水泥土搅拌桩复合地基的变形特性与承载力
水泥土搅拌桩复合地基的承载力与变形分析
【作者简介】李恩瀚（1988~），男，广东梅州人，工程师，从事市政道路设计与研究。
水泥土搅拌桩复合地基的承载力与变形分析Bearing Capacity and Deformation Analysis of Soil-Cement Mixed PileComposite Foundation李恩瀚（广东省交通规划设计研究院集团股份有限公司，广州510000）LI En-han(Guangdong Communication Planning &Design Institute Group Co.Ltd.,Guangzhou 510000,China)【摘要】在水泥土搅拌桩复合地基的设计过程中，对复合地基的承载能力进行准确的计算是保证工程顺利进行的重要基础。
为了避免水泥土搅拌桩复合地基在施工中由于自身的缺陷导致无法满足承载力的设计要求，需要加强施工过程中的质量控制，计算与分析水泥土搅拌桩复合地基的承载力以及变形特征。
论文分析了水泥土搅拌桩复合地基的受力原理以及出现变形的机理，并结合几种典型的水泥土搅拌桩复合地基的检验方式，深入探讨与分析了水泥土搅拌桩复合地基的承载力与变形特征。
【Abstract 】In the design process of cement-soil mixing pile composite foundation,accurate calculation of the bearing capacity of the compositefoundation is an important foundation to ensure the smooth progress of the project.In order to avoid that the composite foundation of soil-cement mixing pile cannot meet the design requirements of bearing capacity due to its own defects,it is necessary to strengthen the quality control in the construction process,calculate and analyze the bearing capacity and deformation characteristics of the composite foundation of soil-cement mixing pile.This paper analyzes the stress principle of cement-soil mixing pile composite foundation and the mechanism analysis of the deformation of cement-soil mixing pile,and combined with several typical cement-soil mixing pile composite foundation inspection methods todeeplydiscussand analyzethebearingcapacityand deformation characteristicsofcement-soilmixingpile composite foundation.【关键词】水泥土搅拌桩；复合地基；承载力；变形分析【Keywords 】cement-soil mixing pile;composite foundation;bearingcapacity;deformation analysis 【中图分类号】TU473【文献标志码】A【文章编号】1007-9467（2021）11-0026-03【DOI 】10.13616/ki.gcjsysj.2021.11.2081引言水泥搅拌桩主要是利用水泥与软黏土中的水发生水解和水化反应，反应的结果使软土中大量的自由水被吸收成结晶水并固定下来，从而形成具有一定强度的柱体，起到加固地基的作用。
水泥土搅拌桩复合地基
