地基处理毕业设计12

来源：钮旅网

前言

根据城市规划的要求和城市建设的发展，一些建筑，特别是重要建筑只能在被指定的规划用地上。这些规划用地往往可供选择的、理想的地基越来越少，不少建筑物只能建在需要处理的杂填土、软弱土、膨胀土、地质条件复杂的地基上。

我们知道，地基处理的目的在于提高承载力，增加稳定性；减少地基的沉降量，避免产生过大的差异沉降；防止饱和砂土层液化；减少沉降量对地基的影响。因此，因地制宜，根据不同的土层条件选用合适的地基处理方法，不但满足建筑物的安全可靠，还赢得可观的经济效益。这种思想在建筑行业势在必行，迫在眉睫。

由于成都地区所处位置属高原盆地，土层分布情况由上自下大多数为素填土（杂填土）（淤泥）、粘土（粉质粘土）、粉砂、卵石土。土层条件不复杂，可用的地基处理方法很多，但根据建筑物特点具体选用哪一种，是值得认真考虑的。下面借用具体工程实例探讨方案的优化选择。因为地基处理方案的确定，是地基处理设计的首要问题，应根据建筑物上部结构情况、基础形式及建筑场地的地质条件，做出地基处理多种方案，经认真推敲，确定最佳处理方案。

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1 工程概况

1.1 工程简介

黄金海岸6#～8#住宅楼位于四川省成都市双流县华阳镇，是黄金海岸三期建筑群的三幢砖混结构住宅，为六层建筑，基础形式采用墙下条形基础，设计要求复合地基承载力特征值fspk≥260KPa。建筑物长59.14m，宽13.95m，净面积825.003m2，总净面积2475.003m2。 1.2 场地工程地质条件 1.2.1地形地貌

拟建场地北东邻华阳迎宾大道，北向约300m为南延线，地理环境优越，交通便利，场地主要为耕地和少量拆迁旧址，现有场地被推平回填，场地地面标高介于480.331m～485.208m之间，高差4.8m。场地地貌单元以成都平原岷江水系府河Ⅱ级阶地为主。 1.2.2区域地质构造

工作区属成都平原，位于川西褶皱带中的成都坳陷区，处于周围微弱的活动环境中的地壳稳定区。 1.2.3场地土层结构

该场地土层结构自上而下为：

①素填土（局部地段为杂填土）：色杂，松散，湿，以粘土为主，夹少量砖块，部分地段为流塑状淤泥质土，饱水，层厚0.3～5.9m，平均厚度3.0m。

②粘土：黄色，黄褐色，白灰色，硬塑，稍湿，以粘粒为主，厚度0.5～7.4m，平均厚度4.0m。

③粉土：褐黄色，浅黄色，稍密，稍湿～湿，以粉粒为主，含云母、粘粒，场地局部分布，层厚0.3～3.2m，平均厚度1.75m。

④粉砂：褐色，黄褐色，稍密～中密，呈层状或透镜体分布，层厚0.3～2.6m，平均厚度1.45m。

⑤卵石土：黄色，棕黄色，该层层位稳定，承载力高，未揭穿。

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1.2.4地下水及地震液化情况

场地内卵石土为地下水主要储存场所，特别是Ⅰ级阶地的砂卵石层含水丰富，Ⅱ级阶地卵石土由于充填物以粘土为主，具有较好的隔水性，其含水量较少。在Ⅱ级阶地施工时，测得地下水静止水位7.5m左右，Ⅰ级阶地测得地下水静止水位6.0m左右。据区域水文地质资料显示，地下水位变化幅度在2.0～4.0m左右。

根据《建筑抗震设计规范》的划分，本场地区抗震设防烈度为7度，设计地震基本加速度值为0.1g，特征周期为0.35s。由于场地土粉土、粉砂属Q3地层，按规范规定可判定为不液化土层。 1.3各土层力学性质指标

各土层物理力学指标

项目土名素填土粘土粉质粘土19.0 （Q4）粉土（Q4）粉土（Q3）粉砂松散卵石稍密卵石中密卵石密实卵石 alalal天然重度r 内聚力Ck （KN/m3） 19.0 19.9 内摩擦压缩摸变形摸量E0（MPa）承载力特征值fspk（KPa） 80 230 （KPa）角ø（º）量Es（MPa） 18 73 12 17 4.5 8.7 24 14 5.0 170 19.5 19.0 19.5 20.0 21.0 22.0 23.0 18 20 11 12 15 25 35 40 50 4.0 4.5 7.5 13.3 25.9 37.5 50 6.0 11.0 22.0 33.0 45.0 100 120 100 200 350 570 900 2 工程方案的可行性论证与方案选定

根据勘察资料表明，拟建建筑物的6#～8#楼地基持力层起伏大，设计基础地面有相对较软弱层（主要为素填土）分布，其厚度和埋深变化较大，不能满足设计要求，且甲方已提供了基础形式（条形基础）的设计，故用天然地基作基础持力层不可行，即不另行设计基础形式。这样需要进行地基加固处理，采用复合地基，须满足复合地基承载力特征值≥260KPa。

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由建筑结构及场地土层条件知，可用的地基处理方法有：（1）强夯法，以素填土、粘土层为夯实对象；

（2）钢筋混凝土预制桩，以松散卵石层为桩端持力层；（3）干作业钻孔灌注桩，以松散卵石层为桩端持力层；（4）干振冲碎石桩，以松散卵石层为桩端持力层；（5）夯实水泥土桩，以粉质粘土层为桩端持力层；（6）CFG桩，以松散卵石层为桩端持力层。 2.1初步判定方案

由于施工场地所处位置属四周都有刚建好的建筑物，且相隔不远，用强夯法处理虽然具有施工简单，加固效果好，使用经济等优点，但施工时噪音和振动较大，对周围已建建筑物有严重影响，施工期相对较长，不保证与甲方的承诺，故此法不可行。而钢筋混凝土预制桩，虽然桩不算长，属短桩（<10m）形式，但由于桩须穿过很厚的硬塑粘土层，含粘粒量挺大的粉土层及粉砂层，加上设备的，桩不能打到预设深度，再有桩的材料费用也挺大，故此法对本工程而言不可行。对干作业钻孔灌注桩，，虽然此桩适用于各类土层，对建筑物的稳定可靠来说是很理想的，但由于场地及设备的，再加上工作量大，耗钢筋量与混凝土量大，费用较高，对本工程而言也不可行。至于干振碎石桩、夯实水泥土桩及CFG桩，各有各的优点，就本工程而言，这三种加固处理方法都可行，但具体选用哪一种还得进行技术可行、经济合理、施工可靠三方面的严格对比分析，最后定出处理方案。 2.2方案优化

2.2.1技术可行性分析

根据场地土层（素填土、粘土、粉土、粉砂、卵石土）来看，土层不复杂，素填土及粘土层厚度变化相对较大，在加固范围内无地下水，下面分别对干振碎石桩、夯实水泥土桩及CFG桩进行各参数设计对比，讨论技术可行性，优化论证方案。 2.2.1.1干振碎石桩设计

加固机理：在本工程中，由于粘土层厚度相对较厚，且其它层粘粒含量多，粒间结合力强，故碎石桩的作用不仅起挤密作用，还起置换作用。又碎石桩的刚度比桩间

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土的刚度大，通过基础传递给碎石桩与土组成的复合地基的外菏载，随着土的等量变形而集中到碎石桩的桩体上，大部分外菏载将由碎石桩承担，从而使桩间土承担的菏载相应减少。碎石桩的桩土应力比一般为3～5，与原天然地基相比，碎石桩复合地基承载力有所提高，压缩摸量减小。另外，由于碎石桩在粘土地基中是一个良好和竖向排水通道，可以起到排水砂井的作用，加速软土的排水固结，使沉降稳定加快。

总之，碎石桩作为复合地基其加固作用，除了提高地基承载力、减小地基的沉降量和差异沉降外，还可用来提高土体的抗剪强度，增大土体的抗滑稳定性。

1、基槽开挖

根据地勘报告及设计要求，基槽开挖深度2.4m，基槽开挖宽度、长度以周边基础外边线扩2.5～3.0m，确保基础周边线外有二排保护桩，要求基槽开挖平整。

2、桩孔布置及加固范围

根据复合地基承载力特征值fspk≥260KPa的要求，场地工程地质条件及基础形式（条基），本工程拟采用等边三角形满堂布桩，并在基础周边线外布设二排保护桩的形式设计。

3、桩长l的确定

据地勘报告及场地土层条件知，相对硬层不太深，根据规范规定，把该层作为桩端持力层，则初步确定桩长为7.5m。

4、桩径d的确定

根据施工工艺和振冲器型号（ZCQ-30）桩径设计为800mm。 5、桩体材料、褥垫层材料及铺设厚度

根据规范及当地多年的施工经验，桩体材料为含泥量小于5%的2～8cm的级配卵石；褥垫层材料为粒径小于3cm的级配砂卵石，铺设厚度为30cm。

6、复合地基承载力各参数设计

根据规范规定，对小型工程在无现场荷载试验资料时，初步设计可按下式估算复合地基承载力特征值：

fspk1mn1fsk 与 md2de2

式中 fspk——复合地基承载力特征值，KPa，设计要求fspk≥260Kpa；

n——桩土应力比，根据当地经验和JGJ79-2002规范，n取2.6；

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fsk——处理后桩间土承载力特征值，KPa，宜按当地经验取值，如无经验可取

天然地基土承载力特征值，这里按当地经验取160Kpa；

m——面积置换率，计算得m=0.391；

d——桩体直径，mm，d=800mm；

de——等效影响圆半径，mm，布桩按等边三角形布，de=1.05S； S——桩间距，m，计算得S =1.22m，排距为1.06m；初步确定桩间距S=1.2m，排距为1.1m，此时 m=0.40，则得复合地基承载力fspk=263.168KPa≥260KPa，满足设计要求。 7、布桩根数确定根据式子 NmA总 Ap式中 m——面积置换率，m=0.403；

A总——桩加固面积，m，A总=3570.18m；

Ap——桩截面面积，m，Ap=0.5024m；

计算得N28根 8、沉降变形计算（如图1所示）（1）加固区变形量S1 ①计算基底平均附加压力 p0 根据式子 p0prmh 式中p——基底平均压力，Kpa，pFG A22

