灰土樁復合地基樁土應力比計算要點的分析

蘇曉春 梁 博

（陜西能源職業技術學院 712000）

灰土樁復合地基樁土應力比計算要點的分析

蘇曉春 梁 博

（陜西能源職業技術學院 712000）

為了穩定建筑地基，就需要對建筑所在的土地進行地基處理，通過消除濕陷性提高地籍承載力。采用灰土擠密樁是一種有效的方式，本文首先分析了灰土樁復合地基樁土應力比的變化規律,然后分別從灰土樁的單樁承載力、樁間土承載力、復合地基承載力取值三個方面對復合地基承載力計算進行了分析。

灰土樁復合地基；樁土應力比；計算

灰土擠密樁是指利用打入鋼套管或振動沉管或炸藥爆破擴成孔后素土和石灰按照一定的配合比制成灰土，靜特殊的夯實機具予以擠密夯實成樁。灰土擠密樁于樁間土一起組成人工復合地基，從而提高地基承載力，增強其水穩性，減少沉降量。

不同的建筑需要不同的地基，由此才能夠形成高質量建筑。穩定的地基源于對建筑所在的區域土地所進行的妥善處理，通過認真分析后找到合理的處理方式，這樣就可以提高建筑的質量。我國中西部地區的黃土地層的濕陷性較高，這樣就更需要對地基進行處理。黃土層濕陷性過高，就可能會導致地基承載力有限。所以，要選擇有效的方式提高地基承載力，減少濕陷性對地基造成的困擾。灰土擠密樁是一種有效的處理方式。灰土擠密樁主要就是把軟土地基進行加工處理，在濕陷性較大的黃土地區使用范圍十分廣泛，主要是利用沖擊或振動的形式將圓柱形樁管打入原地基再拔出，在其所形成的孔中填充進行灰土等物料填充，其所形成的樁體和原有地基共同形成復合地基。灰土填充樁孔所采用的是橫向擠密方式，可以節省開挖回填的工作量，大大縮短工期。灰土擠密樁基本屬于就地取材，能夠為工程帶來良好的經濟效益。本文主要結合工程對灰土樁符復合地基的應力分布、樁間土承載力和復合地基承載力的計算，做了相應的探討。

1、灰土樁復合地基樁土應力比的變化規律

以某工程為例，其場地主要是非自重濕陷性黃土，主要該場地的黃土層進行實驗。工程場地土層主要由黃土和古土壤形成。根據已知的含水量和試驗樁長度，以及相應的狀體灰土比，分兩組進行實驗。第一組和第二組的樁間距相差十厘米左右，按照等邊三角形進行布置。在灰土樁施工一個月左右時可進行該實驗，選擇相應的圓形承壓板，兩組承壓板的面積和直徑各有不同，第一組的面積和直徑最好大于第二組。設置好承壓板后，就要埋設三個壓力盒，壓力盒位置分別置于樁頂和樁間土中。這樣的裝置主要是測量樁間土的臨塑荷載情況，并通過與灰土樁的變化對比找到應力的規律。低荷載樁間土所分擔應力小于樁間土的臨塑荷載時，樁間土和灰土樁均處于壓密階段，此時樁土應力在位移量變化不大且相同的條件下會比較小。當極限荷載值最大時，樁間土與灰土樁的變形不再一致，當位移增量一致時，地基材料的剛度值將成為影響荷載分配的必要因素。樁土的應力比值與應力的集中成正比，隨著應力的集中而不斷增大，直至增大到某一極限再逐漸減少。應力的大小與灰土樁的荷載有關，荷載到了臨界點時，應力隨之到達頂點，再逐步下降。隨后，灰土樁進入塑性變形階段。受到樁土之間的約束等存在于灰土樁內的主要作用影響，樁體依然保持較強的狀態，不會隨著荷載的遞增而輕易出現問題。不過，由于位移也在隨之增大，樁土應力就會與荷載的增加呈反比。

實際上，樁土應力比并不是固定的，一開始與荷載的增加成正比，但后來就會逐漸成反比，即，逐漸增大到某一數值后再逐漸減小，這主要對于同一土層而言。不同土層的應力比值會不盡相同，其主要是因為不同的場地樁體強度、樁間土強度和樁間距的不同。前三者只要有一個有所變化，應力比就會隨之改變。

