夯实水泥土桩实践中有关技术问题

夯实水泥土桩实践中有关技术问题

摘要：本文针对目前夯实水泥土桩施工中存在的一些技术问题进行了分析探讨，提出了自己的观点，目的是不断完善该方法，减少不必要的工程失误。

关键词：夯实水泥土桩 实践技术问题 1．前 言

夯实水泥土桩地基处理方法近年来发展很快，该方法具有施工简便、造价低廉、效果明显的特点，近年来得到了非常广泛的应用。由于这种方法开发应用时间不长，尚处于边应用边研究阶段，在理论和技术方法上尚不太成熟，认识也还不统一，需要在应用中不断的认识、总结其规律。本文是想通过在夯实水泥土桩工程实践中所遇到一些技术问题，就这些问题进行分析探讨，推动该方法的研究工作。

2．关于桩体承载力的确定

夯实水泥土桩处理地基是以桩体和桩间土构成的复合地基来作用的。复合地基承载力通过复合地基载荷试验确定或通过桩承载力和桩间土承载力根据复合地基计算公式确定。在方案设计时，一般通过桩承载能力与桩间土承载力来设计复合地基承载力，并以此为依据进行桩设计，复合地基承载力按下式计算

式中：fsp,k—复合地基承载力标准值（kpa）；

rk—单桩竖向承载力标准值（kn）； ap—桩体载面面积（㎡）； m—面积置换率；

a—桩间土强度调整系数，排土成孔或挤密作用小时，a取0.8～1.0，当挤土成孔或挤密作用大时，a取0.95～1.10； fk—天然地基承载力标准值（kpa）。

由于国家尚没有夯实水泥土桩有关规范，在实践中技术人员对单桩承载力的设计取值标准不一致，有的习惯按摩擦桩考虑桩体承载力，有的根据夯实水泥土的标准强度来确定桩体承载力。那么如何确定桩体承载力更合理呢？

夯实水泥土桩从桩类型上，应属于半刚性桩，它兼有刚性和柔性桩的一些特性，在破坏方式上也将会有两种可能的破坏方式，一是刺入破坏，一是桩体压碎破坏。实质这也是目前按摩擦桩或按桩体强度设计桩的依据所在，工程实践中确实出现过这两种形式的破坏。

实践中出现过这样的问题，按水泥土强度为依据进行的设计，取值偏高，从桩体强度本身检验来看，能满足设计要求，但栽花试验检测结果，桩达不到要求，问题就是桩产生了刺入破坏，体现了摩擦桩特性。那么当桩土应力比大，桩体本身强度不足时，桩顶应力过大，在桩未发生刺入破坏时，桩体发生了压碎破坏。 因此，在夯实水泥土桩复合地基方案设计时，要满足处理要求，

就要考虑在复合地基承载力的要求下，设计中既满足土对桩的支承力，又要考虑桩强度能满足荷载要求。

设计时，桩承载力要同时考虑以下两个条件：

式中：qp—桩端阻力标准值(kpa)； up—桩身周长(m)；

qsi—桩侧第i层土侧摩阻力标准值 (kpa)； li—按土层划分的各段桩长(m)； fcs,k—夯实水泥土标准强度(kpa)；

η—强度折减系数，一般取0.35；或取0.30～0.40。 即按式（2）和（3）中的小值作为桩竖向承载力标准值rk。单独考虑其中之一是不适当的。 3．关于现场检测问题 3.1 检测方法

夯实水泥土桩的现场检测应着重考虑桩体夯实质量的检查、桩体强度的检验及复合地基承载力检测。

桩体夯实质量检验可采用取桩体夯实水泥土测定桩体材料的压实系数是否达到设计要求。一般要求桩体压实系数≥0.93，可通过环刀取样测定其干密度进行判定；也可通过现场轻便触探检测桩体夯实质量。根据n10与压实系数λc的关系进行判定，一般要求n10≥30击。