其中F——作用在基础上的竖向力，KN，由于建筑物属砖混结构，按一层15KN/m2估算，故六层为90KN/m2；

A——基底面积，m2，由于基础形式为条基，长方加固下卧层区桩向上按每延米算，而宽为2.4m，则基底面积为2.4m2；

图1:沉降计算简图第 6 页共48页

rm——基底标高以上天然土的加权平均重度，KN/m19 KN/m；

h——从天然地面算起的基础埋深，m，2.4m；

计算得p=138Kpa，p0=92.4Kpa。 ②计算S1

根据公式S1P0iHi 与 p0iip0 Ei1spin式中p0i——第i层土的平均附加压力，Kpa；

Espi——加固区第i层土的复合摸量，KPa，Espi1mn1Es，根据地勘报告可求；

Hi——第i层土的厚度，m；

i——第i层土的附加应力系数，查土力学课本表3—10，具体p0i的计算结果

见下表：

分层厚度Z（m） Z/b 0 0.4 0.8 1.25 1.7 2.1 2.5 2.9 i 1.00 0.876 0.6 0.46 0.366 0.23 0.26 0.22 Espi（MPa） 8.7 11.5 7.4 8.7 9.9 Poi（KPa） 92.4 80.9 59.7 42.5 33.8 27.7 24.0 20.30 Z=0 Z=1 Z=2 Z=3 Z=4 Z=5 Z=6 Z=7 最后计算得S1=28.3mm。（2）计算下卧层变形量S2 ①下卧层顶面处的附加压力pH 根据公式pH=

bPPc

b2htan式中 b—— 条形基础底边的宽度，m，b=2.4m；

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p——基地平均压应力，Kpa，p=138Kpa；

pc——基础底面处土的自重压力，Kpa，pc=19×3=57Kpa；

h——基础底面至软弱下卧层顶面（桩底面）的距离，m，h=7.5m；

——地基压力扩散线与垂直线的夹角（压力扩散角），°；

其中压力扩散角的计算可根据下表确定：（单位：°）

材料卵石土素土灰土粉煤灰（矿渣） h/b <0.25 0.25 ≥0.5 0 20 30 0 6 23 30 30 30 22 22 22 有h/b≥0.5，且为卵石土，故取30度。带入上式计算得pH=17.58Kpa。 ②确定地基受压计算深度 Zn

根据公式Znb2.50.4lnb计算得约16m。 ③确定分层厚度h 满足h≤0.4b，约4.0m。

④确定各层底面处的附加应力系数

具体数据见下表：

分层厚度（m） Z0=0 Z1=1 Z2=2 Z3=3 Z4=4 Z5=5 Z/b 0 0.4 0.8 1.25 1.67 2.1  1.00 0.876 0.6 0.46 0.366 0.23  0.938 0.761 0.553 0.298 ⑤计算压缩摸量当量值ΕS

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根据公式ΕS=

AAEi

isi式中Ai——第I层土附加应力系数沿土层厚度的积分值；

，这里计Esi——相当于该层土的压缩摸量，Mpa,由于下卧层土层均匀（卵石土）

算取用下卧层顶面处土层的压缩模量，为13.3Mpa；

代入相关数据，根据上表计算得ΕS=13.3Mpa。 ⑥查表确定沉降计算经验系数s

根据压缩摸量当量值查土力学表5-3，内差计算得s=0.5。 ⑦确定沉降计算平均附加应力系数

在前面分层的基础上大致分两层：Z1=2，Z1/b =0.8，查工程地质学概论表14-7得δ1=0.860；Z2=5，Z2/b=2.1，查表得δ2=0.594;

⑧下卧层沉降计算S2 根据公式S2=sPHZiiZi1i1 Ei1sin把上面所计算得的相关数据代入上式计算得S2=2mm。最终沉降量为S1S2=30.3mm，满足规范要求。 2.2.1.2水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）设计

加固机理：CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称，由碎石、石屑（砂）、粉煤灰掺适量水泥加水拌合，用振动沉管打桩机或其它成桩机具制成的具有可变粘结强度的桩型。通过调整水泥掺量及配比，可使桩体强度多在C5～C20之间变化。桩体骨干材料为碎石或卵石，石屑为中等粒径骨料，可使级配良好，粉煤灰具有细骨料和低标号水泥作用。

桩和桩间土一起通过褥垫层形成CFG复合地基，这种复合地基由于承载力提高幅度具有很大的可调性，沉降变形小，造价低，施工简单，具有明显的社会经济效益。

1、桩径d的确定

根据施工工艺和振冲器型号（ZX－100型）桩径设计为400mm。

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2、桩间距S的确定

考虑到设计要求复合地基承载力、土性与施工机具，同时也为了减小施工时新打桩对已打桩的影响，本工程设计桩间距为桩径d的3倍，即1.20m，布桩采用沿基础轴线两排布桩，大致呈等边三角形，具体施工时可调。

3、桩长l的确定

由于各土层厚度变化较大，故取其每层土的平均厚度参与考虑，在有相对硬层（松散或稍密卵石层）埋藏不深，是较理想的桩端持力层，这样设计桩长为7.5m。

4、复合地基承载力各参数计算

R根据公式fspk= ma+1mfsk与 RaUPAp式中 fspk——复合地基承载力特征值，Kpa；

qi1nsiilqpAp

d2m——面积置换率，m=de2，其中桩径d=400mm，等效影响半径de=1.05S；

fsk——处理后桩间土承载力特征值，KPa，宜按当地经验取值，如无经验可取天

然地基承载力特征值，这里取经验值，以最小的承载力100KPa算；

——桩间土承载力折减系数，宜按地区经验取值，这里取用0.8； Ap——单桩截面面积，m，0.1256m； Ra——单桩竖向承载力特征值，KN；

Up——单桩周长，m； li——第I层土的厚度，m；

KPa，由于在桩周范围内土质结构较松散，qsi——桩周第i层土的侧阻力特征值，

故这里不计桩周侧阻力;

qp——桩端端阻力特征值，KPa，由于桩端坐落于松散或稍密卵石层上，且经重

锤夯实，故取用qp为2000KPa，计算得Ra=251.2KN；以上数据代入得fspk=273.5KPa>260KPa，满足要求。 5、桩体强度fcu值

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满足式子fcu≥3

Ra Ap式中fcu——桩体混合料试块边长150mm立方体标准养护28天立方体抗压强度平均

值，Kpa；

Ra——单桩竖向承载力特征值，KN，Ra=251.2Kpa；

Ap——单桩截面面积，m，0.1256m；

计算得fcu≥6Mpa，故CFG桩混合料强度值设计为C10。 6、桩体材料、褥垫层材料及铺设厚度

根据规范及当地多年的施工经验，桩体材料中的粗骨料为含泥量小于1%的20～50mm的级配卵石；垫层材料为粒径小于3cm的级配砂卵石，铺设厚度为25cm。

7、沉降变形计算

具体计算过程见干振碎石桩沉降计算部分，最后结果为30.3mm，满足规范要求。 8、布桩根数根据式子N22

mA总 Ap式中 m——面积置换率，m=0.1008；

A总——桩加固面积，m，A总=783.36m；

Ap——桩截面面积，m，Ap=0.1256m；

计算得N1884根。 9、CFG桩桩体材料配合比计算

设混合料体积为1m3，一般混合料的密度为2.2～2.3g/cm3，这里取2.2g/cm3，混合料塌落度控制在2cm，单方用水量为156Kg，设计fcu≥6Mpa。

根据经验公式fcu=0.366Rc（

b22

C－0.071） W式中fcu——桩体混合料试块边长150mm立方体标准养护28天立方体抗压强度平均

值，Kpa，取fcu=6Mpa；

bRc——水泥标号，用425#水泥，抗压强度值为42.5Mpa；

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C——单方水泥用量，Kg； W——单方用水泥量，Kg；

代入相关数据得单方水泥用量C=71.76Kg，又根据经验工式

FC=0.187+0.791

CWW=2.17。 C式中F——单方粉煤灰用量，Kg；

代人数据得

F=2.51，F=180.25Kg。 C则剩下的卵石与砂为2200－71.76－180.25=1947.99Kg；最后根据石屑率公式=

G1G2式中G1——单方混合料中石屑用量，Kg，由于施工中用砂代替石屑了，故这里计算

的为砂的用量，Kg；

G2——单方混合料中卵石用量，Kg；

这里取用石屑率=0.25，计算得G1=487Kg，G2=1460.99Kg。从而得出CFG桩的初步配合比（重量比）为：W ：C：G1 ：G2 ：F=2.2：1.0：6.8：20.4：2.5。在试验过程中可具体调整。 2.2.1.3夯实水泥土桩设计

加固机理：夯实水泥土桩复合地基适用于地下水位以上的粘性土、粉土、粉细砂土、杂填土、素填土等复合地基处理。它是界于柔性桩与刚性桩之间的一种桩体，是将水泥与土按一定的比例拌和后，填入已钻好的孔中，分层夯实成桩，其作用原理是水泥与土经过物理的、化学的作用形成强度达到C4～C6左右的固体桩体，同时水泥与桩周土通过胶结作用形成摩阻力，利用夯实水泥土桩桩体材料模量较高和具有良好的纵向传递荷载能力的特点，将上部荷载很好的传递到桩端处，使桩的端承效应得以发挥。桩通过侧阻力和端阻力将荷载传至深层土中，桩和土共同承担荷载，使土中应力区增大，从而提高地基的承载能力。

1、桩径d的确定

根据规范、土层条件与成孔设备，本工程设计桩径为400mm。

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2、桩长l的确定

根据土层条件知，场地标高以下不深处存在粘土层，承载力较高，可作为桩端持力层，但该层土以下有不厚的相对软弱土层，为减小下卧层沉降变形量，应穿越这些软弱层，让桩端坐落于松散或稍密卵石土层上，很厚，是较理想的桩端持力层，故初步确定桩长为7.5m。

