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【摘 要】 文章以某具体工程为例，对其地质条件进行了分析，对各种地基处理技术方案进行了对比与论证分析，对水泥土搅拌桩的设计参数进行了计算，最终确定了水泥土搅拌桩的设计方案，并探讨了 水泥土搅拌桩的施工工艺及其质量控制措施。
【关键词】 水泥土搅拌桩；设计；施工；质量控制
引言：
万丈高楼平地起，地基处理施工质量对整个建筑物功能的实现具有重要意义。在高层建筑的地基处理中，水泥土搅拌桩技术因其较高的可行性、可靠性，因此在高层建筑的地基处理中广为应用 ，本文将结合具体工程实例，对建筑地基处理技术及其质量控制展开具体探讨与论述。
1工程背景概述
某工程拟建16 层的大厦，占地约32m×19m，接近矩形，框架结构，在设计中一层为地下室，原设计方案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施工。支护桩施工完毕、基坑开挖完成之后，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5 m 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。
2地质条件分析
根据地质勘察报告， 场地工程地质条件简单描述如下：
2.1 杂填土，褐色，结构松散，主要是由碎石、碎砖以及少量粘土组成，场区范围内均有分布，平均层厚2.0m，根据经验确定承载力?ak=60kPa ；
2.2 淤泥，灰褐、褐色等，呈流塑———软塑状，含少许有机质，场区范围内均有分布，平均层厚1.0m， ?ak=60kPa；
2.3 淤泥质土，灰褐色，结构松散———稍密，含少许有机质，场区范围内均有分布， 平均层厚1.0m，?ak=90kPa ；
2.4 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，?ak=220kPa 。
3 水泥土搅拌桩的设计方案
3.1 水泥土搅拌桩的设计参数计算
3.1.1 地质条件参数分析
根据地质报告，土层分为4 层，并依据规范及本地区的实践经验，确定各土层的相关技术参数：1）层杂填土， ?ak=60kPa ，桩周土的摩擦力qs=8kPa ，平均厚度l=2m；2）层淤泥，桩周土的摩擦力qs=6kPa ，平均厚度l=1m；3）层淤泥质土，桩周土的摩擦力qs=10kPa ，平均厚度l=1m；4）层可塑状粉质粘土，?ak=220kPa， 桩周土的摩擦力qs=18kPa 。
3.1.2 水泥土攪拌桩技术参数
复合地基承载力特征值?ak= 220kPa ，桩间土承载力特征值?ak=60kPa。桩径500mm，桩长l=5m（进入持力层1m），桩周长Up =157m，桩截面积Ap= 0.196m2。桩端天然地基土承载力折减系数α=0.5，桩间土承载力折减系数β=0.75（设褥垫层）。桩身强度折减系数η=0.33，桩端地基土承载力特征值qp= 220kPa 。
3.1.3水泥土搅拌桩的技术参数计算
按《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）进行各项计算。
1）单桩承载力Ra（公式11.2.4-1）
Ra=UpΣqsili +αApqp= 1.57×（ 8×2+6×1+10×1+18×1）+0.5×0.196×220= 100.06kN
取Ra = 100kN。
2）置换率m（公式9.2.5）
?spk =mRa /Ap +β（1-m）?sk220=m×100/0.196+0.75×（1-m）×60m=0.376
3）搅拌桩布置
按正方形方式进行搅拌桩布置，桩间距为s。
m = 0.196/s2=0.376
则s= 0.722 m。
