水泥土搅拌桩复合地基设计(计算例题)
水泥土搅拌桩复合地基设计
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。
2014年专业案例-地基处理考试试题(二)
专业案例-地基处理考试试题（二）一、论述题（本大题51小题．每题5.0分，共255.0分。
）第1题某软土地基fak＝70kPa，采用搅拌桩处理地基，桩径0.5m，桩长10m，等边三角形布桩，桩距1.5m，桩周摩阻力特征值qs ＝15kPa，桩端阻力特征值qp＝60kPa，水泥土无侧限抗压强度fcu＝1.5MPa，试求复合地基承载力特征值(η＝0.3，α＝0.5，β＝0.85)。
【正确答案】：m=d2/d2e =0.52/(1.05×1.5)2=0.1第2题采用砂石桩法处理黏性土地基，砂石桩直径0.6m，置换率0.28，试求等边三角形布桩和正方形布桩的桩间距。
【正确答案】：一根砂石桩承担的处理面积第3题采用振冲碎石桩法处理地基，桩径0.5m，等边三角形布桩，桩距1.5m，桩间土地基承载力特征值为80kPa，桩土应力比为3，试求复合地基承载力特征值。
【正确答案】：de＝1.05s＝1.05×1.5＝1.575m fspk ＝[1+m(n-1)]fsk＝[1+0.1×(3-1)]×80＝96kPa第4题某松散砂土地基，e＝0.81，室内试验得emax ＝0.9，emin＝0.6，采用砂石桩法加固，要求挤密后砂土地基相对密实度达0.8，砂石桩直径0.7m，等边三角形布置，试求砂石桩间距 (ξ＝1.1)。
【正确答案】：挤密后砂土孔隙比e1＝emax-Dr1(emax-emin)＝0.9-0.8×(0.9-0.6)＝0.66第5题振冲碎石桩桩径0.8m，等边三角形布桩，桩距2.0m，复合地基承载力特征值为 200kPa，桩间土承载力特征值为150kPa，试求桩土应力比。
【正确答案】：de=1.05s=1.05×2=2.1m第6题某20m厚淤泥质土层，Kh ＝1.0×10-7cm/s，Cv＝Ch＝1.8×10-3cm2/s，采用袋装砂井预压固结加固地基，砂井直径dw ＝70mm，砂料渗透系数kw＝2×10-2cm/s，涂抹区土的渗透系数，涂抹区直径ds 与竖井直径dw比值s＝2，砂井等边三角形布置，间距1.4m，深度20m，砂井底部为不透水层，预压堆载第一级60kPa，加载10d，预压 20d，第二级40kPa，加载10d，预压80d，试求平均固结度。
桩基础设计计算书例题
桩基础设计计算书例题桩基础设计计算书是土木工程中的重要文件，用于评估和确定桩基础的尺寸、长度和承载能力。
下面是一个例题及其相关参考内容：例题：设计一个单桩基础，直径为0.6m，承载力要求为2500kN，地下水位0.5m，土壤类型为粘土。
步骤1：确定设计桩长根据土壤类型和地下水位，选择适当的桩长计算方法。
参考内容：- 使用管理规程 GB 50007-2011《建筑地基基础设计规范》中的方法计算桩长- 当地下水位低于地面以上1m时，桩长计算公式为L = H + 1.5B + D- 当地下水位高于地面以上1m时，桩长计算公式为L = H + B + D其中，L为设计桩长，H为地下水位深度，B为土壤的冻土深度，D为桩基础埋置深度。
- 根据相关地方标准或规范，确定特定土壤类型下的桩长计算方法，如国家标准DL/T 5044-2006《建筑地基检测与设计规范》的相应规定。
步骤2：计算桩的抗力参考内容：- 根据桩基础的尺寸、土壤类型和设计桩长，查找或计算相应的桩基础抗力表或计算方法，如《桩基础设计手册》等。
- 考虑桩基础在受压和受拉情况下的承载能力，并根据土壤的特性来计算桩的侧阻力、端阻力和摩擦力等。
- 对于复杂或独特的情况，可能需要进行现场试验或数值模拟等方法以获得更准确的桩抗力数据。
步骤3：校核桩基础的承载力参考内容：- 根据设计的承载力要求，计算桩基础的承载力，包括桩身的承载力和桩顶的承载力。
- 根据相关规范和标准，进行桩基础的稳定性和安全性校核，确保桩基础在不同条件下的承载能力满足设计要求。
