水泥搅拌桩复合地基承载力特征值确定方法的探讨

张日波 蔡雪峰

（苏州市水利工程质量检测中心有限公司，江苏苏州 215300）

水泥搅拌桩复合地基承载力特征值确定方法的探讨

张日波 蔡雪峰

（苏州市水利工程质量检测中心有限公司，江苏苏州 215300）

水泥搅拌桩造价低、施工速度快、能发挥桩土共同作用力，在处理软弱地基时，往往容易受到设计影响。本文通过一些工程试验数据，结合相关规范，阐述在试验过程中如何正确地确定复合地基承载力特征值。

水泥搅拌桩；承载力特征值；确定方法

1 概 述

复合地基承载力试验，通过分级加载并记录对应的承压板沉降量，来描绘力与位移的关系曲线，结合相关判断条件来确定复合地基承载力特征值。复合地基承载力特征值，常常用来校核设计理论计算和作为工程验收的依据。探讨其值确定的方法具有重要的实际意义。

2 荷载-位移曲线

荷载-位移曲线，是一标准型加载曲线（见图1），在实际试验中得出的曲线往往不是标准型，这就给试验人员最终的承载力特征值的判断，带来一定难度或者随意性，因此掌握复合地基受力特点很有必要。

图1 沉降-位移曲线

复合地基加载后，桩土共同作用抵抗外加荷载，桩土承载力发挥与两者的相对刚度有关。当荷载加载到极限时，其破坏形式通常分为两种：一是土的压缩破坏；二是桩身的破坏。其中由土引起的沉降，主要是土的整体剪切破坏引起的，其变形过程主要从直线变形到塑性变形再到整体剪切破坏。桩体位移量主要由桩身的弹塑性压缩和破坏引起［1］。

正常P-S曲线具有显著临界点，a点为直线终点对应比例界限终点，复合地基变形即将进入塑性阶段；b点为曲线终点，对应塑性变形终点，复合地基变形即将破坏；c点为破坏阶段。

3 复合地基静载荷试验

苏州七浦塘拓浚延伸工程某标段采用φ600＠1000mm、长为14m正方形布置的水泥搅拌桩处理节制闸淤泥质基础。处理后的复合地基承载力要求不小于110kPa，通过面积置换率计算采用1m×1m承压板对170号、175号、451号桩进行单桩复合地基承载力试验，实测数据如图2、图3所示。

图2 加载至设计特征值2倍时的荷载-沉降曲线

图3 加载至极限荷载状态下的荷载-沉降曲线

由图2知170号点、451号点荷载-位移关系曲线呈线性，未出现极限荷载，加载至193kPa时有下弯的趋势，根据P-S曲线特征看两个试验点刚进入塑性变形阶段。根据规范［2］难以找到相关条款来确定其承载力特征值。175号试验点在加载至138 kPa时P-S曲线不再呈线性，位移由5.80mm增至10.92mm，继续加载时沉降又趋于稳定，直至加载到248kPa时出现了第二次陡降（见图3）。由上述实例看出，根据图2按规范［2］难以确定其承载力特征值。

由图3知170号点、175号点、451号点分别加载至275kPa、248kPa、275kPa时出现了陡降，从图上能够确定极限荷载的大小，根据规范［2］确定3点的单桩复合地基承载力分别为137.50kPa、124kPa、137.50kPa。

图2所示为加载至设计特征值2倍满足停止加载条件，如果根据图2按相对变形值方法，来确定单桩复合地基承载力特征值，取s／d=0.006～0.008所对应的压力值，170号点、451号点分别为165～203kPa、145～171 kPa，将明显高于图3中的数值。

苏州七浦塘拓浚延伸工程某标段采用φ600＠1000mm、长5m正方形布置搅拌桩处理挡墙淤泥质基础，设计要求复合地基承载力不小于94kPa。根据规范，通过面积置换率计算，采用1m×1m承压板，对L-11号、N-17号桩进行单桩复合地基承载力试验。实测数据如图4、图5所示。

图4 加载至设计特征值2倍满足停止加载条件

图5 加载至极限荷载状态

图4中按《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79—2012）仍不能判断其特征值。继续加载至出现极限荷载（见图5），判断两个试验点的复合地基承载力特征值均为117.5kPa。

4 界限荷载及特征值的确定

4.1 极限荷载的确定

《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79—2012）中未规定极限荷载如何确定，上述实例中的极限荷载均根据《复合地基技术规范》（GB 50783—2012）附录A中的A.0.14条确定，《复合地基技术规范》（GB 50783—2012）明确了极限荷载的确定方法［3］。

建议《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79—2012）中参考《复合地基技术规范》（GB50783-2012）明确下极限荷载的确定方法。

4.2 比例界限荷载的确定

《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79—2012）中，未规定比例界限荷载的确定方法，实际的试验数据曲线中，由于不是标准型的P-S曲线，比例界限的确定不同的人会有一定的差异。例如图5中的N-17号桩比例界限的判断就因人而异。《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79—2012）中判断承载力特征值是否可以不考虑比例界限？除非该比例界限非常明显。

4.3 特征值的确定

《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79—2012）中规定当满足停止加载条件时，试验点有极限荷载或P-S曲线为平缓的光滑曲线时，才能确定其荷载特征值。但当出现“满足停止加载，未出现极限荷载，曲线也不是平缓的光滑曲线”的情况时，未明确如何判断承载力。从工程试验数据来看，这种情况还是常常发生的。笔者认为原因主要是：ⓐ该桩的承载力较高，加载至设计值2倍时处于比例界限段；ⓑ该桩的承载力较高，加载至设计值2倍时处于塑性段；ⓒ分级加载时，沉降未稳定就继续加载。

建议《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79—2012）中增加该种情况的判断条件［4］。在工程实际中常常发现试验人员由于规范中没给出判断条件，刻意把实测曲线调整为缓和曲线或出现极限荷载的曲线，随意判断试验数据。

5 结 语

根据上述内容分析看出，界限荷载判断的准确性，直接影响到复合地基特征值的大小，关于界限荷载的确定，建议《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79—2012）中应明确。在满足“停止加载，但未出现极限荷载，曲线也不是平缓的光滑曲线”的情况下，复合地基承载力的判断标准规范也应明确；建议广大试验人员在试验过程中对加载等级的划分，规范［2］中明确8～12级，建议取级数高者，这样描绘出的曲线更易识别。

［1］ 陈希哲.土力学地基基础［M］.4版.北京：清华大学出版社，2004.

［2］ JGJ 79—2012.建筑地基处理技术规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，2013.

［3］ GB 50783—2012.复合地基技术规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，2013.

［4］ 郑刚，于宗飞.复合地基承载力载荷试验及承载力确定的标准化问题［J］.建筑结构学报，2003，24（1）.

Discussion on determination method of cement mixing pile composite foundation bearing capacity characteristic value

ZHANG Ribo，CAI Xuefeng
（Suzhou Water Resources Engineering Quality Test Center Co.，Ltd.，Suzhou 215300，China）

cement mixing pile has low cost and fast construction speed.Joint effect of pile and soil can be exerted by it. When soft foundation is treated，it is always affected by design easily.In the paper，related specifications are combined for describing how to correct determine composite foundation bearing capacity characteristic value in the testing process through some engineering test data.

cement mixing pile；bearing capacity characteristic value；determination methods

TV553

A

1673-8241（2016）09-0059-03

10.16617／j.cnki.11-5543／TK.2016.09.014