高水位条件下水泥搅拌桩设计及试验的方法技术

本发明专利技术公开了一种高水位条件下水泥搅拌桩设计及试验的方法，涉及地基工程领域，避免高水位条件下，按常规施工方式造成危大工程，最终达到安全快速施工、快速检测桩基、节省工程造价和工期的目的。本发明专利技术采用的技术方案是：高水位条件下水泥搅拌桩设计及试验的方法，将桩基验收规范和设计规范融为一体，提出早龄期桩基试验确定其最大桩基试验荷载的方法、在高水位施工条件下确定桩基最大试验荷载的方法，将桩基设计规范和检测规范融会贯通，通过尽可能采用复核地基的设计，实现经济合理地进行水泥搅拌桩基设计和快速质量检验，使设计和施工结合，实现本发明专利技术的目的。本发明专利技术适合水泥搅拌桩复合地基和旋喷桩等复合地基的设计和施工。

Design and test method of cement mixing pile under high water level

【技术实现步骤摘要】
高水位条件下水泥搅拌桩设计及试验的方法
本专利技术涉及地基工程
，具体是一种高水位条件下水泥搅拌桩设计及试验的方法。
技术介绍
按国标TB10113-3.1.3条规定或YBJ225-2.0.3条规定，水泥搅拌桩按90天龄期抗压强度进行设计，按规范规定需对水泥搅拌测定其桩基承载力和复合地基承载力。在早期开展水泥搅拌桩桩基承载力和复合地基承载力试验，确定桩基施工质量和承载能力，可节省宝贵的工期，对实际工程的意义非常重大。但如何建立早期桩基承载力和设计龄期桩基承载力之间的关系，即如何以早期桩基承载力确定设计龄期桩基承载力？另外，当水位较高，即现场施工条件不利的情况下，如何开展水泥搅拌桩桩基承载力的试验？这些问题国内外规范均没有给出答案。而实际施工过程中需要面对并解决这些问题，以满足工程实际的迫切需要。在高水位情况下，开展水泥搅拌桩桩基承载力的试验，通常的处理方式是做钢板桩防护、排水、开挖到设计高程后，再开展桩基承载力试验。该处理方式时间、费用和不安全性都大增。另外，根据规范，凡是超过5米深的基坑开挖作业是危大工程，所以按照通常处理方式往往造成危大工程，危险性高，特别是在高水位地区。
技术实现思路
本专利技术提供一种高水位条件下水泥搅拌桩设计及试验的方法，避免高水位条件下按常规施工方式造成危大工程，最终达到安全快速施工、快速检测桩基、节省工程造价和工期，实现兼顾经济和效率的目的。本专利技术采用的技术方案是：高水位条件下水泥搅拌桩设计及试验的方法，包括以下步骤：S1、进行地质勘察试验，确定地基土物理力学参数。S2、水泥搅拌桩设计。具体的：步骤S2中，根据S1确定的参数，以及建筑物荷载大小确定桩直径、桩间距、水泥土设计龄期强度，确定地基承载力、复合地基承载力。S3、配合比设计。进一步的是：步骤S3包括以下三步：S3.1根据水泥搅拌桩的桩直径、桩间距、地勘资料和工程使用的水泥，采用待加固的地基土按照不同水泥掺量的配合比制作水泥土试件，并进行试验。S3.2建立水泥土试件设计龄期与施工龄期的强度关系。S3.3判断水泥土试件的强度是否满足要求，并结合规范要求确定配合比。具体的：步骤S3.1中，测试水泥土试件在不同施工龄期的抗压强度；步骤S3.3中，先根据S3.2计算得到水泥土试件设计龄期的抗压强度，然后判断是否满足要求，再结合建筑地基处理技术规范JGJ79中7.3.1的规定，按水泥土的最小掺量12％来确定配合比。具体的：步骤S3.1中，测试水泥土试件在7天、28天和90天的抗压强度；步骤S3.2中，通过试验建立设计龄期与施工龄期抗压强度之间的关系，或者根据现行规范建立抗压强度关系；例如，设计龄期为90天龄期，施工龄期为少于设计龄期的龄期。这里的施工龄期，即为试桩龄期，例如，施工龄期为7天龄期或28天龄期。S4、确定加长桩试验龄期，再确定加长桩在试验龄期条件下的最大试验荷载；其中，加长桩为标高高于地下水水位的试验桩。具体的：步骤S4中，加长桩试验龄期为14天龄期或28天龄期，最大试验荷载为设计承载力的两倍。S5、按加长桩条件下的试验荷载开展试桩工作。具体的：步骤S5中，试桩数量：同类桩型不少于三根；试桩水泥用量：按步骤S3确定的配合比；试桩检测内容：两倍单桩或复合地基承载力对应的桩基沉降量；试桩检测步骤按照现行规范进行。S6、根据试桩结果，若S1＜S2≤S，则根据S1和S的大小关系判断水泥搅拌桩设计方案是否需要进行优化，否则减少桩基设计间距并重新开展试桩工作。