- 通过安全系数的计算，评估桩基础在不同荷载工况下的安全性。
步骤4：绘制桩基础平面和纵断面图参考内容：- 绘制桩基础平面和纵断面图，清晰地表示出桩的布置、尺寸和埋置深度等。
- 在图纸中注明每根桩的编号和相应的设计参数。
- 根据需要，注明桩基础与其他结构的连接方式和构造细节。
综上所述，这个例题中涵盖了桩基础设计计算书中的关键步骤和参考内容。
深层搅拌法工程实例
深层搅拌法工程实例1 复合地基深层搅拌桩工程某工程位于淮河南堤，是城市排涝泵站工程，工程主副厂房、压力水箱、控制段、前池挡土墙及进水闸等地基采用了深层搅拌桩处理。
1.1工程地质条件及存在问题建筑物基础以下约7m～8m依次为轻粉质壤土、中粉质壤土、轻砂壤土、粗砂灰壤土及粉细砂。
主要持力层承载力标准值70kPa～90kPa，天然地基承载力不能满足建筑物承载力的要求，各土层部分物理力学指标见表1-1。
1.2设计概况在需要加固的建筑物下，采用深层搅拌桩复合地基，解决地基承载力不足问题。
要求桩底穿透轻粉质壤土、中粉质壤土进入轻砂壤土层，把砂壤土作为桩的持力层。
有效桩长8.0m，桩径50cm。
在整个基础底板范围内呈正三角形均匀布置，孔距1.40m，置换率不小于20%，搅拌桩工程量约为1800m3。
要求复合地基承载力大于150kPa 。
选用等级32.5普通硅酸盐水泥，经室内试验确定水泥掺入量为15%。
经计算上述设计方案满足承载力要求。
1.3搅拌桩施工搅拌桩施工采用了转盘式单头搅拌桩机。
工艺流程为：桩机就位→带浆下钻松土至孔底，喷浆搅拌5s～10s→喷浆提升搅拌至设计顶高程以上0.3m停浆→下沉复搅至停浆面以下4.0m→提升复搅至孔口。
由于该土层含砂量高，含水量低。
当水灰比采用0.5时，通过试桩发现，土体不易搅拌，水泥土搅拌不匀，易在桩体中心形成空洞。
经反复试验确定水灰比为0.8。
在这种土质条件下，水灰比增大对桩体强度的降低比搅拌不匀和存在空洞的影响小得多，事实上，降低了水泥土的离散性，提高了平均强度。
此外为了增加水泥土搅拌的均匀性把钻头二层叶片增加到三层。
增加了水泥土被搅拌的点数。
表1-1 各土层部分物理力学指标搅拌头下钻速度选择0.8 m/min，提升喷浆速度为0.8m/min，复搅下钻和提升速度为1.5m/min。
喷浆主要在第一次下钻提升和第二次提升中进行。
第一次下钻时，应根据下沉速度调节喷浆量，避免过量返浆现象。
水泥搅拌桩桩计算书
CFG桩复合地基计算书一.设计依据1）.《建筑地基处理技术规范》（JGJ79_2012）2）.《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2011）3) .《城市桥梁设计规范》（CJJ_11-2011）二.设计参数沥青混凝土 r =23 KN/m3水稳基层 rd=24KN/m3水容重 rs=10 KN/m3填土 rt=18 KN/m3碎石垫层 r=23 KN/m3三.地质条件根据勘察报告C2钻孔的情况得出，计算桩基位置自然标高为21.6m,此位置设计标高为24.843m。
地下水位位于地面线以下1.45m，按勘察资料得出地质由上至下土层及其厚度为：地质参数表四．设计计算1、水泥搅拌桩参数根据土层分布，持力层为(2-1)粉质粘土夹粉土，有效桩长取13.5m，桩端进入持力层的最小深度为2.0m。
地面标高24.6m，水位标高22.47m。
路基填土厚度h=2.65m(其中路面厚度62cm)，路基宽度20m（车行道宽12m），路面结构10cm沥青面层+32cm水稳基层+20cm厚级配碎石。
2、基底压力基础地面以上土的加权平均重度为：γm=(0.1*23+0.32*24+0.2*23+1.53*18+0.5*23)/2.65=20.23KN/m3（1）车道荷载：本道路荷载应采用城-B级:①均布荷载为qk=10.5*0.75=7.875kN/m②集中荷载=360*0.75=270kN取最大值Pk根据《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2011）第5.2.2条规定：轴心荷载基础底面的压力，可根据下列公式确定，得到加固地基顶面压力（地下水位为地面线以下1m）为：Pk=(Fk+Gk)/A=20.23*2.65/1+7.875/1+270/（20*1）=74.98KPa3、单桩承载力计算初步拟定桩径0.5m，桩间距1.1m。