7.3 水泥土搅拌桩复合地基水泥土搅拌桩是利用水泥或水泥系材料为固化剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将原位土和固化剂(浆液或粉体)强制搅拌，形成水泥土圆柱体。
由于固化剂和其它掺合料与土之间产生一系列物理化学反应，使圆柱体具有一定强度，桩周土得到部分改善，组成具有整体性、水稳性和一定强度的复合地基，也可做成连续的地下水泥土壁墙和水泥土块体以承受荷载或隔水。
一、发展概况自1824年英国人阿斯琴首先制造出硅酸盐水泥并取得专利以来，利用水泥灌浆止水，利用水泥和土拌合作为道路基层已得到应用，但主要是作土的浅层处理。
美国在第二次世界大战后研制成功一种就地搅拌桩(MIP)，即从不断回转的螺旋钻中空轴的端部向周围已被搅松的土中喷出水泥浆，经叶片的搅拌而形成水泥土桩，桩径0.3～0.4m，长度10～12m。
1953年日本清水建设株式会社从美国引进这种方法，继而又开发出以螺旋钻机为基本施工机械的CSL法，MR—D法(以开发公司名称的首字母命名)。
CSL法和MR—D，都是采用螺旋钻杆上带有特殊形状的搅拌翼片，并通过钻杆供给水泥浆，与土进行强制搅拌。
以上采用喷射水泥浆的湿法工艺成桩的统称CDM法。
由CDM法派生的DLM工法、HCM工法、SMW工法、TRD工法等，均由日本首先研发。
所谓DLM法，是1965年日本运输省港湾技术研究所开发的将石灰掺入软弱地基中加以原位搅拌，使之固结的深层搅拌工法。
1974年由于大面积软土加固工程的需要，由日本港湾技术研究所、川崎钢铁厂等对石灰搅拌机械进行改造，合作研制开发成功水泥搅拌固化法(CMC)，用于加固钢铁厂矿石堆场地基，加固深度达32m。
此外还有类似的DCM法、POCM法等。
DLM施工法，如其名称中所指明的那样，是一种以生石灰为固化剂的施工法，由两根带有旋转翼片的回转轴及在其中间部位兼作导向柱的固化剂输入管组成，固化剂是从两个搅拌面的交叉部位输入地基中的，通常形成两个圆叠合形状断面的双柱状加固体。
水泥搅拌桩复合地基承载特性及其在软土 路基中的应用
水泥搅拌桩复合地基承载特性及其在软土路基中的应用摘要：随着社会的发展，建设技术的飞速进步，水泥土搅拌桩作为工程建设中最为基础的应用之一，其不仅仅复合地基承载有着其独有的特性，同时在软土路基中也有着一定程度的应用。
笔者就针对水泥搅拌桩复合地基承载特性及其在软土路基中的具体应用做一个全面的研究与分析。
主要是通过基础设计的理念等方面进行研究，最后结合本文所有的观点与理论，对本课题所研究的意义以及目的作出全面的总结性的概括。
关键词：水泥搅拌桩；承载；软土路基1概述随着社会的发展，在最近几年的时间里，相关工程的处理技术以及后期维修技术都得到了飞速的发展，在这种发展趋势之下，地基处理技术不仅仅是在机械技术、材料、相关程序的理论等方面有着飞速的进步，而且体现在综合性的基础上。
各种地基处理方法的应用所对待的复合地基承载力的特性而不同针，从而就进一步的加大了水密搅拌桩的特点，完美的将柔性桩复合地基和刚性复合地基的特点结合在一起,进一步的充分发挥了其优越性,从而大大提高了复合地基的承载力。
这种承载力的提高表示着我国的地基处理技术在不断的加快脚步发展，从而为城市的建设提高其独有的牢固力度。
2复合地基设计思想2.1设计的基本思想通过笔者的调查发现，复合基地设计的基本理念就是使用用刚性桩、水泥土搅拌桩和桩间土复合地基,从而开始全面的设计复合地基，并且将这三个方面的特点结合在里面，加大地基的牢固力度，笔者就以这三个方面为例分别进行研究与分析。
首先在复合基地的设计的基本思想中首当其冲的就是刚性柱，刚性柱是进一步加大复合地基牢固性的主要应用之一，而水泥搅拌机就在其中有着重要的作用，水泥我们都知道是复合基地的主要材料，所以在刚性柱的具体应用中，水泥搅拌机就是最重要的机械之一。
刚性柱的荷载作用主要是在桩顶上面的，而当起的主要在和作用与机顶上的时候，刚性柱的柱顶收到相对的挤压的时候，就会根据力度的方向进行位移，一般是向下位移,桩周围土体在桩侧形成向上的摩阻力,荷载沿桩体向上移动。
水泥搅拌桩复合地基承载力计算
150kPa 桩身平均 直径d 0.4m
0.25 等效直径de 1.598m 面积置换率m 0.063
纵向桩间距S1 横向桩间距S2 1m 2m
3
