测方法，设计上采用室内拌制的水泥土强度而没有考虑现场桩身的实际强度较低的情况。
建议在现有计算中再增加一项按现场水泥土强度设计。
它可解决室内拌制的水泥土强度太高而现场强度极低的问题，避免室内理论设计和现场施工质量脱节的弊病。
关键词：搅拌桩工法；检测方法；设计；室内水泥土强度；现场水泥土强度
Abstract: mixing pile construction methods directly determine the success or failure of the quality of pile, the disadvantages mixing pile produce quality problem is the cause of the pile construction process is not reasonable, management confusion, regulate the lack of effective pile body length of quality inspection method, the design of the mixing of indoor soil-cement without taking into account the actual strength of the pile body lower. Advice to increase in existing calculation according to the scene a water soil strength design. It can solve the mixing of indoor soil-cement is too high and the intensity is low, avoid indoor theory design and site construction quality separation of the ills.
Keywords: mixing pile construction methods; Detection methods; Design; Indoor water soil strength; The strength of cement-soil
一、搅拌桩施工和设计中的问题
二十世纪八十年代以来，水泥土搅拌桩在公路、桥梁、工民建、支护和水利工程中得到了广泛应用，成功处理了众多软土地基，节省了巨额投资。
但由于搅拌桩施工队伍素质参差不齐，而搅拌桩工法的成败直接决定制桩质量的优劣，搅拌桩工程事故也时有发生。
不断受到设计、业主和建设主管部门的质疑。
搅拌桩产生质量问题的原因是施工成桩工艺不合理，管理混乱，规范缺乏有效的桩身全长质量检测方法，设计上采用室内拌制的水泥土强度而没有考虑现场桩身的实际强度较低的情况。
二、搅拌桩承载力计算
1．规范方法
按照规范，单桩竖向承载力标准值Ｒkd应通过现场单桩载荷试验确定，也可按下式计算，取二者较小值：
Ｒkd=ηfcu,k.Ap (1)
Ｒkd=qsUp.l+αAp.qp (2)
搅拌桩复合地基承载力标准值fsp,k应由现场复合地基载荷试验确定，也可按下式计算：
fsp,k＝mＲkd/Ap+β(1-m)fs,k(3)
2、依据现场强度设计法
正常情况下，以上规范设计程序和方法是合理和适当的。
但是针对目前国内搅拌桩施工质量问题，有必要在式(1)(2)的基础上再加入根据现场强度计算的单桩竖向承载力标准值式(4)，并取三者中最小值：
Ｒkd＝quAp/ξ(4)
式中qu为现场钻孔取芯的芯样水泥土(Φ70x100)无侧限抗压强度，若非90d 标准龄期强度，需换算至此龄期；ξ为现场钻孔取芯扰动引起水泥土芯样无侧限强度降低的折减系数。
式(4)可以有效克服当前我国搅拌桩现场施工质量差而导致的工程事故。
使用式(4)时需确定取样扰动折减系数ξ，此值随着桩身水泥土龄期的增长而增大，亦即取样扰动随龄期增长而递减。
根据榕江河漫滩淤泥质粘土中对大量水泥掺量为15%、搅拌很均匀的水泥土桩取芯检测，现场芯样水泥土强度在10d龄期时只有室内试块强度的0.48，在30d龄期时只有0.53，在90d龄期只有0.65。
若认为搅拌很均匀的现场桩身强度与室内试块强度一致，则这些数值可作为相应龄期的取样折减系数。
对其余土质还有待以后进一步试验研究。
需指出的是，取样扰动程度还与取样单位的技术水平有关，取样工作应由土工专业单位的人员进行。
3．关于静载试验承载力
搅拌桩规范要求单桩承载力应由载荷试验确定。
毫无疑问，这是确定单桩承载力的最可靠和最直接的方法。
但是也需注意其局限性，特别是当搅拌桩很长、荷载作用面积很大时，载荷试验条件与工程中原型桩受荷条件不一致。
前者是短时间、小面积作用，上部荷载影响深度小，无法反映长时间、大面积荷载作用时桩体深部的受力状态。
二、搅拌桩现场强度设计应用
在用超长水泥土搅拌桩加固天然地基承载力只有70kPa的深厚软土地基以
达到240kPa的设计承载力工程中，深刻体会到水泥土搅拌桩取芯观察和现场强度的重要性。
在现场第1批25根试验桩中，对3根桩分别进行了取芯和芯样无侧限压缩试验。
根据取芯原土层的不同，强度也就不同，0～4m填土中水泥土胶结致密，强度较高；下部淤泥质粘土中的水泥土呈团块状及层状松软结构，手能捏碎，28d 龄期时，淤泥质粘土层中水泥土qu值与原状土中接近；120d龄期时，淤泥质粘土的qu比7d龄期强度提高也不大。
开挖一根水泥土桩的上部5m，观察到4m以下的水泥土搅拌严重不均：中间有一个直径12cm的水泥柱芯，柱截面内还有块状或薄层状的水泥富集块，水泥分布半边桩偏多、半边桩极少。
取芯、标贯、无侧限强度试验和开挖检测结果显示：本批桩桩身中下部存在严重的水泥浆富集块和搅拌不均匀现象，桩身强度远低于设计要求的800kPa最低值，为不合格桩。
但是，静载试验得出：4根单桩的承载力平均为266kN，复合地基承载力分别为235kPa和227kPa，仅比设计要求的240kPa略低，基本为合格桩。
根据规范方法，按照式(1)、(2)计算取二者最小值为Ｒkd＝344kN，单桩承载力由水泥土强度控制。
按式(3)计算，取平均置换率m=0.31, fs,k =100kPa,取β=0.2，则得复合地基承载力为391kPa，远大于设计承载力240kPa。
因此，按规范现有方法用室内配制的水泥土强度进行设计，本批搅拌桩完全达到设计要求。
而且，即使按规范要求的载荷试验确定的单桩承载力设计、本批搅拌桩仍然基本符合设计要求。
但是，应用现场强度设计式(4),因淤泥质土中水泥土现场平均强度仅有110kPa(90d以上龄期)，即使取钻孔取样引起的强度折减系数ξ＝0.3，得到单桩承载力Ｒkd＝104kN，对应的复合地基承载力也仅有127kPa，远小于设计要求的240kPa。
这样就避免了因室内拌制的水泥土强度太高而现场强度极低而产生的搅拌桩工程事故，也避免了超长搅拌桩因静载荷试验影响深度有限而得出不合实际的承载力情形。
工程后来经多次工艺改进，调整水灰比、出浆方法、搅拌叶片数量、喷浆遍数、提升速度等，再结合钻孔取芯、标准贯入及无侧限强度检测，制出了优良的超长搅拌桩，保证了工程质量。
四、结论
通过上述理论分析和工程实践研究，可以得出如下结论：
现有单桩承载力设计仅依据室内拌制的水泥土强度和桩侧桩底阻力来计算，未计及水泥土现场强度，引发了因现场强度极低而造成的工程事故。
建议在现有计算中再增加一项按现场水泥土强度设计。
它可解决室内拌制的水泥土强度太高而现场强度极低的问题，避免室内理论设计和现场施工质量脱节的弊病。
此外，也克服了超长水泥土搅拌桩因静载荷试验影响深度有限而得出不合实际的承载力情形。