桩周长up=1.57m，桩面积Ap=0.196m2。
根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79_2012）第7.3.3取桩长为13.5m,桩体伸入(2-3)黏土层2m.Ra=up×∑qsi×li+ ap×f×akAp=1.57*(0.6*8+8.9*0+2*15+2*14)+0.5*90*0.196=107.42kN(淤泥质土层由于有负侧摩擦力，侧摩擦力取0;桩端端阻力发挥系数ap=0.4～0.6，本次拟定为0.5。
水泥土搅拌桩复合地基设计
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。
水泥土搅拌法计算书
fspk--复合地基承载力特征值（kPa）
--单桩承载力发挥系数，=1.00
m--面积置换率，m=19.58
Ra--单桩竖向承载力特征值，Ra=120.00kN
--桩间土承载力发挥系数，=0.30
fsk--处理后桩间土承载力特征值（kPa），取天然地基承载力特征值，fsk=30.00kPa
fspa=fspk+m(d-0.50)
z/b1
z
zii-zi-1i-1
Espi
(MPa)
si=p0(zii-zi-1i-1)/Espi
∑si
(mm)
0
1.38
0
4×0.25=1.00
0
4.02
1.38
3.09
4×0.1478=0.5913
2.3769
2.3769
8.46
6.35
6.354
6.32
1.38
4.86
4×0.1077=0.4307
补充结构设计计算书
项目名称：##########
子项名称：##########
专业：##########
设计阶段：##########
编制
校对
审核
##########
2017年月
水泥土搅拌法计算书
项目名称__________________________
设计_____________校对_____________审核_____________
2、水泥土搅拌桩施工前，应根据设计进行工艺性试桩，数量不得少于3根，多轴搅拌施工不得少于3组。应对工艺试桩的质量进行检验，确定施工参数。
3、搅拌头翼片的枚数、宽度、与搅拌轴的垂直夹角、搅拌头的回转数、提升速度应相互匹配，干法搅拌时钻头每转一圈的提升（或下沉）量宜为10～15mm，确保加固深度范围内土体的任何一点均能经过20次以上的搅拌。
水泥土搅拌桩计算书
桩端阻阻力qp
2.单桩承载力特 征值(取小值)
0.25 Ra=μp*∑qsia*li+α*A*qp
Ra=η*fcu*Ap
0.5 156.059
141.3
取值Ra=
141
3.复合地基承载 力特征值fspk
4.面积置换率、 布桩数
面积置换率
5.结论：
fspk=m*Ra/Ap+β*(1-m)*fsk
m=(fspk-β*fsk)/(Ra/Ap-β *fsk)
水泥搅拌桩计算
设计计算：
机条件：
有效桩长(m) 桩截面面积(m2)
桩周长μp
1.单桩承载力：
直径D(mm) 0.6 L=
Ap=D2*3.14/4 μp=D*3.14
13.2 0.283 1.8850
桩长范围土层名称 1 2 3 4 5 6
土厚li(m) 0.5 12.2 0.5
桩侧土磨擦阻力特征值 (qsia) 7
桩端土阻力(qp:未 修正承载力特征值) 90
4
50
28
220
参数取值：：
桩身强度折减系数：η (0.2~0.3)
桩端天然土承 载力折减系数:
α
桩间土承载力 折减系数：β
(0.1~0.4)
桩间天然土承载力特 征值fsk(Kpa)
面积置换率 m(0.12~0.3)
