水泥搅拌桩桩长变更原因分析

李家稳　李春东　陈新洋

(1.昆山市水利建筑安装工程有限公司， 江苏 昆山　215300；

2.苏州市水利建设监理有限公司， 江苏 苏州　215300)

水泥搅拌桩桩长变更原因分析

李家稳1李春东2陈新洋2

(1.昆山市水利建筑安装工程有限公司， 江苏 昆山215300；

2.苏州市水利建设监理有限公司， 江苏 苏州215300)

【摘要】本文通过对苏州市七浦塘拓浚整治工程常熟段五标水泥搅拌桩设计、变更的描述，分析了水泥搅拌桩机钻孔机械不进尺、桩长变更的原因，并采用了相应处理措施，供类似工程参考。

【关键词】水泥搅拌桩； 桩长； 变更； 原因分析； 处理措施

1工程概况

苏州市七浦塘拓浚整治工程常熟段五标CS249—CS250河道北侧粮管所位置码头设计长度为48m，设计标准为停靠300t级船舶。码头底板顶高程设计为0.50m，厚度设计为60cm，底板底高程-0.10m，底部采用水泥搅拌桩进行地基处理，上部为钢筋混凝土护壁式挡墙结构。

2地勘资料

苏州市七浦塘拓浚整治工程(常熟段)主要地基为31土层，层顶高程为1.91～2.81m，层底高程为-3.79～-4.21m，土质为灰色淤泥质粉质黏土、黏土，标准贯入击数为3，土壤含水量为37.50%，孔隙比1.04，饱和度99.20%，允许承载力为70kPa，搅拌桩土的侧阻力特征值qs为8kPa；其下为32土层，层顶高程为-3.79～-4.21 m，层底高程为-21.08～-21.75 m，灰色粉砂、细砂，局部轻粉质壤土，标准贯入击数为13，土壤含水量为31%，允许承载力为120kPa，搅拌桩土的侧阻力特征值qs为13kPa。

3地基处理设计

31层土为淤泥质粉质黏土，属于软土地基，承载力不满足要求，需要进行地基处理。根据荷载组合计算，要求地基处理后的复合地基承载力不小于110kPa。

地基处理设计为φ60@100cm的水泥搅拌桩，正方形布置，设计桩长8m，桩顶高程为-0.10m，桩底高程设计为-8.10m。详见下图。设计单桩承载力100kN，复合地基承载力110kPa，要求水泥掺量不小于15%，28d无侧限抗压强度不小于1.20MPa。

水泥搅拌桩设计图

3.1水泥桩单桩承载力特征值计算

a.按桩身材料强度计算

式中Ra1——单桩竖向承载力特征值，kN；

η——桩身强度折减系数，湿法施工的水泥搅拌桩可取0.25；

fcu90——与搅拌桩桩身水泥土配合比相同的室内加固土试块，边长为70.7mm的立方体在标准养护条件下90d龄期的立方体抗压强度平均值，kPa,fcu90=1.18fcu28；

Ap——桩的截面积，m2。

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

b.按单桩侧阻和端阻计算

式中μp——桩的周长，m；

qsi——桩周土的侧阻力特征值，kPa；

lpi——桩长范围内第i层土的厚度；

αp——桩端端阻力发挥系数，可取0.4～0.6；

Ap——桩的截面积，m。

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

Ra1

3.2复合地基承载力计算

a.m=Ap/A

式中m——桩土置换率；

A——根桩分担的处理地基面积，m。

m=3.1416×0.3×0.3/(1×1)=0.2827

b.fspk=mRa/Ap+β(1-m)fsk

式中fspk——复合地基承载力，kPa；

β——桩间土承载力发挥系数，取0.2；

fsk——处理后桩间土承载力特征值，kPa。

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

设计满足要求。

4施工过程及问题出现

施工单位桩基施工队伍组织施工机械进场，采用SJB型单轴深层水泥搅拌桩机，额定扭矩8500N·m，搅拌头转速为42r/min，采用37kW电机的水泥搅拌桩机，施工至-5.00m高程位置机械不进尺，无法钻进。经与设计单位商量后，换成功率为55kW电机的水泥搅拌桩机械作业后仍然无法钻进，施工时电流表显示最大电流大于60A。

5原因分析

水泥搅拌桩施工过程中，钻头穿过31层土到达32层土，土层发生变化，钻进过程中摩阻力增加造成无法钻进。分析32层土颗粒(见表1)，依据《水闸设计规范》(SL 265—2001)判定： 该土质为含少量砾的粉砂，由物性指标(见表2)分析，土孔隙比e=0.877，0.85

表1　32层土的颗粒分析试验结果

表2　32层土的物性状态

6变更计算

根据地质资料重新进行计算，将原设计桩长8m变更为5m(进入持力层1m)，桩底高程为-5.10m。其他参数不变。

水泥桩单桩承载力特征值计算：

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

仍然满足要求。根据计算结果，按照原审批程序，进行了设计变更。

7复合地基检测

成桩28d后，采用双管单动取样器钻取芯样，一是检验成桩质量的完整性；二是对水泥土强度进行检验。检验数量为1%，检测结果全部合格。

静载试验： 水泥土搅拌桩复合地基承载力检验采用的是复合地基静载试验，试验用承压板为1m2的正方形钢板，检验数量为3组。试验最大加载220kN,试验结果全部合格。

参考文献

[1]JGJ 79—2012建筑地基处理技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[2]GB 50007—2011建筑地基基础设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.

[3]SL 265—2001水闸设计规范[S].北京：中国水利水电出版社，2001.

[4]GBJ145—90土的分类标准[S].北京：建设部标准定额研究所,1990.

[5]GB 50021—2001岩土工程勘察规范[S].第二版.北京：中国建筑工业出版社,2009.

[6]《工程地质手册》编委会.工程地质手册[M].第四版.北京： 中国建筑工业出版社,2011.

中图分类号：TU642

文献标志码：A

文章编号：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