3、单桩承载力Ra计算

夯实水泥土桩的单桩承载力应依据《建筑桩基技术规范》中桩基竖向承载力设计值和关于水泥土桩计算的有关资料确定。但在设计工程中可按下式估算：

Ra1fcuAp 3式中fcu——桩体混合料试块边长150mm立方体标准养护28天立方体抗压强度平均

值，KPa，夯实水泥土桩的fcu强度为C4～C6之间，根据当地经验及现场试验配比，现确定为 fcu=6000Kpa；

Ap——桩体截面面积，m，0.1256m；

所以Ramax=1/3×6000×0.1256=251.2KN。

4、单桩影响面积As计算根据公式As=

RafskApfspkfsk

式中Ra——单桩竖向承载力值，KN，Ra=251.2KN；

——天然地基土发挥能力系数，一般取0.85～0.95，这里取0.85参与计算；

fsk——处理后桩间土承载力特征值，KPa，宜按当地经验取值，如无经验可取天

然地基土承载力特征值，这里按当地经验取160Kpa；

Ap——桩体截面面积，m，0.1256m；

fspk——复合地基承载力特征值，KPa，设计要求fspk≥260Kpa；

代入数据计算得As=1.m2；

5、桩间距S的确定

根据规范，夯实水泥土桩也是沿基础轴线布桩，本工程设计两排布桩，大致呈等

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边三角形，则桩间距S=1.05AS=1.44m，初步确定为1.4m。

6、复合地基承载力验算

2dR根据公式fspk=ma+1mfsk 与m=de2

Ap式中 fspk——复合地基承载力特征值，Kpa；

d2m——面积置换率，m=de2，其中桩径d=400mm，等效影响半径de=1.05S，计

算得 m=0.074；

——桩间土承载力折减系数，宜按地区经验取值，这里取用0.8； Ap——单桩截面面积，m，0.1256m；

Ra——单桩竖向承载力特征值，KN，Ra=251.2KN；

fsk——处理后桩间土承载力特征值，KPa，宜按当地经验取值，如无经验可取天

然地基土承载力特征值，这里按当地经验取160Kpa；代入相关数据得fspk=266.5KPa>260KPa，满足设计要求。 7、桩总根数计算根据式子N=

mA总 Ap代入面积置换率m=0.074，总面积A总=2350.08m2，单桩截面面积Ap=0.1256m2，计算得桩总根数为1385根。

8、桩体材料、褥垫层材料及铺设厚度

夯实水泥土桩的桩体材料就是均质土与水泥拌和后的混合固体，根据现场条件，均质土可用成孔时取出来的土，而水泥，主要有42.5Mpa矿渣水泥与普通硅酸盐水泥两种，根据所选用的均质土来选择水泥。由于场地土大部分为粘土，故水泥选用42.5Mpa矿渣水泥。

由于夯实水泥土桩的桩体模量相对较高，为了调节桩与桩间土的承担荷载的比例，减小基础地面应力集中，须铺设一定厚度的垫层，根据当地经验，褥垫层材料为小于30mm的级配砂卵石或中、粗砂，铺设厚度为30cm。

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9、夯实水泥土的配合比

拌合料固化后的强度，无论何种土料，谁泥土的强度均随着水泥掺合量的增加而增大，只是减小不同，增大速率不等。但当水泥掺入量小于5%时，水泥与土的反映过弱，固化强度偏低，因此，根据大量资料及当地经验，夯实水泥土桩的水泥掺入量要大于5%，为便于准确计算施工中宜采用重量比，故本工程配比采用最低配比，即水泥与土的重量比为1：5。

10、夯实水泥土桩沉降计算

具体计算过程见干振碎石桩沉降计算部分，最后结果为30.3mm，满足规范要求。技术可行性分析中的设计计算结果小结：

干振碎石桩：桩径800mm，桩长7.5m，桩间距1.2m，排距1.1m，等边三角形满堂布桩，面积置换率0.403，桩总根数28根，复合地基承载力达263.2Kpa，沉降变形量为30.3mm。

水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）：桩径400mm，桩长7.5m，桩间距1.2m，沿基础轴线下双排布桩，面积置换率0.1008，桩总根数1884根，复合地基承载力达273.5Kpa，沉降变形量为30.3mm。

夯实水泥土桩：桩径400mm，桩长7.5m，桩间距1.4m，沿基础轴线下双排布桩，面积置换率0.074，桩总根数1385根，复合地基承载力达266.5Kpa，沉降变形量为30.3mm。

2.2.2经济合理性分析

通过技术可行性分析，三种方案都能满足工程设计要求（承载力要求及沉降变形要求），仅此还不能选择出更好的方案，须进行下一步分析——经济合理性分析。在进行对比过程中，由于这三种方案在吉林“九三”定额中没有，故以下造价估算除了运用当地价格外还套用吉林“九三”定额和上海“九三”定额。 2.2.2.1干振碎石桩

1、估算工程量加固总面积：

11.741.10.816.421.20.442.421.20.4(13.9541.10.8)3 第 15 页共48页

=3570.18m2

制桩根数：28根

制桩总长：28×7.5=21480m

桩总体积：0.5024×7.5×28=10791.552m3 加固总体积：3570.18×7.5=26776.35m3 铺设垫层体积：2350.1×0.3=705.03m3 2、施工造价估计

机械费：28.48元/m3×10791.552m3=307343.40元人工费：6.50元/m3×10791.552m3=70145.09元材料费：17.28元/m3×10791.552m3=1878.02元铺设垫层费按50元/m3计

成桩费：307343.40+70145.09+1878.02=563966.51元垫层费：705.03×50=35251.50 元

施工直接费估算为：563966.51+35251.50=599218.01 元，约60万。 2.2.2.2水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）

1、估算工程量

加固总面积：11.716.413.9542.430.1008=236.m2 制桩根数：1884根

制桩总长：1884×7.5=14130m

制桩总体积：0.1256×7.5×1884=1774.728m3 加固总体积：236.×7.5=1776.675m3 铺设垫层体积：2350.1×0.25=587.525 m3 2、施工造价估计

桩体材料费（包括水、水泥、砂、卵石、粉煤灰）由设计配合比知每种材料的单方用量或者是每种材料的体积，然后查吉林省93年版定额得到下列材料费：

用水体积：（156×1776.675）÷1000=277.161m3 用水费用：277.161×1.38=382.482元水泥用量：71.76×1776.675=127494.198Kg

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用水泥费用：127494.198×0.35=44622.970元粉煤灰用量：180.25×1776.675=320245.669Kg 用粉煤灰费用：320245.669×0.04=12809.827元用卵石体积：（1460.99×1776.675）÷2000=1297.852m3 用卵石费用：1297.852×56.51×1.3=95344.101元用砂体积：（487×1776.675）÷1900=455.390m3 用砂费用：455.390×37.=17140.880元

材料费用为：170300.26元（即桩体材料价为95.95元/m3）

机械费：40.08元/m3×1774.728=71131.10元人工费：17.17元/m3×1774.728=30472.08元铺设垫层按50元/ m3算

成桩费：170300.26+71131.10+30472.08=271903.44 元垫层费：587.525×50=29376.25元

施工直接费估算为：271903.44+29376.25=301279.69 元， 2.2.2.3夯实水泥土桩

1、估算工程量

加固总面积：11.716.413.9542.43×0.074=173.906m2 制桩根数：1385根

制桩总长：1385×7.5=10387.5m

桩总体积：0.1256×7.5×1385=1304.67m3 加固总体积：173.906×7.5=1304.295m3 铺设垫层体积：2350.1×0.3=705.03 m3 2、施工造价估计

桩体材料费：根据查阅的相关资料及实际施工配比，选用水泥掺入比为10%，则其费用为：（.07元/m3-2×4.47元/m3）×1304.67m3=58879.76元人工费：7.17元/m3×1304.67m3=93.48元机械费：28.1元/m3×1304.67m3=36661.23元垫层费：705.03×50=35251.50元

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施工直接费估算：58879.76+93.48+36661.23=1045.47元

通过经济合理对比分析，三种方案干振碎石桩、水泥粉煤灰碎石桩、夯实水泥土桩估算造价分别约为60万元、30万元、10万元。可以看出，干振碎石桩与水泥粉煤灰碎石桩造价较高，夯实水泥土桩相对便宜，故从经济合理性对比来看可以排除干振碎石桩与水泥粉煤灰碎石桩。 2.2.3工程可靠性分析

通过前面技术可行与经济合理分析对比，最后选出本工程地基加固处理方案为夯实水泥土桩。由于夯实水泥土桩也是一种施工简单、施工周期短、造价低、施工文明、质量容易控制的地基处理方法，且其施工工艺对现场条件来说极为有利，故选用此法对本工程而言是比较适合的。

根据本工程建筑物的特点（六层砖混结构）及场地条件，进行夯实水泥土桩施工完全有一套当地简单的施工设备与施工工艺，处理后不但满足建筑物对复合地基承载力要求，地基最终变形值也在规范规定值内，而且较经济。可见采用此法对本工程的可靠性来说是有保障的。

3工程设计计算

3.1夯实水泥土桩设计计算 3.1.1加固机理

夯实水泥土桩复合地基适用于地下水位以上的粘性土、粉土、粉细砂土、杂填土、素填土等复合地基处理。它是界于柔性桩与刚性桩之间的一种桩体，是将水泥与土按一定的比例拌和后，填入已钻好的孔中，分层夯实成桩，其作用原理是水泥与土经过物理的、化学的作用形成强度达到C4～C6左右的固体桩体，同时水泥与桩周土通过胶结作用形成摩阻力，利用夯实水泥土桩桩体材料模量较高和具有良好的纵向传递荷载能力的特点，将上部荷载很好的传递到桩端处，使桩的端承效应得以发挥。桩通过侧阻力和端阻力将荷载传至深层土中，桩和土共同承担荷载，使土中应力区增大，从而提高地基的承载能力。