2.土层数Leabharlann 输入土层名称 1 2 3 4 5 6 7 8 土层厚度 lpi(m) 1 2 3 4 桩周土层的 侧阻力特征 值qsi(kPa) 10 20 30 40 500 桩端端阻力 特征值qp(kPa)
水泥土搅拌桩复合地基承载力计算
编制：连金芳
1.计算参数
桩直径D= 桩端端阻力 发挥系数α p= 处理后桩间土承 载力特征值fsk= 布桩形式
矩形
400mm 0.5
桩周长up= 单桩承载力 发挥系数λ = 桩身强度 折减系数η =
1.257m 1.0
桩截面积Ap= 桩间土承载 力 发挥系数β =
0.126m2 0.5
3.单桩竖向承载力计算
单桩竖向承载力 特征值(桩周土 和桩端土的抗力 提供)
R a u p q si l pi p q p A p 408kPa
i 1
n
4.复合地基承载力计算
复合地基 承载力特征值
fspk m
Ra (1 m ) fsk 274kPa Ap
型钢水泥土复合搅拌桩结构功能
型钢水泥土复合搅拌桩结构功能型钢水泥土复合搅拌桩（也称为型钢水泥桩或型钢水泥土搅拌桩）是一种由型钢和水泥浆组成的复合材料，广泛用于基础工程中。
它具有许多优点，如承载能力强、施工简便、工期短等。
下面将详细介绍型钢水泥土复合搅拌桩的功能。
首先，型钢水泥土复合搅拌桩具有较高的承载能力。
桩身内部的型钢和水泥浆形成一个强大的复合结构，能够有效地承担建筑物的荷载。
由于水泥浆的硬化过程是一个液体变固体的过程，可以有效地提高桩体的承载能力，保证建筑物的稳定性。
其次，型钢水泥土复合搅拌桩的施工过程相对简单。
施工时，首先在地面钻孔，然后将型钢材料插入孔内，并通过注入水泥浆来固定型钢。
整个施工过程不需要开挖土方，也不需要进行土方回填，因此可以减少不必要的工程量，节省施工时间和成本。
第三，型钢水泥土复合搅拌桩的施工速度快。
由于施工过程简单，不需要等待土方回填和土方沉实，因此可以大大缩短施工周期。
在一些特殊场合，如紧急修复工程或工期紧迫的项目中，型钢水泥土复合搅拌桩具有明显的优势。
第四，型钢水泥土复合搅拌桩还具有一定的环保性。
在施工过程中，不会产生大量的土方挖掘和填埋，减少了对周围环境的破坏。
此外，型钢和水泥材料都是可回收利用的资源，可以降低施工过程中的能源消耗和环境污染。
除了以上功能外，型钢水泥土复合搅拌桩还具有以下特点：1.可以在各种土质条件下使用，包括软土、黏土、砂土等。
可以适应各种地质环境的需求。
2.高度可塑性和可选择性。
可以根据具体的工程要求，选择合适的型钢和水泥配比，使得搅拌桩具有更好的性能。
3.桩身均匀，尺寸准确。
由于使用了标准化的型钢材料和均匀注入的水泥浆，桩身的尺寸精度高，结构均匀。
4.桩身的防水性能好。
由于水泥浆的硬化过程形成了一个紧密的复合结构，使得桩身的防水性能得以提高。
总之，型钢水泥土复合搅拌桩具有较高的承载能力、施工简便、工期短等功能。
它在基础工程中被广泛应用，具有十分重要的作用。
未来，随着科技的发展和材料的改进，型钢水泥土复合搅拌桩的功能还将进一步提升，为基础工程的发展做出更大的贡献。
水泥搅拌桩复合地基承载力的试验确定
水泥搅拌桩复合地基承载力的试验确定摘要：承载力是地基稳定性的重要特征，必须要给予足够重视。
水泥搅拌桩复合地基承载力的试验确定，可以解释更科学有效的计算方法来获得更可靠的试验检测数据，以此来为之后的工程设计以及各道工序施工提供可行性较高的改进意见，为公路建设的健康有序推进提供有力保障，相关部门及其工作人员必须要重视起来。
关键词：水泥搅拌桩；复合地基；承载力；试验确定前言：对于水泥搅拌桩来讲，由于其具有较高的承载力，且其施工工艺较其他处理方法更便捷，也不需要投入较大的成本等优势，逐渐成为了软土地基处理的重要方式，在很多地区的公路工程领域的应用都取得了理想成效。
但需要注意的是，对于水泥搅拌桩承载力计算，建筑相关规范只提供了相应的理论公式，公式中有很多与工程实际有关的参数，还需要通过试验来确定。
一、水泥搅拌桩复合地基特点第一，这种地基是由土体以及桩体这两个部分一起构成的加固区，符合土层呈各向异性。
第二，不同于其他桩基础，复合地基对荷载的承担方式是不同的，主要是由桩体以及桩周的土体两部分共同承担的。
上述这两个特点分别对复合地基、均质土地基以及桩基础的差别作出了明确的区分。
