水泥土攪拌樁復合地基試驗成果分析

許慶偉（中國能源建設集團安徽省電力設計院有限公司，安徽合肥230601）

水泥土攪拌樁復合地基試驗成果分析

許慶偉（中國能源建設集團安徽省電力設計院有限公司，安徽合肥230601）

以5組水泥土攪拌樁復合地基試驗為依托，介紹了試驗的主要內容和方案概況，分析研究了靜載試驗及樁土應力比試驗成果，得出了有關樁間土承載力折減系數取值和樁土應力比分布特點的結論，為相關工程的設計施工提供了經驗和參考。

水泥土攪拌樁；樁間土承載力折減系數；樁土應力比

1 引言

在復合地基設計計算中，樁間土承載力折減系數β的取值對復合地基承載力有重要影響。它的取值與樁間土和樁端土的性質，攪拌樁的樁身強度和承載力，養護齡期等因素有關。樁間土較好、樁端土較弱、樁身強度較低、養護齡期較短，則β取高值，反之，則β值取低值[1～2]。

樁土應力比試驗可直接對樁頂應力與樁間土應力進行測試，進而計算出樁土應力比，其直觀反映了復合地基樁土對荷載的分擔情況。樁土應力比的大小和變化規律影響著復合地基的承載力和變形。樁土應力比與樁身材料、地基土的性質、樁的長短、間距和置換率等因素有關[3]。

本文通過總結多個皖江地區變電站工程的水泥土攪拌樁復合地基試驗成果，對不同地層條件下樁間土承載力的發揮和樁土應力的分擔及特征進行分析研究，得出了一些符合地區特點的實踐經驗和結論。

2 復合地基試驗概況

2.1 復合地基試驗方案及地質條件

根據地區工程經驗，各試驗組試驗樁均采用干法施工，固化劑采用強度等級42.5MPa的普通硅酸鹽水泥，水泥摻入量采用15%。其他試驗參數及加固地層情況見表1～2。

表1 各試驗組試驗方案概況

表2 復合地基試驗加固地層、樁端持力層及樁間土工程性質概況

2.2 復合地基試驗主要內容

水泥土攪拌樁復合地基試驗內容主要包括單樁靜載試驗、單樁復合地基靜載試驗和樁土應力比試驗，其中樁土應力比試驗是在進行復合地基靜載荷試驗的同時，在載荷板下對稱布置3～4個土壓力盒，通過土壓力盒量測在每一級荷載下樁間土所受到的豎向壓力。根據樁間土所受的豎向壓力以及載荷板上所施加的豎向荷載，可以推算出水泥土攪拌樁所受的豎向壓力，從而得出各級荷載下的樁土應力比大小。

3 復合地基試驗成果分析與研究

3.1 單樁及復合地基靜載試驗

通過單樁及單樁復合地基靜載試驗可獲得單樁承載力特征值和單樁復合地基承載力特征值，在已知攪拌樁截面積、置換率和樁間土承載力特征值的情況下，當單樁承載力發揮系數取1.0時，可反算得到各組試驗的樁間土承載力折減系數[4]，詳細的計算結果見表3。

表3 樁間土承載力折減系數反算結果

通過表3數據分析可以發現：

（1）整體上看，5組試驗反算的樁間土承載力折減系數結果均較大，這說明在復合地基試驗條件下，樁土變形協調較好，樁間土的承載能力能夠較好發揮，樁間土承載力折減系數可按規范的建議值取相對大值估算承載力。

（2）試驗組①、②和③樁間土承載力折減系數明顯大于試驗組④和⑤，通過分析不難看出，試驗組①、②和③的樁間土承載力特征值明顯高于試驗組④和⑤?？梢?，當樁間土工程性質較好時，樁間土承載力折減系數宜取大值，反之則取小值。

3.2 樁土應力比試驗

在進行復合地基靜載試驗的同時，有3組同時進行了樁土應力測試，以下為3組復合地基試驗組樁土應力比試驗成果。將3個試驗組樁土應力比試驗成果進行匯總，可得到圖1統計對比圖。

圖1 樁土應力比試驗統計對比圖

通過樁土應力比成果統計圖分析可以得出以下結論：

（1）江北變和迎江變樁土應力比先隨著荷載的增加而不斷增大，隨后出現明顯峰值，再隨著荷載增加開始逐漸減小。

說明在加荷初期，荷載將通過墊層比較均勻地傳遞到樁頂和樁側土，然后隨著樁和樁側土體變形的發展，土上應力逐漸向樁上集中。當荷載增大，復合地基的變形也隨之增大，樁上應力集中加劇，樁土應力比也隨之增大。但當樁上應力超過樁身比例極限強度后，樁體進人塑性狀態，樁體變形加大，樁上應力又逐漸向樁間土轉移，樁土應力比減少，直至樁和土共同進入塑性狀態，趨于某一數值。

同時，2組試驗雖趨勢基本一致，但樁土應力比水平差別很大，這主要與樁間土的強度和樁間土承載能力的發揮程度有關。江北變樁間土強度較高且承載力發揮較充分，其樁土應力比整體較??；迎江變樁間土強度較低且承載力發揮不足，其樁土應力比整體較大。

（2）錢灣變樁土應力比表現為隨著荷載的增加而不斷增大，開始增長幅度較大，后面增長幅度較小并逐漸保持基本不變，未出現峰值后的減小趨勢。

結合試驗情況分析可知，本組樁土應力比試驗中，復合地基靜載試驗未達到破壞，而是加載至最大加載量后停止，取最大加載量作為復合地基的極限承載力。故樁體可能仍未進入塑性階段，則樁土應力比未出現減小的趨勢。

4 結論

通過5組水泥土攪拌樁復合地基試驗成果的分析與研究，得到了以下幾方面主要結論：

（1）在復合地基試驗條件下，樁土變形協調較好，樁間土的承載能力能夠較好發揮，樁間土承載力特征值折減系數可按規范的建議值取相對大值估算承載力。當樁間土工程性質較好時，樁間土承載力特征值折減系數宜取大值，反之則取小值。

（2）試驗組的樁土應力比先隨著荷載的增加而不斷增大，隨后出現明顯峰值，再隨著荷載增加開始逐漸減小的。

（3）當樁間土工程性質較好時，樁土應力比相對較小，樁頂應力集中不明顯，樁間土承載能力可得到較充分的發揮。

[1]徐至鈞，主編.水泥攪拌法處理地基[M].北京：中國機械工業出版社，2004.

[2]中華人民共和國國家標準.《建筑地基基礎處理規范》（GB50007-2011）[S].北京：中國建筑工業出版社，2011.

[3]龔曉南，主編.地基處理手冊（第三版）[M].北京：中國建筑工業出版社，2008.

[4]林奕禧，等.水泥土攪拌樁復合地基承載力折減系數α和β的試驗研究[J].巖石力學與工程學報，2009，9（28），增2.

TU473.11

A

2095-2066（2016）33-0074-02

2016-11-12