1、桩径d的确定

根据规范、土层条件与成孔设备，本工程设计桩径为400mm。

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2、桩长l的确定

3、单桩承载力Ra计算

Ra1fcuAp 3式中fcu——桩体混合料试块边长150mm立方体标准养护28天立方体抗压强度平均

值，KPa，夯实水泥土桩的fcu强度为C4～C6之间，根据当地经验及现场试验配比，现确定为 fcu=6000Kpa；

Ap——桩体截面面积，m，0.1256m；

所以Ramax=1/3×6000×0.1256=251.2KN。

4、单桩影响面积As计算根据公式As=

RafskApfspkfsk

式中Ra——单桩竖向承载力值，KN，Ra=251.2KN；

——天然地基土发挥能力系数，一般取0.85～0.95，这里取0.85参与计算；

fsk——处理后桩间土承载力特征值，KPa，宜按当地经验取值，如无经验可取天

然地基土承载力特征值，这里按当地经验取160Kpa；

Ap——桩体截面面积，m，0.1256m；

fspk——复合地基承载力特征值，KPa，设计要求fspk≥260Kpa；

代入数据计算得As=1.m2；

5、桩间距S的确定

根据规范，夯实水泥土桩也是沿基础轴线布桩，本工程设计两排布桩，大致呈等

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边三角形，则桩间距S=1.05AS=1.44m，初步确定为1.4m。

6、复合地基承载力验算

2dR根据公式fspk=ma+1mfsk 与m=de2

Ap式中 fspk——复合地基承载力特征值，Kpa；

d2m——面积置换率，m=de2，其中桩径d=400mm，等效影响半径de=1.05S，计

算得 m=0.074；

——桩间土承载力折减系数，宜按地区经验取值，这里取用0.8； Ap——单桩截面面积，m，0.1256m；

Ra——单桩竖向承载力特征值，KN，Ra=251.2KN；

fsk——处理后桩间土承载力特征值，KPa，宜按当地经验取值，如无经验可取天

然地基土承载力特征值，这里按当地经验取160Kpa；代入相关数据得fspk=266.5KPa>260KPa，满足设计要求。 7、桩总根数计算根据式子N=

mA总 Ap代入面积置换率m=0.074，总面积A总=2350.08m2，单桩截面面积Ap=0.1256m2，计算得桩总根数为1385根。

8、桩体材料、褥垫层材料及铺设厚度

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9、夯实水泥土的配合比

拌合料固化后的强度，无论何种土料，谁泥土的强度均随着水泥掺合量的增加而增大，只是减小不同，增大速率不等。但当水泥掺入量小于5%时，水泥与土的反映过弱，固化强度偏低，因此，根据大量资料及当地经验，夯实水泥土桩的水泥掺入量要大于5%，在7%～15%之间为宜，本工程取用水泥掺入比为10%。

10、夯实水泥土桩沉降变形计算（1）加固区变形量S1 ①计算基底平均附加压力 p0 根据式子 p0prmh

式中 p——基底平均压力，Kpa，pFG A其中 F——作用在基础上的竖向力，KN，由于建筑物属砖混结构，按一层15KN/m2

估算，故六层为90KN/m2 ；

A——基底面积，m2，由于基础形式为条基，长方向上按每延米算，而宽

为2.4m，则基底面积为2.4m2；

rm——基底标高以上天然土的加权平均重度，KN/m，

19 KN/m3；

h——从天然地面算起的基础埋深，m，2.4m；

计算得p=138Kpa，p0=92.4Kpa。

②计算S1

根据公式S1P0iHi 与 p0iip0 i1Espin式中p0i——第i层土的平均附加压力，Kpa；

Espi——加固区第i层土的复合摸量，KPa，Espi1mn1Es，固根据地勘报告可求；

下卧层桩加区 Hi——第i层土的厚度，m；

图2:沉降计算简图 i——第i层土的附加应力系数，查土力学课本表 3—10，具体p0i的计算结果见下表：

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分层厚度Z（m） Z/b 0 0.4 0.8 1.25 1.7 2.1 2.5 2.9 i 1.00 0.876 0.6 0.46 0.366 0.23 0.26 0.22 Espi（MPa） 8.7 11.5 7.4 8.7 9.9 Poi（KPa） 92.4 80.9 59.7 42.5 33.8 27.7 24.0 20.30 Z=0 Z=1 Z=2 Z=3 Z=4 Z=5 Z=6 Z=7 最后计算得S1=28.3mm （2）计算下卧层变形量S2 ①下卧层顶面处的附加压力pH 根据公式pH=

bPPc

b2htan式中 b—— 条形基础底边的宽度，m，b=2.4m；

p——基地平均压应力，Kpa，p=138Kpa；

pc——基础底面处土的自重压力，Kpa，pc=19×3=57Kpa；

h——基础底面至软弱下卧层顶面（桩底面）的距离，m，h=7.5m；

——地基压力扩散线与垂直线的夹角（压力扩散角），°；

其中压力扩散角的计算可根据下表确定：（单位：°）

材料卵石土素土灰土粉煤灰（矿渣） h/b <0.25 0.25 ≥0.5 0 20 30 0 6 23 30 30 30 22 22 22 有h/b≥0.5，且为卵石土，故取30度。带入上式计算得pH=17.58Kpa。

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②确定地基受压计算深度 Zn

根据公式Znb2.50.4lnb计算得约16m。 ③确定分层厚度h 满足h≤0.4b，约4.0m。

④确定各层底面处的附加应力系数

具体数据见下表：

分层厚度（m） Z0=0 Z1=1 Z2=2 Z3=3 Z4=4 Z5=5 Z/b 0 0.4 0.8 1.25 1.67 2.1  1.00 0.876 0.6 0.46 0.366 0.23  0.938 0.761 0.553 0.298 ⑤计算压缩摸量当量值ΕS 根据公式ΕS=

AAEi

isi式中Ai——第I层土附加应力系数沿土层厚度的积分值；

，这里计Esi——相当于该层土的压缩摸量，Mpa,由于下卧层土层均匀（卵石土）

算取用下卧层顶面处土层的压缩模量，为13.3Mpa；

代入相关数据，根据上表计算得ΕS=13.3Mpa。 ⑥查表确定沉降计算经验系数¢S

根据压缩摸量当量值查土力学表5-3，内差计算得¢S=0.5； ⑦确定沉降计算平均附加应力系数δ

在前面分层的基础上大致分两层：Z1=2，Z1/b =0.8，查工程地质学概论表14-7得δ1=0.860；Z2=5，Z2/b=2.1，查表得δ2=0.594；

⑧下卧层沉降计算S2 根据公式S2=sPHZiiZi1i1 i1Esin 第 23 页共48页

把上面所计算得的相关数据代入上式计算S2=2mm 最终沉降量为S1+S2=30.3mm，满足规范要求。

4 施工技术方案

4.1施工方法

根据规范，夯实水泥土桩的施工方法有：挤土的冲击、沉管成孔；非挤土的洛阳铲、螺旋钻。若采用洛阳铲成孔，规范规定成孔深度不大于6米，且场地土层较硬，施工不易。综合多种因素，在根据场地土层条件及当地施工经验，本工程拟采用非挤土式成孔冲击成桩工艺的施工的方法。施工机具为ZX—100型钻机，其主要技术参数为：电机功率11.5KW,冲孔直径300mm，夯捶重约1吨，三角架高度为6.5m，夯捶桩底冲击影响深度为0.5～1.0m。 4.2施工工艺

根据当地多年的施工经验总结，具体施工工艺流程图如下：

测放轴线和桩位否审查复核桩位否成孔至设计深度检查有关参数边填料边冲击夯实

振捣密实至设计桩顶桩施工完后进行基坑开挖至设计桩顶

复合地基检测铺设并压实砂卵石褥垫层第 24 页共48页

不能满足设计要求满足设计要求采取加强措施基础施工

4.3技术质量要求 4.3.1混合料要求

夯实水泥土桩桩身强度设计为C6，由于桩身材料为土料与水泥按一定配合比形成的水泥土料，在拌合过程中要保证拌合料具有适宜的含水量，具体配合比严格按C6实验配合比执行。

4.3.1.1水泥采用32.5Mpa矿渣水泥，这样与粘土混合经过物理的、化学的反应后具有较高的强度。

4.3.1.2夯实水泥土桩中的土料要求不得含有冻土或者膨胀土，有机质含量不得超过

5%，使用是应过10～20mm筛。

4.3.1.3混合料按实验室的配合比配置，土料与水应拌和均匀，混合料含水量应满足土料的最有含水量。

4.3.1.4试块数量按规范要求每台机组每天取一组（3块）试压块，，尺寸为15cm×15cm×15cm，并测定28天抗压强度值。 4.3.2成桩技术要求

4.3.2.1夯实水泥土桩处理深度必须达到卵石层，成孔至卵石顶板后，假如2～3个人头石用重锤夯击至卵石层（相当于进行了桩头处理）顶部，如此反复进行2～3次直至持力层顶部以下0.5m范围内密实。

4.3.2.2为避免由重锤引起振动力过大而对已打桩造成振动破坏的影响，施打顺序采用隔桩跳打，这样不但保护了新打桩对已打桩的影响，还利于加快施工进度。 4.3.2.3搅拌混合料时，严格按照实验配合币进行配料，保证夯实水泥土桩桩身强度达到C6。

4.3.2.4施工中严格控制制桩的每米填料量和锤击数，为确保施工质量（没料车夯击4～

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6次）每次填料量高度不大于0.5m。

4.3.2.5桩位偏差控制在不应超过桩径设计值的六分之一，垂直度偏差不应大于1.5%。 4.3.2.6在施工中每天认真做好施工记录。 4.3.3铺设褥垫层的要求

在铺设褥垫层时，垫层材料应级配良好，不含植物残体、垃圾等杂质，垫层铺设是应夯（压）实，夯填度不得大于0.9，在施工时严禁使基地土层受扰动，。根据规范规定，宜用中砂、粗砂，级配砂石和碎石，最大粒径不宜大于20㎜，铺设厚度在100～300之间。根据这些规定，再加上当地经验本工程褥垫层材料用小于30㎜的级配砂卵石或中、粗砂，厚度30㎝。

4.3.4质量保证措施

在满足上面技术措施的同时，为提高施工质量，严把质量关，须满足下列措施： 4.3.4.1在施工前的放线及桩位布置时，应根据现场场地地形，可作相应调整，同时作好施工记录。

4.3.4.2在成孔时，若发现地基土质或土层厚度与勘察不符时，应查明情况，适当调整孔深，满足桩体质量要求，另外做好现场施工记录。

4.3.4.3向孔内填料前，桩底必须家人头石行市，桩顶夯填度应大于设计桩顶标高，控制在200～300mm。

4.3.4.4桩身强度配比应严格按试验配比确定，现场拌合土料时，若土料太干，可适当洒水使之与水泥很好的进行反应，达到最佳结合状态。

4.3.4.5各材料均应具备材质保证书方可进入现场，并按规定抽样送检，检验合格后方可使用。 4.4劳动组织管理 4.4.1人员组成

项目经理 1名工程师项目技术负责 1名工程师质检员 1名工程师

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安全员 1名工程师施工员 1名工程师材料员 1名责任工长 1名工人 40名