取s=0.7m，则m=0.196/（0.7×0.7）=0.4。
按桩间距s=0.7m 正方形布置搅拌桩， 桩数1140 根。
4）桩身强度?cuk（公式11.2.4-2）
Ra=η?c u（9 0d）Ap
?cu （ 90d）=100/（0.33×0.196）=1.55MPa
则?cu （ 28d）=0.7×1.55=1.09MPa，取?cu （ 28d） =1.1MPa 。
5）固化剂及掺入比
通过配合比试验，当使用普通32.5MPa 水泥、水泥掺入比采用15%、水灰比采用0.75 时，标准养护条件下的水泥土强度?cu（28d）= 3.1MPa。根据施工经验，水泥土现场强度折减系数取0.5，则水泥土现场强度?cu（28d）=0.5×3.1=1.55MPa>1.1MPa ，能满足设计要求。
3.2 水泥土搅拌桩设计方案的确定
处理后复合地基承载力特征值达到220kPa 。 桩径500mm，桩长5m（进入第④层土层1m），总桩数1140 根。 采用普通32.5MPa 水泥，水灰比0.75，水泥掺入比为15%，要求水泥土桩身强度）1.1MPa（28d）。 每桩上下来回搅拌喷浆4 次（四搅四喷），提升速度控制在1.0m/min 之内。水泥土搅拌桩复合地基之上设置500mm 厚的中粗砂褥垫层。
4 水泥土搅拌桩的施工工艺
4.1 施工工艺
4.1.1 水泥土搅拌桩的工艺流程
平整清理场地→测放轴线、测定桩位→桩机就位、配置水泥浆→第一次喷浆搅拌下沉至设计桩端标高处→第一次喷浆提升搅拌至地面→第二次喷浆下沉搅拌至设计桩端标高处→第二次喷浆提升搅拌至地面→结束一根桩的施工，移机至下一根桩位。 4.1.2 水泥土搅拌桩的工艺要求
1）平整清理场地：将场地上部多余土方开挖外运（预留0.5m），清除场地内的较大石块、旧基础等障碍物，清理生活垃圾，施工场地要求平整。
2）测放轴线及桩位：本工程置换率较高，桩间距小，要求现场轴线及桩位测放要准确，要求桩位测放误差≤20mm。
3）桩机就位：开钻前，一定要对准桩位标志下钻，对中误差< 50mm。调整桩机，桩机的主动钻杆要保证垂直，要求垂直度误差<1.5%。
4）配置水泥浆：水灰比为0.75，凡配置好的水泥浆超过2h 未使用的，应全部废弃，不得重新使用。
5）搅拌成桩：必须按方案要求的下沉和提升速度进行施工成桩，每次上升或下沉速度必须均匀。
4.2 水泥土搅拌桩的施工质量控制
4.2.1 水泥土搅拌桩的施工准备
清理施工现场的地下、地面、空中的障碍物，以利于安全施工。 依据设计图纸，做好现场平面布置，安排好打桩施工流水。 复核基础轴线，测量放线定出每个桩位并钉上竹签作标记，偏差<20mm。 考虑到桩长要进入较硬土层1m，在樁机上增加一台卷扬机以便施加反压。 只有经检验合格的水泥才能进场使用。
4.2.2 搅拌成桩
起吊设备的平整度和导向架对地面的垂直度，要求桩机左右两条轨道的高差+10cm，以保证桩的垂直偏差不超过桩长的1.5%。 保证桩位准确，偏差+ 50mm。 水泥掺入量的控制：水泥掺入比为15% ，经过计算每根桩的水泥用量为300 kg（每延米桩长的水泥用量为60 kg），结合下沉和提升速度调整好送浆泵的送浆速率，保证搅拌桩的水泥掺入比达到设计要求。 如遇停电、停水或其它原因造成断浆，则必须重新搅拌，搅拌桩搭接长度>500mm。 在钻塔上悬挂吊锤，用以监测搅拌桩的垂直度。 钻塔上做好标尺标记，以方便桩长的监测计量。结合地质报告，根据搅拌桩机电流及下沉速度的变化进行综合判断，以确保搅拌桩桩长进入第④层土层1m。
5结语
该工程采用水泥土搅拌桩施工工艺对地基进行处理，最终取得了良好的施工质量，实现了 安全可靠、经济合理、施工便利的目标，获得了理想的经济效益与工程质量。本文的探讨，希望能为今后此类工程的地基处理施工提供一定的案例借鉴与参考。
参考文献：