桩身水泥土无侧限抗压 强度标准值fcu(0.3~2MPa)
120 0.2041
有效桩长L=
13.2
说明：1。水泥
搅拌桩分为干法
2。红色部分人工输入
单桩承载力特 征值Ra=
0.4
57.123
0.2041
2
布桩数n
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水泥土搅拌桩复合地基设计（计算例题）
一．建筑条件
某七层框架结构建筑物，采用钢筋混凝土条形基础，基础埋深 1.9d m =,基础宽度 3.8b m =。
采用深层搅拌桩处理地基，要求处理后复合地基承载力特征值
150spk f KPa =，取桩身水泥土强度 1.8cu f MPa =，基底平均压力0164.4P KPa =，
地下水位0.9m 。
二．土质条件 ①粉质粘土
27.1%ω= 318.6kN m γ= 0.826e = 0.59L I =
3.55S E MPa = 20c kPa = 06.2φ= 65ak f kPa =
1 1.4h m =
②粉土
28.2%ω= 318.9kN m γ= 0.826e = 0.59L I =
3.55S E MPa = 20c kPa = 06.2φ= 85ak f kPa =
20.8h m =
③粘土
39.4%ω= 317.7kN m γ= 1.129e = 0.53L I =
4.73S E MPa = 44c kPa = 0
5.9φ= 95ak f kPa =
3 3.7h m =
④粉土夹粉质粘土
25.3%ω= 319.1kN m γ= 0.730e = 0.60L I =
10.7S E MPa = 10c kPa =
028.7φ=
110ak f kPa =
4 5.4h m =
⑤粉质粘土
25.4%ω= 319.2kN m γ= 0.743e = 0.59L I = 5 4.0h m =
5.5S E MPa = 22c kPa = 013.2φ= 100ak f kPa =
⑥粉砂
21.8%ω= 319.8kN m γ= 0.624e = 0.57L I =
9.28S E MPa = 10c kPa = 030.7φ=
160ak f kPa =
6 2.6h m =
⑦粉土夹粉质粘土
23.8%ω= 319.0kN m γ=
0.686e = 0.47L I =9.12S E MPa = 35c kPa = 0
17.3φ= 130ak f kPa =
地质勘察未穿
透
三．设计计算
1．确定复合地基承载力特征值sp f 基础地面以上土的加权平均重度
318.60.9(18.610)0.5(18.910)0.5
13.4/1.9
m KN m γ⨯+-⨯+-⨯=
=,
基础埋深承载力修正系数=d η 1.0
()0.5150 1.013.4(1.90.5)168.8sp spk d m f f d KPa ηγ=+⋅-=+⨯⨯-= 2.确定桩径d ,桩长l ，褥垫层厚度'd
取褥垫层厚度'300d mm =，桩径500d mm =，桩长10.0l m =，桩端落在土层⑤上。
3．确定单桩承载力a R (1)按a cu R f Ap η=确定
查表，水泥土搅拌桩（湿法）桩身强度折减系数0.250.33η=，取
0.30η=，则20.303600 3.140.25212a R KN =⨯⨯⨯=。
（2）按桩端、桩侧摩阻力计算,由公式1n
a a p p si i p p i R R R u q l q A α==+=+∑确定
I.确定总桩侧阻力值Rs
土层③：粘土 0.53L I = 可塑状态粘土 1218s q KPa = 取15s q KPa =
2 3.140.251510235.5s p s R u q l KN ==⨯⨯⨯⨯=
II.确定总桩端阻力值p R 取桩端阻力折减系数0.5α=
20.5110 3.140.2510.8p p p R q A KN α==⨯⨯⨯=
235.510.8246.3a a p R R R KN =+=+=