4.4.2施工机具

ZX－100型专业取土夯实机 10台土料拌合机 2台电焊机 1台配电装置 4套手推车 16辆

4.4.3管理措施

本工程由项目经理负总责，项目技术负责人和施工工长现场管理。具体如下： 4.4.3.1开工前由项目技术负责人对各施工班组作技术交底工作，有各班组组长及时掌握施工质量、进度，项目经理随时抽查。

4.4.3.2项目技术负责人必须紧抓现场工作，若遇特殊情况应及时向上级领导汇报，并及时采取措施处理，保证施工质量。

4.4.3.3牢固树立安全第一的思想，施工期前项目技术负责人必须将工程概况、施工方法、安全技术措施等情况向全体人员进行详细交底，使每一个职工明确自己的安全技术责任。

4.4.3.4严格遵守各安全生产法律法规，施工班组人员进入现场须戴安全帽，杜绝酒后操作，严禁无关人员进入施工现场。 4.5工程概预算的编制

套用上海“九三”定额中的水泥土搅拌桩法的工程造价预算，本工程水泥土桩体积为1304.67m3，水泥掺量为10%。

（1）水泥用量计算

1304.67×19.2Kg/%/m3×10%=2.505t

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主材料水泥的费用为2.505×210元/t=526.05元（2）夯实水泥土桩预算定额单价（元/m3）套用水泥土搅拌桩的预算单价为90.18元/m3

（3）夯实水泥土桩定额直接费中材料费的计算（元/m3）

.07－4.47×2=45.13元/m3

次要材料补差费45.13×1304.67×2.11%=1242.36元（4）总人工工日数计算

总工日数=0.602工日/m3×1304.67=785.41工日具体其它数据见下表：

工程预算书

序号一1 一2 项目名称计算方式单位 m3 台数量 1304.67 10 单价/元 90.18 1000 总价/元 117655.14 10000 夯实水泥土桩直接费施工机械定额直接费（一1+一2）×二其他直接费率三直接费小计四综合间接费五费用合计接费率（三）+（四）（五）×利润率六利润 6% 七开办费 2.4元/工日×总八人工补差费人工785.41 九施工流动津贴十主要材料补差人工785.41 210元/t×水泥2.5元/工日×总（三）×9%综合间（一1+一2）+（二） 3.5%其他直接费 4467.93 132123.07 111.08 144014.15 80.85 1884.99 1963.53 526.05 第 28 页共48页

2.505t 十一次要材料补差十二费用总价 ×2.11% （五）+（六）+„„+（十一）（三）0.05%+（十十三定额质监费二）0.3% [（十二）+（十三）]十四税金 ×3.41% （十二）+（十三）工程总造价十五单位（m）造价 1304.67 3材料费58879.76 1242.36 158271.93 0.88 15.52 +（十四）（十五）÷元/m 3 1228.33 125.88元/ m3 5 工程质量的监督与监测

5.1工程质量监督与管理

为确保现场施工质量，本工程拟定如下质量监督管理体系和质量保证体系。 5.1.1质量监督管理体系

电工机长工长安全员质量检验员后勤员材料员项目技术负责人主任工程师总工程师项目经理第 29 页共48页

5.1.2质量保证体系

本工程由公司总工程师技术指导，由项目管理、主任工程师进行技术经济总把关，由项目技术指导负责人及施工工长现场管理。工程开工那落实人员岗位责任，对个施工班组负责人作技术交底，有个施工工长随时掌握施工质量、进度，由工程负责人和质检员不定期抽查执行情况。 5.1.2.1成孔控制

振冲器振动成孔至设计卵石土层，余振30秒至1分钟。 5.1.2.2填料控制

成孔后均匀向孔内填料，保证各段填料密实，并核实填料与桩身的关系，灵活调节溃挤能量以扩大桩径和提高桩身密实度。

5.1.2.3严格各工序的交接工作，上一道工序为经验收合格不得进入下一道工序施工，检验不合格者应返工。施工现场遇特殊情况应及时上报公司领导，求得及时解决，确保施工质量。施工中应作好各种原始记录资料工作，严禁漏桩。 5.1.3工程质量检测

施工过程中，对夯实水泥土桩的成桩质量应及时进行抽样检验，抽样检验的数量不应少于总桩数的2%。 5.1.3.1检测依据

1、《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2002） 2、《岩土工程勘察规范》（GB50021—2001） 3、《建筑地基处理技术规范》（JGJ79—2002）

4、《四川省建筑地基基础质量检测若干规定》（川建厅质安发文件） 5、业主及设计单位提供的技术资料。

5.1.3.2检测原则

1、一般工程，可检查桩的干密度或施工记录。干密度的检验方法可在24h内采用取土样测定或采用轻型动力触探击数N10与现场试验确定的干密度进行对比，以判断桩身质量。

2、根据本工程建筑特点，除用以上检验方法外，还应采用单桩复合地基载荷试验进一步判定桩身质量，检验数量应为总桩数的0.5%～1%,且每个单体工程不应少于

第 30 页共48页

3点。

5.1.3.3检测工作量

1、采用轻型动力触探试验，对整个复合地基场地夯实水泥土桩体进行随机性及偏中型抽查，共检测30个桩位。

2、根据动探结果结合抵制特征等综合因素，选取3个桩位进行单桩复合地基载荷试验。

动力触探及载荷试验抽检数量及抽检位置由建设单位及监理单位等共同确定。 5.1.3.4检测方法

1、轻型动力触探试验以重量为10Kg的触探锤将触探义垂直击入夯实水泥土桩体，记录探杆每贯入30cm的锤击数，根据锤击数的大小评价夯实水泥土桩体的密实度及水泥土抗压强度fcu，7值。具体见下表：

N10/（击数/每贯入30cm） 15 20～25 30～35 水泥土抗压强度fcu，7/KPa 200 300 400 >40 >500 又根据 fcu,90：fcu,28：fcu,7=1：0.6：0.4，这样就可计算出水泥土28天的抗压强度值。

2、单桩复合地基载荷试验

（1）载荷试验采用刚性压板置于试桩中心点上，千斤顶放于刚性压拌的中心。压拌下设10～20㎜厚的中粗砂找平层，压颁行桩为正方形，压版面积1.96m2（根据地基处理设计方案：桩间距1400㎜）。在压拌的对称方向安置4个百分表，百分表固定在磁性表架上，表架吸附在基准梁上，基准梁置于千斤顶旁，一端固定，另一端自由。基准桩采用水泥砂灰降于砖砌筑固定，仪器安装就位经检查正常后，作好记录准备。

（2）试验加载及沉降观测

采用慢速维持荷载的相对稳定法，最大加载量约为复合地基承载力特征值的两倍，即500KPa，分十级加荷，每级级差为50 KPa。沉降观测是在承压板上对称安装4个百分表，百分表的量程为50㎜，精度0.01㎜。加荷前后各读计压拌沉降量一次，以后每半小时读记一次，当一小时内沉降量小于0.1㎜时则认为已达到相对稳定，即可加下一级荷载。

（3）试验终止条件

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①沉降急骤增大，土被挤出或压拌周围出现明显的裂缝； ②累计的沉降量已大于压拌宽度的6%； ③总加载量已为设计要求的两倍。（4）卸载与卸载沉降观测

分五级卸载，每级卸载后隔30分钟读一次残余沉降，全部卸载后隔3小时再读计一次。

以上仅为理论上的工程检测手段，具体检测结果是满足要求的，即满足本工程复合地基承载力特征值≥260 KPa及建筑物对地基的沉降变形要求（规范规定值200㎜）。 5.1.3.5防止及补救措施

在工程质量检测中，若发现检测结果不满足建筑物对复合地基承载力要求，在经建设单位与监哩单位同意的前提下，在相应位置进行补桩加密以满足建筑要求。

6 结论

通过本次设计，很明显可以看出采用夯实水泥土桩，再加上铺设褥垫层具有保护桩土共同承担荷载、减少基础地面应力集中、调整桩、土荷载分担，和减少桩顶水平应力集中的作用。由此构成的夯实水泥土桩复合地基，它的设计思想是充分发挥桩间土的水平和垂直承载力。按这一思想设计。再加上夯实水泥土桩桩体材料脸颊，相同条件下采用夯实水泥土桩复合地基方案比采用CFG桩节约造价约1/2，对本工程来说是比较经济合理的。

7专题论文

黄金海岸6#～8#住宅楼地基处理方案的优化选择

孟红锐

（长春工程学院 130021）

[摘要]本文从水泥与土的物理化学一系列反应入手，分析比较多种地基处理方法后，提出了以夯实水泥土桩处理粘土层形成桩土共同工作的复合地基的方法。并以黄金海岸6～8住宅楼夯实水泥土桩复合地基处理为例进行了方案对比分析。

[关键词]地基处理方案，夯实水泥土桩复合地基，设计对比分析

6# on gold seacoast ～8#Dwelling tower ground handle scheme

optimization is chooseed

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MENG Hongrui

（Changchun Institute of Technology 130021）

[ abstract ] This paper begin with through cement and earth a series of reactions of physical chemistry ，comparatively analyses kinds of soil treatment scheme ，and propose composite soil treatment approach that is stratum with the tampering cement soil pile to take shape the composite ground。Moreover, take gold seacoast 6#～8# tampering cement soil pile composite ground for a example to carrying on scheme comparative analysis [ keyword ] Soil treatment scheme ，Tampering cement soil pile composite ground ，comparatively analyses design

1 前言

根据城市规划的要求和城市建设的发展，一些建筑，特别是重要建筑只能在被指定的规划用地上。这些规划用地往往可供选择的、理想的地基越来越少，不少建筑物只能建在需要处理的杂填土、软弱土、膨胀土、地质条件复杂的地基上。我们知道，地基处理的目的在于提高承载力，增加稳定性；减少地基的沉降量，避免产生过大的差异沉降；防止饱和砂土层液化；减少沉降量对地基的影响。因此，因地制宜，根据不同的土层条件选用合适的地基处理方法，不但满足建筑物的安全可靠，还赢得可观的经济效益。这种思想在建筑行业势在必行，迫在眉睫。

