水泥土搅拌桩复合地基计算

水泥土搅拌桩复合地基设计介绍——结合常州地区经验吴祖德(常州市建设工程施工图设计审查中心, 江苏213002）摘要：结合常州实践经验和设计规范，介绍了水泥土搅拌桩的构造特点、施工方法、以及常用加固方法及型式，其中详细介绍了设计方法，复合地基承载力设计值和沉降量的计算，以及相应的应用软件，可提供给相关专业技术人员在工作中参考应用。

注：执行《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-2012）时，注意规范用词，称“水泥土搅拌桩”，不再称“深层搅拌桩”、“粉喷桩"；水泥土搅拌桩的施工工艺分为：浆液搅拌法（简称湿法）；粉体搅拌法(简称干法)。

关键词：水泥土搅拌桩单桩承载力复合地基承载力沉降计算1深层搅拌桩在常州地区的实践1.1 常州实践常州市于1992年引进水泥土搅拌桩加固软土地基，首先采用在亚细亚傍留芳路6层住宅，淤泥质土有20m深。

至今常州仍然用得很多，其间也出现过一些问题,施工控制不好,有产生不均匀沉降、裂缝等。

上海有一段时间，因出现过问题，禁用水泥土搅拌桩,后来放宽好用了，有附加条件，要经过沉降计算,并符合要求.在常州水泥土搅拌桩主要适用加固地耐力120KPa以下淤泥质、粉质粘土。

大于120、130、140KPa 也处理，但搅拌机械动力较困难，施工要细心。

地耐力120KPa以下的地基,处理后可达100～300KPa，含砂、粉粒的土可达大于300KPa。

一般处理后的复合地基可达200KPa以内.水泥土强度,常州在1~1.2MPa(个别有1。

4MPa），复合地基在150～180KPa。

表1 常州早期深层搅拌桩典型工程介绍注:（1）早期单桩承载力设计值中，桩强度折减系数为0.2～0。

5；（2）序号3，无淤泥层，上面150KPa，下面140KPa,桩打至粉质粘土;土含粉、砂粒，所以桩身强度高，且打入持力层，所以沉降量很少；（3)序号4，表层3～5m淤泥质土，下面为亚粘土；因桩尖有持力层，沉降很小。

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土层名称基础底标高土层底面标高Zi L Bf sp,kf akξE siE sp 'P o回填土51.49 4.3860601 2.5 2.5粉质粘土48.99 6.88606015.51 5.51淤泥质粉质黏土48.377.574601.2333333344.93333333黏土粉质粘土说明： Zi——基础底面至土底面的距离； L ——基底长边； B ——基底短边；fsp,k——复合地基承载力特征值； fak——土的承载力特征值；Esi——基础底面下第i层土的压缩模量，应在土的自重压力至土的自重压力至土的自重压力与附加压力之和的压力范围取值； E sp ——地基强度提高以后，模量相应提高后的取值；Po——对应于荷载效应准永久组合标准值时的基础底面处的附加压力。

L/BZi/B αiZi αi Ai Σ Ai Ai/Esp'ΣAi/Esp'E s ψss0.4380.240 1.051105.12042.0480.6880.211 1.45240.0487.2680.7500.2121.58613.4572.728158.625 ξ——复合地基承载力特征值与土的承载力特征值的比值1.000结论：地基加固处理后荷载作用下的地基沉降变形约为23.462mm.Es——变形计算深度范围内压缩模量的当量值；Ai——第i层土平均附加应力系数沿土层厚度的积分值；Ai=P0*(Zi*ai-Zi-1*ai-1)说明： αi——基础底面计算点至第i层土底面范围内平均附加应力系数；详GB50007-2011《建筑地基基础设计规范》附录K 为非修改区域S ——地基最终变形量（mm）。

ψs——沉降计算经验系数；详GB50007-2011《建筑地基基础设计规范》表5.3.568.69852.044 3.048 1.3201055.87沉降基本数据沉降数据计算10010。

水泥土搅拌桩复合地基设计设计原理：水泥土搅拌桩复合地基的设计原理是通过将水泥土搅拌桩和原土混合，形成复合土层，使复合土层的特性达到设计要求。

水泥土搅拌桩是利用旋转的刀头在土中搅拌，同时混入一定比例的水泥，使土与水泥充分混合，并形成固结胶结体。

搅拌桩的直径和间距、搅拌深度、土与水泥的比例等参数需要根据实际情况进行设计。

设计方法：1.地质勘察：对施工地点的地质情况进行全面的勘察，包括土层的性质、厚度、地下水位等信息。

2.荷载计算：根据设计要求和大地勘察结果，计算出地基所需的承载力和抗沉降能力。

3.地基处理方案设计：根据荷载计算结果，选择水泥土搅拌桩的直径和间距、搅拌深度等参数，并确定土与水泥的比例。

4.桩机选型：根据设计要求和施工条件，选择合适的搅拌桩机进行施工。

5.施工监理：对施工过程进行监理，确保施工质量符合设计要求。

施工注意事项：在水泥土搅拌桩复合地基的施工过程中，需要注意以下几个方面：1.施工前应对施工现场进行平整，并清除出桩机施工范围内的障碍物。

2.搅拌桩机应根据设计要求选择合适的搅拌头，并进行调试，确保其正常工作。

3.搅拌深度应根据设计要求进行确定，并在施工过程中进行实时监测。

4.搅拌桩与原土的混合应均匀，搅拌桩之间的间距和桩与桩之间的连续性应符合设计要求。

5.施工结束后，对复合地基进行验收，检查地基的承载力和抗沉降能力是否满足设计要求。

总结：水泥土搅拌桩复合地基是一种有效提高地基承载力和抗沉降能力的地基处理方法。

设计过程应根据现场地质情况和设计要求进行，施工过程中需注意施工质量的控制。

通过合理的设计和施工，水泥土搅拌桩复合地基可以有效地解决地基承载力不足和沉降问题，保证工程的安全和稳定。

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。