其中：S为设计最大允许沉降量，S1为复合地基最大试验荷载作用下的沉降值，S2为单桩最大试验荷载作用下的沉降值。具体的：步骤S6中，判断水泥搅拌桩设计方案是否需要进行优化的方法是：若S1＜0.6×S，则需要进行优化；若0.6×S≤S1≤0.8×S，则不需进行优化；若0.8×S＜S1≤S，则不需进行优化；否则，核实地质参数及试验是否有误并重新核算或重新进行试验。S7、将需要优化的方案增加桩间距并返回步骤S5重新开展试桩工作，将不需要优化的方案作为试桩成功的方案。具体的：步骤S7中，优化水泥搅拌桩设计方案时，采用不同的桩基间距进行试验，通过试验确定S1＝(0.8～0.9)×S时的桩基间距为优化后的桩基间距；或通过线形内插或外延的方法，得到S1＝(0.8～0.9)×S时的桩基间距为优化后的桩基间距。S8、按照试桩成功的方案开展大规模施工。S9、开展桩基检验。具体的：步骤S9中，单桩承载力试验检测频率为0.5％，复合地基承载力试验检测频率也为0.5％，两者合计检测频率为1.0％。本专利技术的有益效果是：高水位条件下水泥搅拌桩设计及试验的方法适合水泥搅拌桩复合地基以及旋喷桩等复合地基。本专利技术将桩基试验和和设计融为一体，提出了早龄期桩基试验确定其最大桩基试验荷载的方法、高水位施工条件下的确定桩基最大试验荷载的方法，再将桩基设计规范和检测规范融会贯通，通过尽可能采用复核地基的设计，达到经济合理的目的。根据本专利技术的方法，可经济合理地进行水泥搅拌桩基设计和快速质量检验，使设计和施工完美结合，达到既节省工期、提高工效，又节省工程造价的目的。对于高水位条件，每一次试验本专利技术的方法，均可节省约大量的开挖和回填工程量，避免了深基坑危大工程作业，节省了常规方法所需要的钢板桩施工工序、节省内外侧降水的费用、节省长臂挖掘机作业；节省大吊车吊卸试验设备和预压块的费用，从而使施工风险性大大降低，同时节省费用、提高工效，还缩短施工时间并加快了施工进度。本专利技术以施工龄期(如28天龄期或14天桩基试验龄期)代替设计龄期(例如90天龄期)，可节省约60天以上的工期。这对抢工期的项目或工期紧的工程意义重大。本专利技术根据单桩承载力和复合地基承载力试验结果，提出了判断水泥搅拌桩的设计是否需要进行优化的方法，通过优化水泥搅拌桩设计方案充分发挥桩和土的联合作用，在满足工程要求的前提下降低工程造价。附图说明图1是本专利技术实施例中的工程的地质横断面图和试验桩示意图。图2是对实施例的工况按常规试验方法进行的深基坑防护结构示意图。图3是水泥搅拌桩28天龄期单桩承载力试验和复合地基试验结果。图4是本专利技术的实施例的流程图。图5是图4中Ⅰ处的流程图。图6是图4中Ⅱ处按照常规处理方式的流程图。图1和图2的附图标记：GRP管道1、正常桩2、试验桩3、钢板桩4、水平支撑梁5。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术进行进一步的说明。实施例的工程概况：某污水处理厂的平均海拔2～8m，污水处理厂有448米长进场道路，在进场道路下面设计有两个GRP管道，GRP管道的前段直径为1900mm、后段直径为2200mm。如图1所示，为避免GRP管道1沉降过大，在GRP管道1的下部设计水泥搅拌桩，GRP管道1底部标高为-1.70m，施工作业面高程为3.10m，水位高程为2.38m。水泥搅拌桩用于加强本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.高水位条件下水泥搅拌桩设计及试验的方法，其特征在于：包括以下步骤：/nS1、进行地质勘察试验，确定地基土物理力学参数；/nS2、水泥搅拌桩设计；/nS3、配合比设计；/nS4、确定加长桩试验龄期，再确定加长桩在试验龄期条件下的最大试验荷载；其中，加长桩为标高高于地下水水位的试验桩；/nS5、按加长桩条件下的试验荷载开展试桩工作；/nS6、根据试桩结果，若S1＜S2≤S，则根据S1和S的大小关系判断水泥搅拌桩设计方案是否需要进行优化，否则减少桩基设计间距并重新开展试桩工作；其中：S为设计最大允许沉降量，S1为复合地基最大试验荷载作用下的沉降值，S2为单桩最大试验荷载作用下的沉降值；/nS7、将需要优化的方案增加桩间距并返回步骤S5重新开展试桩工作，将不需要优化的方案作为试桩成功的方案；/nS8、按照试桩成功的方案开展大规模施工；/nS9、开展桩基检验。/n