2 地质概况

黄金海岸6#～8#住宅楼位于四川省成都市双流县华阳镇。根据勘查报告可知，该场地地貌单元以成都平原岷江水系府河Ⅱ级阶地为主，工作区属成都平原，位于川西褶皱带中的成都坳陷区，处于周围微弱的活动环境中的地壳稳定区。

场地内工程地质情况由上而下分述如下：

①素填土（局部地段为杂填土）：色杂，松散，湿，以粘土为主，夹少量砖块，

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部分地段为流塑状淤泥质土，饱水，层厚0.3～5.9m，平均厚度3.0m。 ②粘土：黄色，黄褐色，白灰色，硬塑，稍湿，以粘粒为主，厚度0.5～7.4m，平均厚度4.0m。

③粉土：褐黄色，浅黄色，稍密，稍湿～湿，以粉粒为主，含云母、粘粒，场地局部分布，层厚0.3～3.2m，平均厚度1.75m。

④粉砂：褐色，黄褐色，稍密～中密，呈层状或透镜体分布，层厚0.3～2.6m，平均厚度1.45m。

⑤卵石土：黄色，棕黄色，该层层位稳定，承载力高，未揭穿。各土层有关指标见下表：

各土层物理力学指标

项目指标平均厚度土名素填土粘土粉质粘土粉土粉土粉砂松散卵石稍密卵石为揭穿中密卵石密实卵石 22.0 23.0 40 50 33.0 45.0 570 900 （m） 3.0 4.0 1.75 1.45 天然重度内聚力内摩擦角φ（°） 12 17 14 11 12 15 25 35 压缩模量变形模量承载力特征值fspk（Kpa） 80 230 170 100 120 100 200 350

（KN/m3） Ck（Kpa） 19.0 19.9 19.0 19.5 19.0 19.5 20.0 21.0 18 73 24 18 20 Es（Mpa） E0（Mpa） 4.5 8.7 5.0 4.0 4.5 6.0 11.0 22.0 3 地基处理方案优化选择

该工程6#～8#住宅楼所处场地土层第二层粘土层相对较后，但下面存在不厚的软弱层，在设计加固范围内无地下水。该建筑物为六层砖混结构，基础性是采用墙下条形基础，总建筑面积为2350.08m2，要求处理后的复合地基承载力特征值fspk≥260Kpa。 3.1可行性分析

由勘察报告可以看出，场地的天然地基不能利用，只能采用人工地基。由于场地各土层厚度部俊，起伏变化较大，具体分层厚度取各土层的平均厚度。现对适用于该

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土层条件的几种人工地基的可行性逐一进行比较分析。

第一：换填法，由于所换填涂层厚度起伏较大，相对较后，常用的换填法显然是不适宜的。

第二：强夯，由于所行市的土质为均质粘土，含水量进预饱和，稍湿，在夯实过程中很容易形成橡皮土，再加上施工场地周围建筑物的，故此发不可行。

第三：桩基，包括预制桩与灌注桩，前者须有相对硬层作为桩端持力层，而要达到硬层须穿过相对很厚的硬塑均质粘土层，这样在打桩时会因一时打不下去而损坏桩体，造成施工难度加大；至于后者，在该场地可进行干作业钻孔灌注桩，这种施工除了设备要求外，还不经济，显得大材小用造成不必要的浪费。总之，鉴于当地设备及不经济，桩基在该工程不适宜。

第四：复合地基，本文所论述的复合地基除了干振碎石桩，更重要的还在于水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）与夯实水泥土桩，由于当地多用的是前二者，成孔设备都一样，但三者比较谁更经济？具体见下面的论述。

（1）干振碎石桩

对本工程，由于粘土层厚度相对较厚，且其它层粘粒含量多，粒间结合力强，故碎石桩的作用不仅起挤密作用，还起置换作用。与原天然地基相比，碎石桩复合地基承载力有所提高，压缩摸量减小。碎石桩作为复合地基其加固作用，除了提高地基承载力、减小地基的沉降量和差异沉降外，还可用来提高土体的抗剪强度，增大土体的抗滑稳定性。但由于碎石桩属散体材料桩，自身无粘结强度，而要依靠周围土体的约束力承受上部荷载。试验表明，其受力后再桩长不大的范围内桩体出现侧向膨胀，轴向应力和侧向应力沿桩长迅速衰减，主要受力区在4倍桩径范围内，故增加桩长对提高碎石桩复合地基承载力的作用不大，只有提高置换率，但置换率与桩径、桩距有关，施工要求桩距又不能太小，、所以置换率不能太高。这是碎石桩复合地基承载力提高幅度小的原因。

根据以往的施工情况看，虽然此法施工难度小，施工设备简单，是当地常用的加固方法，但在本工程中，对大面积加固处理须满堂布桩，且在基础外还要有一定数量的保护桩，这样不但加大工作量，延长工期，还增加造价。就本工程而言相比其他两种方法，显然不太适合。

（2）水泥粉煤灰碎石桩

水泥粉煤灰碎石桩的简称CFG桩，是由碎石、石屑（砂）、粉煤灰掺适量水泥加

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水拌合，用振动沉管打桩机或其它成桩机具制成的具有可变粘结强度的桩型。通过调整水泥掺量及配比，可使桩体强度多在C5～C20之间变化。桩体骨干材料为碎石或卵石，石屑为中等粒径骨料，可使级配良好，粉煤灰具有细骨料和低标号水泥作用。桩和桩间土一起通过褥垫层形成CFG复合地基，这种复合地基由于承载力提高幅度具有很大的可调性，沉降变形小，造价低，施工简单，具有明显的社会经济效益。此法是目前几年兴起来的一种施工简单，质量易控制，造价低，具有一定粘结强度的桩体。该桩距又在全长范围内受力，充分发挥桩州摩擦力和端承力，桩土应力比较高，复合地基承载力提高幅度较大，趁蒋效，稳定快等特点。与碎石桩相比造价便宜了好多，对本工程加固处理而言，是一种可选的处理方法，但与夯实水泥土桩相比，谁更适用于该工程？

（3）夯实水泥土桩

此法相对上面两种加固方法，在施工方面有效利用了成孔时排出来的土，避免了大量土的运输，节约了一部分施工费用。在有，通过在相对单一的土中掺入水泥，拌合后再回填夯实，施工简单，材料费仅一种水泥，造价比较低廉，质量易控制，很好的显示出文明施工的特点。这就是本工程选用此法的具体所在。

从它的加固原理可以看出，夯实水泥土桩在本工程施工有如下优点：第一：该场地的土层适宜夯实水泥土桩处理，且加固效果显著。

夯实水泥土桩加固的基本原理是基于水泥加固土的物理化学反应过程。在水泥加固土中，由于水泥的掺量很少，水泥的水解和水化反应完全是在具有一定活性的介质——土的围绕下进行的，所以硬化速度缓慢且作用复杂。当水泥的各种水化物生成后，有的自身继续硬化，形成水泥石骨架；有的则与其周围具有一定活性的土颗粒发生反应。软土作为一个多相散布系，当它和水结合时就表现出一定的胶体特征。以土中含

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量最多的二氧化硅为例，当它遇水后，形成硅酸胶体微粒，其表面带有钠或钾阳离子，它们能和水泥水化生成的氢氧化钙中的钙离子进行当量吸附交换，使较小的土颗粒形成较大的土团粒，从而使土体强度提高。而且水泥水化生成的凝胶粒子的比表面积约比原水颗粒大1000倍，因而产生很大的表面能，有强烈的吸附活性，能使较大的土团粒进一步结合起来，形成坚固的联结。随着水泥水化反应的深入，溶液中所析出大量的钙离子，当其数量超过离子交换的需要量后，则在碱性的环境中能使组成软土的二氧化硅和三氧化硅的一部分或大部分于钙离子进行化学反应，逐渐生成不溶于水的稳定的结晶化合物。

SiO2+Ca（OH）2+nH2O→CaO·（n+1）H2O AL2O3+ Ca（OH）2+nH2O→（CaO·AL2O3）·（n+1）H2O

这些新生成的化合物，增大了水泥土的强度，而且其结构比较致密，使水分子难以浸入，从而使水泥土具有水稳定性。至此，水泥土的硬凝过程已基本完成，最后的碳化作用，虽能使水泥土增加强度，但其幅度较小且速度缓慢。[1]

由以上反应机理分析可见，在相同条件下水泥和土拌和越充分，土块被粉碎得越小，水泥在土中分布得越均匀，水泥加固土的强度就越高。但对于夯实水泥土桩来说，机械的搅拌不可避免地会留下一些未被粉碎的小土块，在拌入水泥后则会出现水泥浆包裹土团的现象，因而在水泥土中产生强度较大且水稳定性较好的水泥石区和强度较低的土块区，两者在空间相互交错，形成一种独特的水泥土结构。

该场地大部分土中粘粒含量较高，土质较均匀呈松散状态，且湿度适宜，便于机械拌合，有着很强与水泥结合的能力。因而，该场地从理论上是适于用夯实水泥土桩法处理的。

第二：施工方式比较适合该场地。

夯实水泥土桩法是通过人工或机械成孔，选用项对单一的土质材料，与水泥按一定配比在孔外充分拌和均匀制成水泥土，分层向孔内回填并强力夯实制成均匀的水泥土桩。就本场地来说，它的施工工艺是比较适合的。在桩机就位后，取土成孔，选出好土在最优含水量的前提下与定量的水泥拌合，通过离子交换和团粒化作用等一系列反应，吸收大量游离的空隙水，生成一些新的富含结晶水的化合物，继续拌合使之更均匀，然后回填夯实从而提高桩身质量。这种施工方式在本场地是比较适宜的。

第三：采用夯实水泥土桩法，在施工中无噪音、振动小、对环境无污染、处理后很快投入使用，适应当前快速施工的要求。

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综上所述，鉴于该场地土层性质并结合夯实水泥土桩的施工特点，采用夯实水泥土桩法进行地基处理是较适宜的。在有，夯实水泥土桩比较经济，据查阅资料及一些数据统计可知，用夯实水泥土桩比水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）节约造价约20%左右。