在外荷载的作用下，桩基础的全部荷载是由桩身来承担的，而对于复合地基来言，建筑物带来的荷载则是由桩及其周围的土体来共同承担的，所以，在实际设计中，复合地基、桩基础引用的计算方法是存在本质区别的。
通过对上述特征的分析可以明确，在具体设计中，怎样保障复合地基的上部荷载是由桩及其周围的土体来共同承担，就需要分析、解决复合地基中，桩及其周围土体在实际工作中存在的变形协调等问题，要想使桩及其周围土体来共同承担上部荷载这一目标可以实现，就必须要重视变形协调，以此来取得理想的控制效果，促进工程建设的健康、顺利开展[1]。
二、水泥搅拌桩复合地基承载力的试验目的在工程建设中，之所以要开展复合地基试验，主要有以下两个目的：第一个是对试验桩进行试验检测，以此来掌握复合地基的极限承载力，其目的是为得到该工程使用不同水泥用量时的试验桩的实测承载力数据，以此为之后的设计方案提供更可靠、更有力的设计依据；对试验桩的试验检测，一般都是在当地缺少工程经验的基础上开展的。
水泥搅拌桩复合地基承载力研究.doc
水泥搅拌桩复合地基承载力研究第∞卷第3期1999年9月岩土力学R0d【ands0dMeelmai~Ⅵ∞Na.3S.1999,1U4-~}水泥搅拌桩复合地基承载力研究郑刚姜忻良—————一(天津大学建筑工程学院30~072)U|\{摘要根据室内模型试验和现场载荷试验,对水泥搅拌桩复台地基承载力的确定进行了分析,证明从提高承载力角度来说,过分增加桩长是无意义的,桩长主要是用来控制变形.对水泥搅拌桩复舍地基承载力的确定和优化设计提出了建议.关键词复合地基;承载力;水泥搅拌桩;模型试验;荷载试验分类号i:广——一————1前言在确定水泥搅拌桩单桩承载力时,是按刚性桩的原理来计算桩侧摩阻力和端阻力,而计算复合地基沉降时,其基本假定为桩与桩间土变形是协调的,桩土之间不存在相对滑移,这其实是将水泥土类半刚性桩视为柔性桩.两者之间存在着力学概念上的不一致.为了提高单桩承载力,有时设计人员将桩长增加至lOm以上,并按刚性桩方法来计算单桩承载力.复合地基承载力通常是通过现场载荷试验来确定的,其确定方法是按变形控制,并规定取沉降S=o.004一o.01B(B为荷载板的宽度)时所对应的荷载作为承载力基本值,或按规范"规定的复合地基承载力计算公式计算:,I=m+卢(1一m.?(1)式中m为置换率;为搅拌桩单桩承载力标准值;A为搅拌桩截面积;..为天然地基承载力标准值;..为复合地基承载力标准值;为桩间土承载力折减系数.对于值,当桩端土为软土时,可取0.5—1.O;当桩端土为硬土时,可取0.10.4:当不考虑桩间软土的作用时,可取零.因此,无论采用载荷试验还是式(1)来确定复合地基承载力.对桩间土天然地基承载力的取用,与天然地基取沉降S=0.02B时所对应的荷载作为承载力基本值,三者取用天然地基承载力的标准是不一致的.以桩间土天然地基载荷试验的荷载.沉降曲线(图1)来说,三者取用的是不同沉降对应的承载力,可以说,存在着概念的混乱.lIll尸umP图1桩间土承载力的确定Detexmimti~afthehca曲词2室内模型试验为了研究水泥土类半{j性桩桩土接触面与刚性桩桩土接触面荷载传递特性的差异,作者设计了图2所示的桩土接触面荷载传递试到稿日期:1998-07.23.郑刚.男.32岁,副教授,从事岩土工程教学与研究第3期郑剐等:水泥搅拌桩复合地基承载力研究土体桩体图2桩土接触面荷载试验Fig.2Modeltest0fload廿:moftheinte,ffa~0fpi1e-,,Ariasoil验.模型桩桩径6or一,高度为150illin,桩体分别为C20素混凝土和水泥掺入比为18%的水泥土.试验箱由钢板制作,试验箱平面尺寸为1(DOfm1X800fm1.内填150illin厚的粉质粘土.土样在铺填以前进行了凉干粉碎,然后分层抛洒铺填,覆盖无纺布并压上钢板后,按35%含水量浇水并在2kPa荷载下固结15天, 再钻孔成桩.本试验的素混凝土桩模拟钻孔瘫注桩的施工过程:第一种,先在土中成孔,孔径为60ⅡⅡn,再用钻孔瘫注桩旅工现场收集的泥浆倒入孔中浸泡3O分钟后将泥浆漏放干净,紧接着浇瘫素混凝土成桩.经测试,孔壁泥皮厚度为1～2mm;第二种,成孔后直接灌入混凝土,模拟干法成孔灌注桩.本试验中的半刚性桩是水泥土搅拌桩.在土中成孔后填入现搅拌均匀的水泥土并适当压实,以模拟水泥搅拌桩成桩过程中的轻微挤土作用.为便于加载,在桩体中埋入了铁丝并引出桩体下端,保证铁丝埋设位置正好处于桩中心.