【技术特征摘要】
1.高水位条件下水泥搅拌桩设计及试验的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、进行地质勘察试验，确定地基土物理力学参数；
S2、水泥搅拌桩设计；
S3、配合比设计；
S4、确定加长桩试验龄期，再确定加长桩在试验龄期条件下的最大试验荷载；其中，加长桩为标高高于地下水水位的试验桩；
S5、按加长桩条件下的试验荷载开展试桩工作；
S6、根据试桩结果，若S1＜S2≤S，则根据S1和S的大小关系判断水泥搅拌桩设计方案是否需要进行优化，否则减少桩基设计间距并重新开展试桩工作；其中：S为设计最大允许沉降量，S1为复合地基最大试验荷载作用下的沉降值，S2为单桩最大试验荷载作用下的沉降值；
S7、将需要优化的方案增加桩间距并返回步骤S5重新开展试桩工作，将不需要优化的方案作为试桩成功的方案；
S8、按照试桩成功的方案开展大规模施工；
S9、开展桩基检验。


2.如权利要求1所述的高水位条件下水泥搅拌桩设计及试验的方法，其特征在于：步骤S2中，根据S1确定的参数，以及建筑物荷载大小确定桩直径、桩间距、水泥土设计龄期强度，确定地基承载力、复合地基承载力。


3.如权利要求2所述的高水位条件下水泥搅拌桩设计及试验的方法，其特征在于：步骤S3包括以下三步：S3.1根据水泥搅拌桩的桩直径、桩间距、地勘资料和工程使用的水泥，采用待加固的地基土按照不同水泥掺量的配合比制作水泥土试件，并进行试验；S3.2建立水泥土试件设计龄期与施工龄期的强度关系；S3.3判断水泥土试件的强度是否满足要求，并结合规范要求确定配合比。


4.如权利要求3所述的高水位条件下水泥搅拌桩设计及试验的方法，其特征在于：步骤S3.1中，测试水泥土试件在不同施工龄期的抗压强度；步骤S3.3中，先根据S3.2计算得到水泥土试件设计龄期的抗压强度，然后判断是否满足要求，再结合建筑地基处理技术规范JGJ79中7.3.1的规定，按水泥土的最小掺量12％来...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴政，何利，邓坤，杨非，焦小亮，任瑞柯，
申请(专利权)人：中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51