III.确定a R
所以按212.0a R KN =进行设计。
4确定桩土面积置换率m 取桩间土承载力折减系数0.3β=
由公式(1)a
spk sk p
R f m
m f A β=+- 可得:2168.80.395
0.114246.3
0.3953.140.25spk sk a sk
p
f f m R f A ββ--⨯=
==-⨯-⨯，
按0.12m =布桩。
5.桩位布置
桩距 1.31.13 1.130.12
s m =
==,条形基础沿长度方向每1.3m 需要布桩数
量2
0.12 1.3 3.8
3.03.140.25
p m A n A ⋅⨯⨯=
==⨯。
四. 持力层承载力验算：
将基础和桩端范围内的搅拌桩和桩间土视为由复合土层组成的假想的实体基础。
搅拌桩桩体的压缩模量(100
200)p cu E f =。
取(1)0.12180 3.6(10.12) 4.7381.1p p s E mE m E MPa =+-=⨯⨯+-⨯=, 则122//81.1/10.77.6s s sp s E E E E === / 3.1/3.80.8h b == 查表,确定地基压力扩散角25o θ=。
基础底面处土的自重应力
18.60.9(18.610)(1.40.9)(18.910)(1.9 1.4)
13.41.9c p KPa ⨯+-⨯-+-⨯-=
=
桩端处的附加压力值
00
() 3.8(164.413.4)
51.82tan 3.828.0tan 25c z b p p p KPa b h θ⨯-⨯-=
==++⨯⨯
桩端以上土的自重压力值
()18.60.9(18.610) 1.40.9(18.910)0.8(1.7710) 3.7(19.110) 5.4(19.210)0.9114.1cz p KPa =⨯+-⨯-+-⨯+-⨯+-⨯+-⨯=
桩端以上土的平均重度
3012345114.1
9.35/1.40.8 3.7 5.40.9
cz p KN m h h h h h γ=
==++++++++
桩端处经深度修正后的地基承载力特征值
0(0.5)100 1.09.35(1.40.8 3.7 5.40.90.5)209.4z ak d f f d KPa
ηγ=+-=+⨯⨯++++-=
所以51.8114.1165.9209.4z cz z p p KPa f KPa +=+=<= 因此,桩端持力层承载力满足要求。
五. 沉降计算
水泥土搅拌桩复合地基的变形由复合土层的变形S 1和桩端以下未加固土层的变形S 2两部分组成,即S=S 1+S 2。
1.复合土层的变形S 1计算
加固区底面的附加压力P zl 用下卧层强度验算的应力扩散法中P z 复合土层顶面的附加压力值0164.413.4151z c p p p KPa =-=-=
因此13
()(15151.8)3600
2.02218010z zl sp p p l s mm E ++⨯=
==⨯⨯
2.桩端以下未加固土层的变形S 2计算
依<<建筑地基基础设计规范>>GB50007—2002,第5.3.7条规定，地基变形计算深度(2.50.4ln ) 3.8(2.50.4ln 3.8)7.47n Z b b m =-=⨯-⨯= 计算至土层⑤底部，则13.1,n Z m =满足要求。
取沉降计算系数0.7s ψ=，由/13.1/3.8 3.4Z b == 查得附加应力0.116α= 则2113151.8()0.754300.116 4.25.510
n
z s i i i i i si p s Z Z mm E ϕαα--==-=⨯⨯⨯=⨯∑
因此水泥土搅拌桩复合地基的总沉降12 2.0 4.2 6.2s s s mm =+=+=
<<建筑地基基础设计规范>>GB50007—2002，表 5.3.4规定地基变形允许值s l s mm
==⨯=>=，其中l为相邻柱基的中心距离，本[]0.0020.002720014.4 6.2
工程7.2
=。
所以，复合地基变形计算符合要求。
l m。