2、復合地基承載力計算

對復合地籍承載力進行計算，主要是要研究其影響因素。將承載力分解成若干個因素，即樁體強度、樁間土強度、樁間距，就可以進行計算，確定復合地基承載力。

2.1 灰土樁的單樁承載力

研究灰土樁的單樁承載力主要是因為灰土樁既有柔性的一面，又有剛性樁的優勢。固結后的灰土結構性較為明顯，承載力與變形的特性介于土和混凝土之間。承載力與樁間距、長度等內容沒有太多關系。按照固定比例配合的灰土固結后在室內進行了大量無側限抗壓實驗，通過這一實驗可以充分表明灰土樁的強度較為固定，因為各種無側限抗壓實驗下灰土樁的強度也沒有太大的區別。這體現了灰土樁強度介于柔性和剛性樁之間，荷載是通過灰土樁周摩擦力向樁周土傳遞的。灰土樁頂不能長時間承擔荷載，具有一定的限制。因此荷載傳遞的深度不會超過樁體長度，如果其樁體長度與荷載傳遞的深度等同，那么強度將決定了樁體承載力。一般情況下，灰土單樁承載力可經作為灰土樁復合地籍承載力的設計參數。

2.2 樁間土承載力

灰土樁主要用來消除濕陷性，從而提高承載力。處理地基時，樁間土的空隙不斷減少，通過良好的擠密使得承載力提升。通過對比不同場地樁間土，處理后的樁間土承載力與天然地基承載力幾乎等同，再者，二者密度也沒有太大變化。

2.3 復合地基承載力取值

即使是同一場地，但由于樁間距不同，所以承載力也會不同。另外，受到施工質量、土層差異的影響，就算是樁間距相同，也可能會得到不同的結果，真正要得到承載力的標準值，往往很有難度。實驗終究有限，為了確保取值誤差范圍小，一般可采取最低實驗值作為最終結果。實際上，這是在理想的條件下做出的試驗結果取值，而現實往往是沒有條件進行實驗，所以取值自然不能從實驗中獲得。在這種情況下，一般會根據《規程》進行復合地基承載力標準值的取值。但是，在《規程》中的取值也只是在理想的條件下，只考慮了天然地基強度，卻沒有考慮到如果是經過灰土樁消除的濕陷性地基的承載力。在前文已經陳述過，影響地基承載力的不僅有地基的強度，還有樁間距和樁體強度，很顯然，《規程》中的取值存在不合理之處。而且，在承載力標準不一致的情況下就很難進行復合地基承載力的取值。

樁土承擔著復合地基的荷載，在確保位移協調一致的情況下，樁土的應力比值將直接關系到荷載。關于承載力的取值，在缺乏實驗條件的情況下，需要結合力的平衡原理對承載力進行計算，這樣才能全面、真實地反應影響復合地基承載力的各種因素。為了算出地基標準承載力，需要結合樁土承載力和樁土應力比，以及2∶8的灰土樁單樁承載力，再算出地基處理面積與灰土樁占有面積的比例，這些必備條件具備后，就可以算出地基標準承載力。與《規程》取值相比，該算法得出的取值較低，不過，卻同樣可以說明問題。根據樁間距的變化，找到同一場地承載力的變化，其變化規律與實驗結果的變化規律是同步的。如果是不同場地，在樁間距相同的情況下，天然地基承載力高，那么復合地基承載力也會高，符合實際情況。這樣看來，該算法所而出的結果比《規程》更貼近灰土樁復合地籍承載力的取值。

3、結束語

以上內容主要是以某工程為例探討了灰土樁復合地基樁應力比，并介紹了單樁承載力、樁間土承載力和復合地基承載力的計算。在進行復合地基承載力的計算時，不再需要試驗，適合缺乏試驗條件的工程項目，彌補了《規程》中的取值不準確問題，更貼近實際，簡化了工作流程，節約了大量的人力、物力和財力。影響復合地基承載力的因素有很多，這種考慮到各種因素的計算方法具有很高的實用價值。應用灰土樁消除濕陷性，可以大大提升地基承載力的準確性。

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[4]劉漢龍,趙明華. 地基處理研究進展[J]. 土木工程學報,2016,01∶96-115.

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1007-6344（2017）01-0290-01

陜西能源職業技術學院科學研究計劃項目（16KY06）