通过上述几种常用的地基处理方法的比较不难看出，无论从处理效果还是从经济适用的角度，在该场地夯实水泥土桩法是首选的好方案。 3.2复合地基设计

3.2.1单桩竖向承载力的确定

夯实水泥土桩是一种介于刚性桩与柔性桩之间的具有一定压缩性的桩。由于水泥土桩的抗压强度较低，当荷载较小时桩身发生变形，但仍遵循刚性桩盈利传递规律，当承受荷载较大时桩身上部变形加大往下桩身应力与桩间土摩阻力逐步衰减。基于夯实水泥土桩桩身应力的传递规律，其单桩承载力应依据《建筑桩基技术规范》中桩基竖向承载力设计值和关于水泥土桩计算的有关资料确定。但在设计过程中可取下列两式计算结果的较小值，以避免桩身因强度不足而产生浅层破坏现象。

1Ra≤ × fcu× Ap (1)

3Ra= Upqi1nsiilqpAp (2)

式中fcu——桩体混合料试块边长150mm立方体标准养护28天立方体抗压强度平均

值，KPa，夯实水泥土桩的fcu强度为C4～C6之间，根据当地经验及现场试验配比确定；

Ap——桩体截面面积，m，0.1256m； Up——单桩周长，m； li——第 i层土的厚度，m；

KPa，由于在桩周范围内土质结构较松散，qsi——桩周第I层土的侧阻力特征值，

故这里不计桩周侧阻力；

qp——桩端端阻力特征值，KPa，参考勘察报告取用。由于桩端坐落于松散或

稍密卵石层上，且经重锤夯实，故取用qp为2100Kpa；

该公式中有以下几个重要的参数应着重分析：

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fcu：fcu是由试验确定的。当采用425号矿渣硅酸盐水泥，水泥掺入比为10%，由室内加固土块28天无侧限抗压强度平均值可推得fcu=6Mpa。同时，工程桩的水泥掺入比也可以据现场试桩的试验值来确定。

qsi：是由勘察报告提供的。值得探讨的是桩周摩阻力如何考虑。对于一般而言，在垂直下压荷载作用下，桩对于桩周土向下位移，这时桩周受到向上的摩阻力，称为正摩阻力，也就是代入公式计算的摩阻力。在有些情况下，如桩周为欠固结软土、或在自重下尚未能正常固结的新填土、或大面积地面超载使桩周土层进一步被压密、或湿陷性黄土浸水陈先等，都会出现桩周土乡对于桩向下位移，这时桩周就会受到向下的摩阻力，即为负摩阻力。由于部分土的自重及地面上的荷载通过负摩阻力传给桩，引起桩身轴向力增加，因而负摩阻力降低了桩的承载力，增大了桩基的沉降，严重时，甚至会造成桩的断裂。而较厚的粘土层由于具弱膨胀性，且受到施工时的扰动，在桩周土重新固结的过程中桩身必然受到负摩阻力的影响。目前关于负摩阻力的影响的看法还不一致，对于负摩阻力的计算仅有估算方法。就本工程而言，具体桩身的中性点无法确定，在应用公式时只得将摩阻力值安零计，即不考虑桩周正、负摩阻力，粗略的计算。

按（1）式计算得Ra=251.2Kpa，按（2）式计算得Ra=263.76Kpa，单桩竖向承载力值取两者的较小值，为251.2Kpa。 3.2.2夯实水泥土桩复合地基承载力值的确定

夯实水泥土桩复合地基承载力值应通过现场复合地基载荷试验确定，也可按下式计算：

fspk= mRa+（1－m）fsk （3） Ap式中fspk——复合地基承载力特征值，Kpa；

fsk——处理后桩间土承载力特征值，KPa，宜按当地经验取值，如无经验可取天

然地基承载力特征值，这里取经验值，以最小的承载力160KPa算；

——桩间土承载力折减系数，宜按地区经验取值，这里取用0.8； Ap——单桩截面面积，m，0.1256m；

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Ra——单桩竖向承载力特征值，KN，251.2KN；

m——面积置换率，本工程面积置换率为0.074；

代入（3）式计算得fspk=266.5KPa>260Kpa，满足设计要求。 3.2.3复合地基变形计算

夯实水泥土桩复合地基的变形包括复合土层的压缩变形S1和下卧层的压缩变形S2，可采用分层总和法计算。 3.2.3.1复合土层的压缩模量Esp

复合土层的压缩模量Esp，一般可按下式估算：

EspmEp1mEs （4）

式中Ep——为水泥土桩桩身的压缩模量，可取（100～120）fcu，本工程取600Mpa；

Es——为天然地基土的压缩模量，参考勘察报告来确定；

Esp——为复合土层的压缩模量；

m——面积置换率，0.074；

按地基土分层计算如下：

对于粘土层，Es=8.7 Mpa，代入（4）式计算得Esp=52.46 Mpa；

对于下部土层，经加权平均求得Es=5.9 Mpa，代入（4）式计算得Esp=49.8 Mpa；

3.2.3.2 下卧层沉降量S2的估算

根据公式S2sPHZiiZi1i1i1Esin （4）

式中pH——下卧层顶面处的附加应力，Kpa，计算得pH=17.58Kpa；

Esi——为第I层土的压缩模量，Kpa，参考勘察报告来确定；

s——沉降计算经验稀疏，根据地区沉降观测资料及经验确定；

Zi、Zi1——为下卧层至第i层和第i－1层底面的距离，m；

i、i1——为下卧层计算点至第i层和第i－1层底面范围内的平均附加应力

系数；

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本工程下卧层压缩层厚度Znb(2.50.4lnb)=10.8×（2.5－0.4×ln10.8）=16m 式中b为基础宽度。

将数据代入式（4），算的建筑物的最终沉降量为30.3mm，满足规范要求。 3.2.4垫层设计

垫层，即在复合地基顶面铺设的一层厚约0.1～0.3m厚的砂砾料柔性垫层，它可以使基础压力经垫层扩散吼较均匀的作用于复合地基。本工程设置0.3m厚的顶部垫层，是为了改善基础与复合地基的接触条件，以利于桩间土发挥承载作用。

经一系列方案对比与设计计算，最终本工程设计为：

夯实水泥土桩复合地基，桩径400mm，桩长7.5m，置换率为7.4%，水泥掺入比为10%，复合地基承载力达到266.5 Kpa，沉降变形为30.3mm，满足工程要求。 3.3试验成果分析 3.3.1复合地基静载荷试验试验采用刚性压板置于试桩中心点上，0曲线通过分级加载，观察分析其所加荷载与沉降变形的关系，绘出P—S曲线。可以看出，复合地基静载荷试验曲线基本属于渐进型的光滑曲线，不存在陡降点。取s/b=0.01（b为方形压板的宽度）对应的荷载，其值均超过最大加荷量的一半，因此取最大加荷量的一半作为夯实水泥土桩的单桩复合地基承载力设计值。即水泥土桩复合地基承载力值大于300Kpa，复合地基承载力提高2倍，满足设计要求。

3.3.2轻便触探实验

为对比加固前后桩间土承载力的变化，完工后，布置了3个轻便触探点进行是试验。综合分析桩间土测试结果知，经水泥土桩处理后桩间土的承载力基本值不低于120Kpa，比地基处理前的桩间土承载力有所提高。 3.3.3应变桩身完整性检测

本工程低应变检测水泥土桩桩身完整性415根桩，检测比例为30%均属基本完整

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性桩。 4 结论与体会

（1）以复合地基静压结果数据看，本工程所采用的水泥土桩可最大限度地发挥该种桩的优点，使复合地基的承载力得到大幅度的提高，地基变形得以降低和控制。

(2)复合地基中由于夯实水泥土桩桩体材料仅为水泥，不配筋，充分发挥桩间土的承载力，其受力和变形类似于素混凝土桩，具有地基承载力高、变形小、稳定快、施工简单易行、工程质量易保证等优点，工程造价一般还比CFG桩便宜，经济效益和社会效益非常显著。

（3）夯实水泥土桩处理地基是一种效果明显的处理方法，用夯实水泥土桩加固后的复合地基比原地基变形模量会有很大增长，抗变形能力有明显提高。

（4）是否设置褥垫层以及垫层的材料和厚度，直接影响复合地基的桩和桩间土强度的发挥，合理的垫层厚度对提高复合地基承载力和减少沉降变形是非常有利的。

（5）由该工程证明此种地基处理方案，质量易控制、造价低、经济、社会环境效益明显，有极大的发挥潜力。

参考文献：

[1]徐至均，王曙光主编.水泥粉煤灰碎石桩复合地基.北京：机械工业出版社，2004.1 [2]阎明礼，张东刚主编.CFG桩复合地基技术及工程实践.中国水利水电出版社.2001.1

8专业外文翻译

Influence of humic acid and salt concentration on lime-stabilized ariake clays and microstructure research

Abstract: This study first investigates the effects of humic acid,and salt concentration on lime-stabilized Ariake clays with emphasis on their mechanical properties.The results show that the

strength and yield stress of lime-stabilized clay with high humic acid are low due to the obstruction of the pozzolanic reaction,and the effect of humic acid on strength of stabilized clays decreases with increasing salt concentration because the humic acid because inactive at higher salt

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concentration . Then through analyzing the microstructure feature of the stabiliaed clays,some relationship between microstructure and mechanical properties of lime-stabilized clays are established. Introduction:

Ariake clay is a highly sensitive soft clay deposited around the coast of the Ariake Bay in Kyushu Island ,Japan.Its nature water content varies from 50 to 200%.Most of the Ariake clays are classified as CH,and the sensitivity exceeds 16.Owing to its very high water content and low shear strength ,improvement of Ariake clays with in a short period is necessary.A popular improvement method is to use chemical additives such as lime.The major strengh gain of lime-stabilized clay mainly is derived from three reactions, i.e. hydration , ion exchange and pozzolanic reactions, in which cementing products, such as CSH(CaO－SiO2－H2O) and CAH(CaO－Al2O3－H2O), are formed.

Organic matter in the clay is responsible for high plasticity, high shrinkage, high compressibility, low hydraulic conductivity, and low shear strength. It is generally accepted that the presence of the organic matter in the clay may lead to the detriment of the strength of lime-stabilized clays. However, some studies have shown that not all of the organic compounds really have a negative effect on the cementing process.

