水泥土搅拌桩设计计算方法探讨

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。

关于多轴水泥搅拌桩的计价释疑当搅拌桩施工工艺与计价定额不同时， 有关的工程量计算和计价规则也应随 着调整，工程量的计算：定额的工程量计算规则是按桩径截面积乘以桩长， 采用多轴施工搅拌桩的工 程量计算关键在于桩截面积的确定，仍采用“桩径截面积” 则不可行，应该扣 除桩径截面一次形成的重叠部位面积， 如下图为三轴搅拌桩， 一次成活三个桩径 断面，应扣除两个部位的重叠面积。

设桩径为 850mm ，桩轴（圆心）矩为 600mm ，则每次成活桩截面积 S 为三个 圆面积扣减 4 个重叠的弓形面积，计算方式为： 原面积： 22 S1= (0.85/2 )2×3.1416 ×3=1.7024m 2 圆心角： θ=2× acos(0.3/0.425)=90.1983 °2一个扇形面积： S2=(0.85/2 )2×3.1416×90.1983/360=0.1423 m 三角形面积： S3=(0.425 2-0.3 2) 1/2×2×0.3/2=0.0903 m 22一个弓形面积: S4=S2-S3=0.1423-0.0903=0.052 m 2每次成活桩截面积 : S=S1-4 ×S4=1.7024-0.052*4=1.4944m 2水泥的掺量：水泥掺量的问题主要是因水泥搅拌桩的“套打”工艺产生，一 般设计往往只给出一个掺量比例， 而没有考虑套打部位时重叠部位截面范围掺量 比例的确定， 特别是当采用整个桩径断面套打时， 如三轴搅拌桩按整个桩径套打 时，其断面情况如下图：因水泥搅拌桩所谓的 “套打” 和搅拌不是分别计算的子目， 假设设计要求水 泥搅拌桩全断面“套打”，搅拌涉及的水泥掺入比仅简单规定为 15%，故原设计的水泥掺入比是指一次成活时或多次成活后的标准要求不明确， 如是前者，则“套打”部位如不考虑扣除一次成活扣除的弓形部位，上图计算 3 次处将为 45%、计 算 2 次部位为 20%了？如为后者， 而计算一次处却为不超过 5%了，所以设计仅简 单明确一个水泥掺入比例是不够的，应明确水泥掺入比例是指何中情况下的。

三轴水泥土搅拌桩工程量计算方法
三轴水泥土搅拌桩的工程量计算方法可以按照以下步骤进行：
1. 确定工程量计算范围：根据设计图纸和工程实际情况确定需要计算工程量的范围，
包括地下桩身、桩头等部分。

2. 测量桩长和直径：使用测量工具测量每个桩的长度和直径，取整数值作为计算参数。

3. 计算每根桩的体积：根据桩的长度和直径计算每根桩的体积。

水泥土搅拌桩可以看
作是一个圆柱体，其体积可以通过以下公式计算：V = π * r^2 * h，其中V为体积，
π为圆周率（取3.14），r为半径（直径的一半），h为高度（桩长）。

4. 根据工程的需求和安全系数计算实际需求的桩数量：根据工程设计要求和安全系数，计算实际需求的桩数量。

5. 计算总工程量：将每根桩的体积乘以实际需求的桩数量，得到总工程量。

需要注意的是，以上计算方法仅适用于三轴水泥土搅拌桩的工程量计算，其他类型的
桩需要使用相应的计算方法。

此外，还需要根据施工情况和实际需求进行合理调整和
修正。

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。

水泥搅拌桩是一种常见的基础工程，它的根数计算是一个关键的步骤，直接影响到工程的质量和安全。

下面是水泥搅拌桩根数计算的相关参考内容。

水泥搅拌桩的根数计算需要考虑以下因素：1.设计荷载：水泥搅拌桩一般用于承受建筑结构或设备的荷载。

根据相关规范和标准，根据建筑物的类型和用途，可以确定设计荷载。

2.土壤条件：水泥搅拌桩的承载性能与土壤条件有关。

需要进行现场勘察，了解地下水位、土壤类型、土层厚度、土层稳定性等参数。

3.桩的直径和长度：水泥搅拌桩的直径和长度直接影响到其承载能力和抗拔能力。

一般情况下，桩的直径小于0.6米，长度不小于4米。

4.施工工艺：水泥搅拌桩的根数计算还需要考虑施工工艺。

如搅拌桩的间距、边长、交叉角等，可以根据施工要求和土壤条件进行合理设置。

下面是一个水泥搅拌桩根数计算的计算步骤和示例：1.根据设计荷载确定桩的承载力要求。

2.进行现场勘察，了解土壤条件。

根据勘察结果，判断是否需要进行地基加固。

3.根据土壤条件和桩的直径、长度，确定桩的承载力。

可以通过标准规范中的计算公式或经验公式进行计算。

4.根据桩的承载力要求和桩的承载力，计算出所需的桩的根数。

计算方法一般为：根数 = 设计荷载 / 每根桩的承载力。

示例：假设设计荷载为1000吨，水泥搅拌桩的承载力为50吨/根。

根据计算公式，所需的桩的根数为20根。

综上所述，水泥搅拌桩的根数计算需要综合考虑设计荷载、土壤条件、桩的直径和长度、施工工艺等因素。

这些因素之间相互关联，需要科学合理地进行计算和设计，以确保水泥搅拌桩能够满足工程的要求。

搅拌桩之间有搭接，工程量如何计算呢，是不是要分空桩和实桩，单位按米编制可以吗？空桩和实桩如何区分？重叠部分在编制清单是否要考虑？编制工程量的原则应以计价规范中的计算规则执行。