试验加载是在桩下端预留铁丝上连接足够大的容器,通过量杯加水来加载.为了保证桩体下端不与钢板卡住,在成桩后立即将桩体下端钢板以上10nⅡn高度内桩体半径减小5illin.在桩顶安设百分表测量桩顶竖向位移.以在某一级荷载作用下桩体位移不能收敛为判断桩侧摩阻力达到极限的标准.试验过程中保持土体顶面2kPa固结荷载不变,加载试验在成桩28天后进行.图3为刚性桩和水泥土桩不同龄期的荷载传递曲线.图中横坐标表示桩体下端旅加的荷载,纵坐标表示桩体在荷载作用下的位移.从试验结果可以得出以下几点认识:(1)水泥土桩由于搅拌较为均匀,水泥掺入比又较高,28天龄期时的桩土接触面荷载传递情况与干法成孔瘫注桩情况较为接近;试验水泥土搅拌桩极限侧摩阻力高于湿法成孔(有泥皮)灌注桩极限侧摩阻力,略高于干法成孔瘫注桩极限侧摩阻力.钻孔瘫注桩干法成孔极限侧摩阻力高于湿法成孔的极限侧摩阻力.PIkN图3桩土接触面荷载传统试验曲线ng3Curveloadtrarl~eroftheintea:facepwith∞d(2)在试验条件下,由于土体固结压力较小,土体压缩模量较低,刚性桩和半刚性桩桩体模量相对于土体压缩模量都较高,两者的桩土接触面荷载传递没有大的差别,均表现出一定的桩土接触面相对滑移现象.由此可以认为.当采用水泥土搅拌桩等半刚性桩加固软土地基时,在满足一定的条件时,可以将半刚性桩视同刚性桩桩体来计算桩侧摩阻力. (3)28天龄期时水泥土半刚性桩极限侧摩阻力高于瘫注桩的极限侧摩阻力.对湿法成孔灌注桩估计是瘫注桩桩周软弱泥皮的存在所致;干法成孔灌注桩因为成孔时因桩周土岩土力学1999芷体发生松弛,而且水泥硬化导致桩身收缩,也削弱了侧摩阻力.实际工程中水泥土搅拌桩没有表现出高于灌注桩的承载力主要是因为水泥掺量低(通常为土天然重度的10%一20%),实际施工时水泥浆与土很难充分搅拌均匀,因而决定了桩身强度低,水泥土弹性模量也相对较低,试桩时容易发生材料破坏或桩身压缩量太而达到复合地基载荷试验终止加荷的标准.3现场复合地基承载力试验前面提到复合地基的优化设计问题,涉及到复合地基的基本的概念.采用复合地基的目的:一是提高承载力,从满足承载力的角度来说,当桩长大于某个长度以后,存在无数不同的桩长都能满足预定的承载力要求;二是减小地基压缩量,即减小基础沉降,通过对主要压缩层进行加固,提高复合土体的平均压缩模量,达到减小沉降的目的.由于基底下附加应力随深度的增加而减小,因此,对附加应力较大的土层进行加固和对附加应力已较小的土层进行加固其意义是不同的.而附加应力的扩散深度是与基础底板宽度和附加应力的太小有关.鉴于研究人员对单桩的有效桩长研究"多数是针对单桩,没有考虑基础板的影响,为了研究桩长对实际基础下复合地基承载力的影响,作者在天津华苑居住区二期工程五区设计了两幢六层砖混住宅楼,采用筏板基础,同一幢楼下采用了两种桩长,进行了八组复合地基试验,结果见表l,表2及图4和图5表1华苑小区绮华里13楼复合地基静载荷试验沉降量(rim)表Table1Theresulthtestof13h,ilai,~l3楼与l6楼紧邻,根据勘查报告,二者地质条件基本相同.从试验结果看,当桩长超过有效长度以后,复合地基承载力并不随桩长增加而增加.根据复合地基载荷试验来确定复合地基承载力时,由于主要是采用变形控制来确定, 当载荷板尺寸为1mxlm时,对应于载荷板沉降为4～10nⅡn(即[5]=0.004—0.0l,为载荷板宽度)时的荷载即为复合地基承载力.以B34号桩为例,假定桩土应力比为4,■■第3期刚等:水泥搅拌桩复合地基承载力研究O,0100】50200250P,kr图413楼复合地基荷载试验曲线Fig4Ctm,e0fcompositefo~dafionbearingt￡050】00I,02002卯P,kIIⅡ图516楼复台地基荷载试验曲线Fig.5Curve唧0tBfound~alonbeoJ'i~test则在荷载为150kPa时,桩顶荷载P为75kN, 在假定桩端土反力为零,桩身弹性模量为100lVlPa,忽略桩周土的侧向约束作用时,则桩Dr身压缩量为△==3m已远远超过[s]'Im值.这说明,类似水泥土搅拌桩的半刚性桩,虽然可以按桩来计算单桩承载力,但由于桩身模量较刚性桩低很多,往往在单桩承载力极限值完全发挥以前,桩顶沉降就(包括桩身压缩量)已超过[s]值.