桩体强度通过桩体夯实水泥土试块进行强度试验，判定是否满足设计要求。

对于复合地基承载力检测，一级建筑物或地质条件复杂的场地，宜采取载荷试验方法确定。一般建筑物，地质条件简单的，可按式（1）确定。 3.2 检测时间问题

桩体夯实质量的检测，主要是测定桩体压实系数、连续性，可以随着施工的进展随时跟踪检测，这是没问题的。但桩体强度和复合地基承载力检测，则与检测时间有很大的关系，因为从夯实水泥土桩加固机理分析，桩体强度是通过夯实作用及水泥与土发生离子交换作用来提高的，桩体强度的提高需要时间，需要一定的养护期，是有一定规律的。过早的检验有可能出现桩体强度尚不满足设计要求的情况，但这并不能由此得出桩体强度不满足设计要求的结论，由此而否定了合理的设计，也可能造成不必要的返工和浪费。 从试验结果看，夯实水泥土强度随时间延长强度提高，早期强度与最终强度有很大差别。7天时，强度接近最终强度的30%，14天时，强度为最终强度的40%左右，28天时，强度达到最终强度的60%左右。

这样的强度增长规律，对我们设计中按rk=ηfcs,kap(η取0.3～0.4)，考虑桩体强度，如果进行单桩载荷试验或复合地基载荷试验，则检测时间不应小于成桩后15天，否则有可能出现检测

结果不满足的结论，但实际上处理结果可能是满足的。 目前，对夯实水泥土桩检测的具体时间没有明确的规定，工作中也是各不相同的。为了检测成果的可靠性，应考虑到桩体强度的确定以及水泥土强度的增长规律，从而确定最早检测时间，否则就有可能造成错误的结论。

4.夯锤构造及夯锤孔径关系问题

目前夯实水泥土桩施工中，大多对夯锤形状及夯锤直径与孔径关系不能在施工方案中给出明确要求。实际工程中使用的夯锤就有各种，一般使用的夯锤有雷锤、长形锤及梨形锤等，锤径一般比桩孔直径小5～15㎝。

夯实水泥土桩在夯实施工过程中，要保证处理效果，除了水泥掺入量、搅拌等因素外，现场夯实应主要考虑两个方面，一是桩体的夯实效果，要达到必要的压实系数；二是侧向挤密作用，主要是保证强度和对桩间土的挤密作用。其挤密作用的目的是为了能使桩间土强度有所提高以及增加桩与土之间的摩阻力。夯锤的构造与侧向挤密有直接的关系。

从力学分析看，不同的锤底锥角在夯实过程中的侧向力是不同的，导致不同的侧向挤密效果，锥角越小，水平分力越大，侧向挤密作用越大。

作用于水泥土的力，当锥角a=90°时，水平力与垂直力相等，当a=90°～180°时，垂直力大于水平力，以竖向夯实为主；当a=0

–90°时，水平力大于垂直力，以侧向挤密为主；当a=180°，即平底锤时，仅有垂直力，亦即仅竖向夯实，基本无挤密作用（挤密仅体现在水泥土夯实下沉时的侧向位移）。

由此我们可以建立以下认识：①夯实水泥土桩应该根据不同的侧向挤密要求选择锥角合适的夯锤。从而达到预期效果；②不宜选用平头夯锤，即使对侧向挤密没有特殊要求，也应该使用有一定锥度的长形夯锤或圆弧底锤及梨形锤，以保证有效桩径与桩周土的挤密接触，提供足够的桩侧摩阻；③夯锤直径与桩孔直径间距不宜过大，以填料能顺利下落和顺利夯实为原则，一般径距差5～8厘米为好，过大的间距会影响挤密效果。 结语

夯实水泥土桩地基处理方法正处于发展时期，随着对其规律认识的不断深入，正确、合理地把握其规律，就会避免由于认识不足而造成的失误及偏差，使这一很有潜力的新型地基处理方法不断完善，更好地为工程建设服务。