按投影面积×实际深度（投影面积是要扣除两圆交叉重叠部分），一般按双头或三头为一组来计算。

投影面积应该是一组的面积。

一组与一组间的交叉重叠部分是不扣除的，这部分在定额里面考虑了。

有原位复打的，只计算一次体积。

不能重复计算。

要按水泥掺量的不同，分别计算。

比较麻烦的就是如何区分是原位复打还是重叠交叉了，很多边角转弯的地方，重叠相交的面积相当大！根据浙江省建筑工程预算定额（2003版）桩基工程的工程量计算规则：深层水泥搅拌桩工程量按桩径截面积乘桩长计算。

桩长按设计桩顶至桩底另加0.50m计算；若设计桩顶标高至自然地坪小于0.50m 或已达自然地坪时，另加长度应小于0.50m或不计。

空搅部分的长度按设计桩顶至自然地坪的长度减去另加长度计算。

其工程量计算公式为：水泥搅拌桩工程量＝桩径截面积×（设计桩顶标高－设计桩底标高＋另加长度）×根数空搅部分工程量＝桩径截面积×（自然地坪标高－设计桩顶标高－另加长度）×根数1、对于单头水泥搅拌桩来说，桩径截面就是一个圆，所以桩径截面积＝πr2。

注：式中r为圆的半径，π为圆周率。

2、对于双头水泥搅拌桩来说，其桩径截面是由两个圆相交而组成的图形（如图所示），所以桩径截面积应按两个圆面积之和减去重叠部分（由两个弓形组成）面积来计算，然而这个重叠部分面积，计算起来是比较麻烦的。

如果圆的半径r、两圆连心距ｄ均为已知数据，假设圆心角为θ（未知），图形中的三角函数关系为：cos(θ/2)＝(d/2)/rθ/2＝arccos[d/（2r）]∴θ＝2arccos[d/（2r）]根据平面几何和三角函数知识，且θ以弧度来计量，则可以推导出一个较简便的弓形面积计算公式：扇形O1AB面积＝（1/2）r2·θ三角形O1AB 面积＝（1/2）r2·sinθ∴弓形面积＝扇形O1AB面积－三角形O1AB面积＝（1/2）r2（θ－sinθ）所以，对于双头水泥搅拌桩来说:其桩径截面积＝2πr2－r2（θ－sinθ）＝r2（2π－θ＋sinθ）注：式中的θ必须用弧度来计量；计算时，可把计算器设置在弧度（RAD）状态；如θ为角度，只须乘以（π/180）就可化为弧度。

水泥搅拌桩沉降计算水泥土搅拌桩的变形计算方法很多，可以分为两类，双层地基法和三层地基法，其中主要的是双层地基法。

1、双层地基法双层地基法即将搅拌桩复合地基的变形S等于复合土层的压缩变形S1和桩端以下未处理土层的压缩变形S2。

（1）复合模量法。

将复合地基加固区增强体连同地基土看作一整体，采用置换率加权模量作为复合模量，复合模量也可以根据试验确定，并以此作为参数采用分层总和法求S1。

（2）应力修正法。

根据桩土模量比求出桩土各自分担的荷载，忽略增强体的存在，用弹性理论求出土中应力，用分层总和法求出加固区土体的变形，并以此作为S1。

（3）桩身压缩量法。

假定桩体不会产生刺入式变形，通过模量比求出桩承担的荷载，再假定桩侧摩阻力的分布形式，则可通过材料力学中求压杆变形的积分方法求出桩体的变形，将此作为S1。

（4）应变修正法。

在实际应用中，先把加固区分层，计算每层末加固时土的竖向应变εv0.及应变折减系数Rp和Rc值，然后比较Rp和Rc值，取其中大值可得到复合地基竖向应变值εv＝εv0max（Rp，Rc）。

由每层的应变值可计算出每层的压缩量，累加各层的压缩量可得整个加固区的压缩量S1。

（5）经验值法。

复合土层的压缩变形值可根据上部荷载、桩长、桩身强度等按经验取10～30mm[1]，或20～40mm。

（6）叠加因子法。

叠加因子方法最早由Poulos（1968年）提出，应用也较多，但传统桩间的叠加因子是运用象边界元等数值计算手段来分析两根桩间的情况而估计得到的。

根据Randolph和Wroth（1978年）对于压人土体中的柔性桩的荷载与位移关系提出桩体位移表达式，以及沉降与位移的半径关系即单桩沉降引起土体的位移场，从而得到桩间的相互叠加因子（相互作用因子）。

通过叠加桩体在自身荷载作用下的位移和其余桩体位移引起的附加位移从而计算加固区的沉降。

这种方法公式虽然比较简单，但本人认为计算比较繁琐。

S2的计算方法一般有以下几种：（1）应力扩散法。