The study first attempts to comprehend the effect of humic acid, a kind of organic matter, and salt concentration on lime-stabilized Ariake clays. The strength and the compressibility of the lime-stabilized clays were investigated by unconfined compression test and consolidation tests. These tests were conducted on clays with organic matter extracted and various amounts of humic acid mixed.

As salt concentration is known to be one of the dominant factors in the strength of the lime-stabilized clays, this study also investigated the influence of the humic acid.

The observation on microstructure of soil is useful to appreciate the relationship between soil structure and its mechanical behavior. In the case of lime-stabilized clay, the study on the microstructure yields more information than that of nature clay owing to that the microstructure of stabilized clay is a combination of cementation bond and fabric. In the present research, the microstructure feature of the stabilized clays was observed by Atterberg limit, permeability tests, Scanning Electron Microscope(SEM) and Mercury Intrusion Porosimetre(MIP). We try to relate the mechanical results of lime-stabilized clay to these microstructure test results of account for the relationship between them. At last, two schematic diagrams of influence of humic acid and salt concentration on lime-stabilized Ariake clay will be presented.

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Experiment method:

The Ariaka clay samples used here were obtained from (a)Okawa,area, Fukuoka Prefecture, (b)Ashikari area, Saga Prefecture, and (c)Isahaya Bay, Nagasaki prefecture, designated as Clay 1,Clay 2,and Clay 3,respectively(see table1).

Quick lime was applied for the stabilization. The clays were mixed with 5,10,and 20% lime by mass of dry soil. In order to eliminate the effect of the differernces in water content, distilled water was added to Clay 2 and Clay 3 to adjust the water content to 185% that is the natural water content of Clay 1.The addition of distilled water in both clays had little effect on their salt concentrations.

Table 1 Properties of Ariake clays

Properties Clay 1 Clay 2 Clay 3 Water content/% 185.0 150.0 170.0 Liquid limet/% 142.7 133.0 150.0 Plasticity index/% .1 71.4 88.0 Specific gravity/(g.cm-3) 2.48 2.62 2.56 Sand/% 3 3 0 Silt/% 29 37 19 Clay/% 68 60 81 PH 6.0 7.6 8.0 Salt concentration 0.7 15.4 23.1 (Dichromate absorption) 1.1 1.1 1.1 Ignition loss 8.0 7.3 0 Humus content/% 1.94 1.67 2.35 Humus content/% 1.60 0.25 0.31 Fulvic acid/% 0.34 1.42 2.04

The samples for SEM and MIP were freezing dried to minimize the volume change due to drying. Falling head permeability test was adopted to acquire the permeability of lime-stabilized samples, which was conducted during consolidation test.

In order to investigation the effect of organic matter, the clay specimens were treatd by the alkaline extraction method to eliminate the organic matter. Extracted clay, i.e. the clay extracted off organic matter by the alkaline extraction method, was used to duplicate specimens for the unconfined

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compression tests, using the mixture of clay, humic acid that was extracted from Clay 1,and 20% lime. As to salt concentration, the extracted clays were washed to obtain the clay samples containing different salt contents by the distilled water. Conclusion:

(1)The strength and the yield stress of lime-stabilized clay normally increase with curing time and admixture contents. In the case of lime-stabilized clay containing high humic acid, the strength and the yield stress are extremely low.

(2)Both humic acid and the salt concentration are the dominant factors that affect the level of the cementation bond and the fabric. The humic acid is a predominant factor influencing the level of cementation bond. It is further indicated that the higher the humic acid content is, the lower the cementation bond is found. The detrimental effect of humic acid on strength of lime-stabilized Ariake clays directly relates to the salt concentration. With a low salt concentration, the cementation bond is delicate due to the large spacing among aggregation and the low chemical reactions, which are easily obstructed by humic acid. On the other hand, its detrimental effect is considerably less in the case of high salt concentration Ariake clay because of the decrease in the cementation bond by chemical reactions. Thus, a high level of cementation bond is induced and the detrimental effect of humic acid is reduced.

(3)The liquid limit can be applied to indicated the change of microstructure in stabilized clay. The higher liquid limit relates to the formation of cementing products, and thus induces the higher water holding capacity.

(4)The permeability relates to the pore spaces in the fabric. In the case of the stabilized low humic acid clay, the permeability if the stabilized clays is lower than the remolded clay because the spacing among the formation of cementing products. The permeability of the remolded clay and the lime-stabilized clay containing high humic acid were found to be the same. Subsequently, the spaces among the aggregations of the remolded and the stabilized clay are almost the same, demonstrating the detrimental effects of the humic acid.

(5)Pore size distribution from MIP clearly illustrates the humic effect on structure change due to lime-stabilization. Micrographs and pore size distribution are obviously indicated that the higher the salt concentration is, the lower the spacing between aggregates is shown with the same void ratio because the higher salt concentration is the cause of increase in liquid limit, which result in the lower liquidity

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index.

腐殖酸和盐分浓度对石灰加固土有明影响以及微观结构研究

摘要:首先从力学性质方面考察了有机质之一的腐殖酸和盐对石灰加固土有明影响。分析的结果显示对于腐殖酸含量较高的的粘土由于硬凝反应阻碍使得加固土的强度与屈服应力较小，并且由于盐分浓度较高时腐殖酸活性降低。因此随着盐分浓度的增加腐殖酸对于石灰加固土的影响减小。然后通过分析加固土的微观结构，我们讨论了石灰加固的力学性质与微观结构之间的关联性。

关键词：有明粘土；石灰加固粘土；腐殖酸；盐分浓度；微观结构 0引言:

有明粘土是在九州岛附近有明海湾的海岸堆积的高地敏感的柔软的泥土,它的天然含水量在50～200%之间。有明粘土分为CH短期内提高它的底抗剪强度和降低天然汗水量是必要的，最常用的方法是利用外加剂，石灰加固土主要是通过以下三种化学反应：排水固结、离子交换、硬凝反应。例如：CSH(CaO－SiO2－H2O) 和CAH(CaO－Al2O3－H2O)。

粘土中的有机物对高灵敏性、高压缩性、低的透水性和低抗剪强度。在粘土中有机物可导致稳固石灰泥土的效果低。然而,一些研究表明有机化合物并非在所有所有过程中，起消极作用。

研究首先理解殖酸和盐分浓度对石灰加固土有明影响以及微观结构。石灰加固土的抗剪和抗压缩，在研究中通过不排水抗剪试验和固结试验来调查。这些试验是检测腐殖酸粘土中有机物质的分布及含量。

石灰加固土中的主要因素之一是盐的集中，这种研究也调查了盐对腐殖酸的影响。

用土壤的显微结构上的观察对土的结构和力学性质之间的关系。就拿稳固石灰泥土来说, 在显微结构上的研究，天性粘土比的微结构是胶结和组织的。

目前的研究，稳固的泥土的显微结构特征通过Atterberg极限观察,渗透测试,电子显微镜(SEM) 扫描，并且水银侵入Porosimetre(MIP)。我们联系他们的结构与力学性质的关系。最后呈现了，解殖酸和盐分浓度对石灰加固土有明影响以及微观结构的两个简图。 1 试验方法

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有明粘土的土样，(a)组从渥太华地区、福冈府取得；(b) 从Ashikari和Saga Prepecture地区取得；(c) Isahaya海湾和Nagasaki Prepecture取得，分别为粘土1、粘土2和粘土3，如表一：

快石灰应用于稳定加固。用5%、10%和20%的石灰与干燥粘土混合。为了消除天然含水量的影响，加入粘土2和粘土3组来调整粘土1中185%的含水量。减少含水量的外加剂且可以减少盐的影响。

有明粘土的性质表

性能指标粘土1 粘土2 粘土3 天然含水量% 185.0 150.0 170.0 极限含水量/% 142.7 133.0 150.0 粘性索引/% .1 71.4 88.0 详细的重力/(g.cm-3) 2.48 2.62 2.56 砂/% 3 3 0 粉土/% 29 37 19 粘土/% 68 60 81 ph值 6.0 7.6 8.0 腌集中 0.7 15.4 23.1 (重铬酸盐吸收) 1.1 1.1 1.1 点火损失 8.0 7.3 0 腐殖质内容/% 1.94 1.67 2.35 腐殖质内容/% 1.60 0.25 0.31 Fulvic酸/% 0.34 1.42 2.04

SEM和MIP的样品是在结冰冻干的而减到最小。石灰加固土的渗透通过渗透试验落水高度，在固结过程中来检测。

为了调查有机物的影响,粘土样是由排除有机物方法来确定有机物的种类。粘土分类即。

通过碱抽出方法来分离有机物质,用直剪压缩测试有机物质,使用有明粘土、腐殖酸和20%石灰的混合来获得有明粘土中的不同有机物质含量。

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5结论:

(1)稳固石灰泥土的强度和屈服应力随着时间和混合物的含量增加。石灰粘土加固土含有高腐殖酸、强度和屈服应力。

(2)腐殖酸和盐是影响胶结带和组织的主要因素。腐殖的酸是影响胶结的因素因素之一。进一步表明更高腐殖的酸含量是,较少胶结带出现。稳固石灰有明粘土的腐殖酸含量直接影响了盐的分布情况。在盐分布少的区域，胶结带是很少的由于骨料之间的大空隙和很少的化学反应，容易被被腐殖酸阻塞。另一方面，含盐集中的被腐殖酸发影响减小，由于颗粒之间的孔隙的减小和化学反应带的增加。因此，含有较高带和矿物质是在逐渐减小。

(3) 稳固粘土的微结构的变化表明液体含水量的运用，较高的含水量和地层的分布和产状有关，因此降低含水量保持承载力。

(4)土结构中，渗透和气孔有关系，含腐殖酸稳固的粘土，稳固的粘土的渗透性比扰动粘土较低，由于颗粒之间的孔隙减小了。扰动的粘土土体结构发现含有较高的腐殖酸是和没有扰动的一样。扰动粘土之间的孔隙和没有有扰动的粘土表明腐殖酸分布是一样的。

(5)在粘土2组中，可以通过SEM明显的观察到水化产物，当粘土1组中腐殖酸的含量较高时，强度和屈服应力是极其低的和水化产物是通过显微镜明显能观察到。

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