这说明,靠增加桩长来提高复合地基承载力(按荷载试验来确定)是有限的,而增加置换率则是提高承载力的有效途径.从变形设计的角度来说,桩长往往由建筑物的允许沉降量来确定.必须指出,上述分析中并没有考虑桩端沉降,在考虑到[s]远远小于发挥端阻力所需要的较大的沉降,说明端阻力的贡献是不能发挥的,同样,如果把长桩视为两段短桩,下面一段对上面一段提供的端阻力也是不能考虑的.这就是单桩有效桩长的原理.作者在华苑设计的搅拌桩复合地基,根据上述理论,采用了短桩,以提高置换率来获取承载力,长桩则用来控制沉降,长短结合,既节约造价,又提高了桩的利用率.4复合地基桩间土承载力的确定前面提到了几种桩间土承载力取用的标准存在不～致,其一为:天然地基承载力确定与复合地基承载力确定采用的沉降标准不一致,其二为:公式(1)考虑了类似刚性桩的群桩效应和桩问土分担外荷载问题.在工程实践中,常常在基础底板与搅拌桩桩顶之间设置2OO～500Ⅻ的砂垫层,利用桩顶对垫层的向上刺人来强迫桩间土发挥承载力,这就使荷载由承台(或荷载板)向桩土的传递发生了变化:无垫层时,荷载首先主要由桩体承担,随着沉降增大,桩问土反力才逐渐增大;而设置垫层后,主要荷载由桩间土承担,当桩顶垫层被充分挤出和压密后,桩体才更多地承担增加的荷载.即使桩端处于硬土层时,复合地基上建筑物沉降量通常大于40mtn,由于垫层的存在,足以使桩问土发挥承载力.这个变化由作者在同一试验场地进行的有无垫层的复合地基载荷试验结果得到证明.试验采用了2m×2m的荷载板,桩体采用≠420tm沉管灌注桩(这是作者为验证垫层作用而进行的试验,详细结果将另文讨论),桩长12m,桩顶与基础板之间采用2OO一厚砂垫层.有无垫层时的荷载一沉降关系相差很大,其原因是垫层的有无改变了承台(荷载板)荷载向桩土传递的规律.在采用静载荷试验确定复合地基承载力时,由于采用P.为复合地基承载力标准值,由图1可见,桩问土承载力实际上只利用了很小的一部分.桩问土承载力的利用程n482一一一目日0"I岩土力学1999度对复合地基的造价影响巨大,因此,必须对设置垫层以后复合地基承载力的确定进行深人的研究.5结论根据水泥土桩模型试验和现场试验结果的分析,可以认为:(1)对水泥土类半刚性桩,其桩土接触面荷载传递与刚性桩荷载传递特点并无很太差别;单桩承载力可按类似刚性桩的桩体侧摩阻力计算方法来设计.但单桩承载力受有效桩长的上限限制.(2)靠增加桩长来提高承载力的作用是有限的,应按建筑物的允许沉降来确定桩长,即加固深度.(3)单纯从提高复合地基承载力的角度来说,提高桩身强度和置换率对提高承载力更为有效.(4)复合地基在确定桩间土承载力的取值时,与天然地基承载力的确定标准不一致,对地基处理造价影响巨太.(5)设置褥垫层以后,基础向桩土传递荷载的规律发生了变化,故复合地基承载力确定方法尚需深入研究.参考文献1中华人民共和国行业标准:建筑地基处理技术规范(JGJ79—91).199241—462段继伟.龚晓南,曾国熙.水泥搅捧桩的荷载传递规律岩土工程.1994,16(4):】～83王朝东,阵静曦.关于水泥搅拌桩有效桩长的探讨岩土力学,1996,17(3):43—474贵勤发等,桩长及水泥掺人量对柔性桩承载力的影响岩土力学.1997,l8(1):54—59 ResearchontheBearingCapacityofCement TreatedCompositeFoundation略J/ar~g(c喀ecivil蛐.Univt~ity,3OOO72)Al~traetThedetermination0fthecapacitycementtw~atedc0mp皤foundafi~is~dledbyo0血1gmodel吲andfieldbe啦test.Reeuitsshowthatthele.g~~oementtreatedcolumnismⅡly靶rⅡthePE?lie8eu1删】eIlt.The旺.e蠲ivcler_gth0fc~lumnhasnotreefor印ha地iIl邑thebeIIgc 印∞竹0fthe∞.FiⅡaⅡy.&学0ll0fthedesign0f∞treatedcom~tefoond~ionis%∞捌.K毋∞皿pc南'珏如.be啦eat~city,c衄删treated∞,u~del,beng。
水泥搅拌桩复合地基承载力研究