[1] 余萌，陈波.浅析水泥土搅拌桩的设计与应用[J].中国新技术新产品.2013（11）
[2] 胡晓朋.水泥土搅拌桩施工及控制[J].科技信息.2009（13）
【关键词】 水泥土搅拌桩；设计；施工；质量控制
引言：
万丈高楼平地起，地基处理施工质量对整个建筑物功能的实现具有重要意义。在高层建筑的地基处理中，水泥土搅拌桩技术因其较高的可行性、可靠性，因此在高层建筑的地基处理中广为应用 ，本文将结合具体工程实例，对建筑地基处理技术及其质量控制展开具体探讨与论述。
1工程背景概述
某工程拟建16 层的大厦，占地约32m×19m，接近矩形，框架结构，在设计中一层为地下室，原设计方案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施工。支护桩施工完毕、基坑开挖完成之后，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5 m 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。
2地质条件分析
根据地质勘察报告， 场地工程地质条件简单描述如下：
2.1 杂填土，褐色，结构松散，主要是由碎石、碎砖以及少量粘土组成，场区范围内均有分布，平均层厚2.0m，根据经验确定承载力?ak=60kPa ；
2.2 淤泥，灰褐、褐色等，呈流塑———软塑状，含少许有机质，场区范围内均有分布，平均层厚1.0m， ?ak=60kPa；
2.3 淤泥质土，灰褐色，结构松散———稍密，含少许有机质，场区范围内均有分布， 平均层厚1.0m，?ak=90kPa ；
2.4 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，?ak=220kPa 。
3 水泥土搅拌桩的设计方案
3.1 水泥土搅拌桩的设计参数计算
3.1.1 地质条件参数分析
根据地质报告，土层分为4 层，并依据规范及本地区的实践经验，确定各土层的相关技术参数：1）层杂填土， ?ak=60kPa ，桩周土的摩擦力qs=8kPa ，平均厚度l=2m；2）层淤泥，桩周土的摩擦力qs=6kPa ，平均厚度l=1m；3）层淤泥质土，桩周土的摩擦力qs=10kPa ，平均厚度l=1m；4）层可塑状粉质粘土，?ak=220kPa， 桩周土的摩擦力qs=18kPa 。
3.1.2 水泥土攪拌桩技术参数
复合地基承载力特征值?ak= 220kPa ，桩间土承载力特征值?ak=60kPa。桩径500mm，桩长l=5m（进入持力层1m），桩周长Up =157m，桩截面积Ap= 0.196m2。桩端天然地基土承载力折减系数α=0.5，桩间土承载力折减系数β=0.75（设褥垫层）。桩身强度折减系数η=0.33，桩端地基土承载力特征值qp= 220kPa 。
3.1.3水泥土搅拌桩的技术参数计算
按《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）进行各项计算。
1）单桩承载力Ra（公式11.2.4-1）
Ra=UpΣqsili +αApqp= 1.57×（ 8×2+6×1+10×1+18×1）+0.5×0.196×220= 100.06kN
取Ra = 100kN。
2）置换率m（公式9.2.5）
?spk =mRa /Ap +β（1-m）?sk220=m×100/0.196+0.75×（1-m）×60m=0.376
3）搅拌桩布置
按正方形方式进行搅拌桩布置，桩间距为s。
m = 0.196/s2=0.376
则s= 0.722 m。
取s=0.7m，则m=0.196/（0.7×0.7）=0.4。
按桩间距s=0.7m 正方形布置搅拌桩， 桩数1140 根。
4）桩身强度?cuk（公式11.2.4-2）
Ra=η?c u（9 0d）Ap
?cu （ 90d）=100/（0.33×0.196）=1.55MPa
则?cu （ 28d）=0.7×1.55=1.09MPa，取?cu （ 28d） =1.1MPa 。
5）固化剂及掺入比
通过配合比试验，当使用普通32.5MPa 水泥、水泥掺入比采用15%、水灰比采用0.75 时，标准养护条件下的水泥土强度?cu（28d）= 3.1MPa。根据施工经验，水泥土现场强度折减系数取0.5，则水泥土现场强度?cu（28d）=0.5×3.1=1.55MPa>1.1MPa ，能满足设计要求。
3.2 水泥土搅拌桩设计方案的确定
处理后复合地基承载力特征值达到220kPa 。 桩径500mm，桩长5m（进入第④层土层1m），总桩数1140 根。 采用普通32.5MPa 水泥，水灰比0.75，水泥掺入比为15%，要求水泥土桩身强度）1.1MPa（28d）。 每桩上下来回搅拌喷浆4 次（四搅四喷），提升速度控制在1.0m/min 之内。水泥土搅拌桩复合地基之上设置500mm 厚的中粗砂褥垫层。
4 水泥土搅拌桩的施工工艺
4.1 施工工艺
4.1.1 水泥土搅拌桩的工艺流程
平整清理场地→测放轴线、测定桩位→桩机就位、配置水泥浆→第一次喷浆搅拌下沉至设计桩端标高处→第一次喷浆提升搅拌至地面→第二次喷浆下沉搅拌至设计桩端标高处→第二次喷浆提升搅拌至地面→结束一根桩的施工，移机至下一根桩位。 4.1.2 水泥土搅拌桩的工艺要求
1）平整清理场地：将场地上部多余土方开挖外运（预留0.5m），清除场地内的较大石块、旧基础等障碍物，清理生活垃圾，施工场地要求平整。
2）测放轴线及桩位：本工程置换率较高，桩间距小，要求现场轴线及桩位测放要准确，要求桩位测放误差≤20mm。
3）桩机就位：开钻前，一定要对准桩位标志下钻，对中误差< 50mm。调整桩机，桩机的主动钻杆要保证垂直，要求垂直度误差<1.5%。
4）配置水泥浆：水灰比为0.75，凡配置好的水泥浆超过2h 未使用的，应全部废弃，不得重新使用。
5）搅拌成桩：必须按方案要求的下沉和提升速度进行施工成桩，每次上升或下沉速度必须均匀。
4.2 水泥土搅拌桩的施工质量控制
4.2.1 水泥土搅拌桩的施工准备
清理施工现场的地下、地面、空中的障碍物，以利于安全施工。 依据设计图纸，做好现场平面布置，安排好打桩施工流水。 复核基础轴线，测量放线定出每个桩位并钉上竹签作标记，偏差<20mm。 考虑到桩长要进入较硬土层1m，在樁机上增加一台卷扬机以便施加反压。 只有经检验合格的水泥才能进场使用。
4.2.2 搅拌成桩
起吊设备的平整度和导向架对地面的垂直度，要求桩机左右两条轨道的高差+10cm，以保证桩的垂直偏差不超过桩长的1.5%。 保证桩位准确，偏差+ 50mm。 水泥掺入量的控制：水泥掺入比为15% ，经过计算每根桩的水泥用量为300 kg（每延米桩长的水泥用量为60 kg），结合下沉和提升速度调整好送浆泵的送浆速率，保证搅拌桩的水泥掺入比达到设计要求。 如遇停电、停水或其它原因造成断浆，则必须重新搅拌，搅拌桩搭接长度>500mm。 在钻塔上悬挂吊锤，用以监测搅拌桩的垂直度。 钻塔上做好标尺标记，以方便桩长的监测计量。结合地质报告，根据搅拌桩机电流及下沉速度的变化进行综合判断，以确保搅拌桩桩长进入第④层土层1m。
5结语
该工程采用水泥土搅拌桩施工工艺对地基进行处理，最终取得了良好的施工质量，实现了 安全可靠、经济合理、施工便利的目标，获得了理想的经济效益与工程质量。本文的探讨，希望能为今后此类工程的地基处理施工提供一定的案例借鉴与参考。
参考文献：
[1] 余萌，陈波.浅析水泥土搅拌桩的设计与应用[J].中国新技术新产品.2013（11）
[2] 胡晓朋.水泥土搅拌桩施工及控制[J].科技信息.2009（13）