水泥搅拌桩复合地基承载力研究摘要：水泥搅拌桩复合地基在软基处理中发挥重要作用，在工程中应用范围较广。
其施工工艺较为复杂，成桩的强度较弱，质量管控较难。
为了对水泥搅拌桩复合地基的设计进行科学分析，需要展开承载力试验。
关键词：水泥搅拌桩；复合地基；承载力地铁轨道交通是国民经济发展的重要依靠，其修建城市及线路逐渐增加。
而地铁车辆段通常修建在环境偏僻、地质条件较差的路段，乃至软土路段。
软土地段含水量大、渗透性弱，处理难度大，需要花费较多资金。
水泥搅拌桩能让软土硬结成为加固土，增强地基的承载力、让地基更加稳定。
实践表明，桩体是否发生悬浮对总体的沉降变形量产生影响。
为降低整体沉降量，要让搅拌机械深度符合设计要求，防止出现悬浮桩，要展开试验。
一、水泥搅拌桩复合地基承载力试验情况在浔峰岗停车场安排试验区，整体面积是650m2，试验现场平整度良好，在表面使用铺上厚度为50cm厚的砂。
场地地表有淤泥、黏土、地下水较多、水位离地表较近。
试验桩的桩径是0.6m，桩间距是1.5m，按梅花形布局。
成桩使用4次、6次喷水泥浆搅拌桩，也包括干喷石灰、水泥搅拌桩等。
对桩芯实施抽取，开展室内土工试验，结合现场原位测试试验，对桩身强度实施研究。
开展桩身静载试验和复合地基载荷试验，还要开展双桩、四桩复合地基载荷试验，对复合地基能发挥的功能进行分析，为精准判定复合地基的承载力提供参考依据。
二、水泥搅拌桩复合地基承载力试验方法（一）单桩载荷的检测在进行单桩载荷试验时，要依据试验需求设定试验点[1]。
此试验共布置试点3个，其中2个应用普通的加载方式，另外1个应用“回弹法”。
载荷板设定为圆形，直径为0.5m。
反力源使用堆载，堆载量达到260kN即可。
在进行逐级加载时，前3级均为20kN，以后每级均为10kN。
试验方式是慢速维持荷载法。
（二）双桩复合地基检测初步决定设定3个试验点，承载板的面积尺寸是2.85m2，矩形，尺寸设定为2.56m×1.28m。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
水泥土搅拌桩复合地基的变形特性与承载力
摘要：由于水泥土搅拌桩复合地基的应用非常广泛，对于诸如素填土、杂填土、淤泥质土、黏土、粉土以及砂土等软弱地基的加固处理均有良好的效果，且其施工成本相对也比较低，因此其近年来在我国得到了迅速的推广和普及。
本文首先对水泥土搅拌桩复合地基的受力原理进行了简要的概述，并通过几种典型的水泥土搅拌桩复合地基质量检测方法来对其变形特性与承载力进行了深入的探讨和分析。
关键词：水泥土搅拌桩复合地基；变形特性；承载力
一、引言
所谓水泥土搅拌桩复合地基，就是通过褥垫层、水泥土搅拌桩及其桩间土所组成的一种复合地基。
其中，水泥土搅拌桩即为一种由一定配比的水泥、砂石料以及粉煤灰经过加水搅拌而成的桩基，其全称为水泥粉煤灰碎石桩。
水泥土搅拌桩复合地基的应用非常广泛，对于诸如素填土、杂填土、淤泥质土、黏土、粉土以及砂土等软弱地基的加固处理均有良好的效果，且其施工成本相对也比较低，因此其近年来在我国得到了迅速的推广和普及。
本文首先对水泥土搅拌桩复合地基的受力原理进行了简要的概述，并通过几种典型的水泥土搅拌桩复合地基质量检测方法来对其变形特性与承载力进行了深入的探讨和分析。
二、水泥土搅拌桩复合地基受力原理概述
通过水泥土搅拌桩复合地基的受力原理分析我们可以看出，因为在水泥土搅拌桩与承台之间通常会设置十到三十公分厚的褥垫层，因此该复合地基是由水泥土搅拌桩和土层来共同承担上部结构传来的荷载，然而由于桩土的应力比非常大，因此其竖向荷载由水泥土搅拌桩承担的比重就比较大。
同时也由于褥垫层造成了水泥土搅拌桩与承台的分离，导致了绝大部分的水平荷载都被承台四周的土层以及承台底的桩间土所承担，并且由于通常水泥土搅拌桩复合地基的置换率也比较低，因此其水平荷载由水泥土搅拌桩基承担的比重就很小。
简而言之，水泥土搅拌桩其实就是以承担上部结构的竖向荷载为主的。
通过大量的模拟实验结果和工程实践数据表明，当水泥土搅拌桩复合地基当中的褥垫层厚度能够达到十公分以上时，水泥土搅拌桩体就基本上不可能出现水平折断的情况，那么也就表示水泥土搅拌桩在该复合地基中基本上不可能丧失工作能力。
由此可见，水泥土搅
拌桩在该复合地基当中，所起到的主要作用就是承担上部结构传递而来的竖向承载力。
因此，水泥土搅拌桩复合地基的处理方法在取土成孔柱锤夯扩作用下是完全能够得到保证的。
三、通过质量检测方法探析水泥土搅拌桩复合地基的变形特性与承载力
1、单桩复合地基静载荷检测方法
本方法是检测单桩复合地基承载力，采用压重平台反力载荷装置,用沙袋堆载荷载，用钢梁搭设平台,将配重均匀稳固地放置于平台上。
平台中心位置下的桩顶上放置圆形钢制承压板。
千斤顶稳固在承压板上,其活塞与主梁相连。
平台中心、承压板中心、千斤顶底面中心与桩中心在同一铅垂线上，保证受力均匀和加载时的垂直度。
加载时，通过压重平台装置提供反力，用千斤顶在承压板上逐级加压。
最大加载值为设计要求承载力值的两倍，荷载分级为最大荷载的十分之一，每级加载后间隔半小时通过JCQ-503C静荷载自动试验仪测读一次，沉降相对稳定（△S<0.1mm/h）后施加下一级荷载直至达到规范荷载。
卸载级数为加载级数的一半，等量进行，每卸一级，间隔半小时，读记回弹量，待卸完全部荷载后，间隔三小时读记回弹量。
2、单桩竖向承载力检测方法
本方法主要是检测单桩的竖向抗压承载力，基本原理是：竖向荷载逐渐施加于单桩顶，桩身上部受压缩而产生相对于土体的向下位移，桩侧表面有向上的摩擦阻力，随着桩身荷载的增大，桩身压缩变形和位移量也增大，以单桩竖向抗压载荷试验Q-s曲线为基础，取该曲线的前几级荷载下沉降原始数据进行分析，进而对Q-s曲线的发展趋势作出预测。
单桩竖向承载力试验检测的仪器有千斤顶、JCQ-503C静荷载自动试验仪等，千斤顶直接作用在桩头上。
最大加载值为设计要求承载力值的两倍，荷载分级为最大荷载的十分之一，第一级按两倍分级荷载加荷。
每级加荷后，间隔五分钟、十分钟、十五分钟各测读一次，累计一小时后每隔半小时测读一次，达到相对稳定并出现两次时施加下一级荷载。
每级卸载值为加载值的一半，卸载后隔十五分钟测读一次，读两次后，隔半小时再读一次，即可卸载下一级荷载，全部卸载后，隔三到四小时再测读一次。
3、低应变动力测试方法
低应变测试的原理是：通过用力棒锤击桩头，其产生的应力波向下传递，在
传递过程中当遇到桩身缩径、裂缝和桩底土等阻抗发生变化处，应力波发生反射，用桩基测试仪接受反射的信号，并通过计算机进行分析，来判断桩身是否存在裂缝、缩径、断桩等缺陷，检测桩身是否完好。
根据规范要求，低应变检测数量为总桩数的百分之十。
试验仪器可选用C5型FEI桩基分析系统，试验锤击装置选用力棒。
检测时首先进行桩头处理，使桩头露出新鲜的混凝土，不能有杂物。
传感器安装在距桩中心三分之二半径处，锤击处在桩顶中心，传感器安装处和桩顶要在一平面，当安装传感器处不平时，可用石膏或牙膏找平。
再在桩顶固定一个加速度计，设置好有关参数后，用力棒进行锤击，及时检查曲线质量并由仪器记录。
为保证检测结果，在一个桩上进行多个对称测点，每个测点锤击五到十次，然后进行室内计算机分析。
四、结语
对于水泥土搅拌桩复合地基的变形特性与承载力，笔者通过大量工程经验总结出了几点心得：第一，一旦在静载试验过程中发现其承载力出现问题时，在检验结束之后必须立即对桩身进行检验，通过对桩头的探查判断其是否已经被压坏，或者通过低应变检测来判断桩身是否在某个部位上存在着缺陷；第二，低应变检测应当在静载试验之前进行，因为静载试验过程中由于荷载的作用，极有可能导致桩基的初始状态产生一定的改变，从而影响低应变检测对桩身质量分析和判断的准确性；第三，在进行复合地基静载试验时，其最大加载量并不一定要求正好等于复合地基承载力特征值的两倍，而是可以按照桩身混凝土的强度等级大小来进行适当调整。
参考文献：
[1] 孟秀英.李俊杰. CFG桩复合地基施工质量检测方法[J]．Public Communication of Science & Technology，2011(03).
[2] 韩伟鹏. 水泥搅拌桩在高速公路软基处理中的应用[J]．交通世界(建养.机械)，2010(06).
[3] 刘力军. CFG桩复合地基设计与施工质量检测分析探讨[J]. 广东建材，2009(05).
[4] 蔺彩明. 水泥土搅拌桩在道路工程软基处理中的应用[J]．中国科技信息，2010(13).
[5] 尹王胤. 浅谈水泥土搅拌桩在软基处理中的应用[J]．科技资讯，2009(14).
[6] 林静. CFG桩复合地基设计与施工中应注意的问题[J]．技术与市场.
2011(08)．。