水泥土搅拌桩复合地基试验成果分析

许庆伟（中国能源建设集团安徽省电力设计院有限公司，安徽合肥230601）

水泥土搅拌桩复合地基试验成果分析

许庆伟（中国能源建设集团安徽省电力设计院有限公司，安徽合肥230601）

以5组水泥土搅拌桩复合地基试验为依托，介绍了试验的主要内容和方案概况，分析研究了静载试验及桩土应力比试验成果，得出了有关桩间土承载力折减系数取值和桩土应力比分布特点的结论，为相关工程的设计施工提供了经验和参考。

水泥土搅拌桩；桩间土承载力折减系数；桩土应力比

1 引言

在复合地基设计计算中，桩间土承载力折减系数β的取值对复合地基承载力有重要影响。它的取值与桩间土和桩端土的性质，搅拌桩的桩身强度和承载力，养护龄期等因素有关。桩间土较好、桩端土较弱、桩身强度较低、养护龄期较短，则β取高值，反之，则β值取低值[1～2]。

桩土应力比试验可直接对桩顶应力与桩间土应力进行测试，进而计算出桩土应力比，其直观反映了复合地基桩土对荷载的分担情况。桩土应力比的大小和变化规律影响着复合地基的承载力和变形。桩土应力比与桩身材料、地基土的性质、桩的长短、间距和置换率等因素有关[3]。

本文通过总结多个皖江地区变电站工程的水泥土搅拌桩复合地基试验成果，对不同地层条件下桩间土承载力的发挥和桩土应力的分担及特征进行分析研究，得出了一些符合地区特点的实践经验和结论。

2 复合地基试验概况

2.1 复合地基试验方案及地质条件

根据地区工程经验，各试验组试验桩均采用干法施工，固化剂采用强度等级42.5MPa的普通硅酸盐水泥，水泥掺入量采用15%。其他试验参数及加固地层情况见表1～2。

表1 各试验组试验方案概况

表2 复合地基试验加固地层、桩端持力层及桩间土工程性质概况

2.2 复合地基试验主要内容

水泥土搅拌桩复合地基试验内容主要包括单桩静载试验、单桩复合地基静载试验和桩土应力比试验，其中桩土应力比试验是在进行复合地基静载荷试验的同时，在载荷板下对称布置3～4个土压力盒，通过土压力盒量测在每一级荷载下桩间土所受到的竖向压力。根据桩间土所受的竖向压力以及载荷板上所施加的竖向荷载，可以推算出水泥土搅拌桩所受的竖向压力，从而得出各级荷载下的桩土应力比大小。

3 复合地基试验成果分析与研究

3.1 单桩及复合地基静载试验

通过单桩及单桩复合地基静载试验可获得单桩承载力特征值和单桩复合地基承载力特征值，在已知搅拌桩截面积、置换率和桩间土承载力特征值的情况下，当单桩承载力发挥系数取1.0时，可反算得到各组试验的桩间土承载力折减系数[4]，详细的计算结果见表3。

表3 桩间土承载力折减系数反算结果

通过表3数据分析可以发现：

（1）整体上看，5组试验反算的桩间土承载力折减系数结果均较大，这说明在复合地基试验条件下，桩土变形协调较好，桩间土的承载能力能够较好发挥，桩间土承载力折减系数可按规范的建议值取相对大值估算承载力。

（2）试验组①、②和③桩间土承载力折减系数明显大于试验组④和⑤，通过分析不难看出，试验组①、②和③的桩间土承载力特征值明显高于试验组④和⑤。可见，当桩间土工程性质较好时，桩间土承载力折减系数宜取大值，反之则取小值。

3.2 桩土应力比试验

在进行复合地基静载试验的同时，有3组同时进行了桩土应力测试，以下为3组复合地基试验组桩土应力比试验成果。将3个试验组桩土应力比试验成果进行汇总，可得到图1统计对比图。

图1 桩土应力比试验统计对比图

通过桩土应力比成果统计图分析可以得出以下结论：

（1）江北变和迎江变桩土应力比先随着荷载的增加而不断增大，随后出现明显峰值，再随着荷载增加开始逐渐减小。

说明在加荷初期，荷载将通过垫层比较均匀地传递到桩顶和桩侧土，然后随着桩和桩侧土体变形的发展，土上应力逐渐向桩上集中。当荷载增大，复合地基的变形也随之增大，桩上应力集中加剧，桩土应力比也随之增大。但当桩上应力超过桩身比例极限强度后，桩体进人塑性状态，桩体变形加大，桩上应力又逐渐向桩间土转移，桩土应力比减少，直至桩和土共同进入塑性状态，趋于某一数值。

同时，2组试验虽趋势基本一致，但桩土应力比水平差别很大，这主要与桩间土的强度和桩间土承载能力的发挥程度有关。江北变桩间土强度较高且承载力发挥较充分，其桩土应力比整体较小；迎江变桩间土强度较低且承载力发挥不足，其桩土应力比整体较大。

（2）钱湾变桩土应力比表现为随着荷载的增加而不断增大，开始增长幅度较大，后面增长幅度较小并逐渐保持基本不变，未出现峰值后的减小趋势。

结合试验情况分析可知，本组桩土应力比试验中，复合地基静载试验未达到破坏，而是加载至最大加载量后停止，取最大加载量作为复合地基的极限承载力。故桩体可能仍未进入塑性阶段，则桩土应力比未出现减小的趋势。

4 结论

通过5组水泥土搅拌桩复合地基试验成果的分析与研究，得到了以下几方面主要结论：

（1）在复合地基试验条件下，桩土变形协调较好，桩间土的承载能力能够较好发挥，桩间土承载力特征值折减系数可按规范的建议值取相对大值估算承载力。当桩间土工程性质较好时，桩间土承载力特征值折减系数宜取大值，反之则取小值。

（2）试验组的桩土应力比先随着荷载的增加而不断增大，随后出现明显峰值，再随着荷载增加开始逐渐减小的。

（3）当桩间土工程性质较好时，桩土应力比相对较小，桩顶应力集中不明显，桩间土承载能力可得到较充分的发挥。

[1]徐至钧，主编.水泥搅拌法处理地基[M].北京：中国机械工业出版社，2004.

[2]中华人民共和国国家标准.《建筑地基基础处理规范》（GB50007-2011）[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.

[3]龚晓南，主编.地基处理手册（第三版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.

[4]林奕禧，等.水泥土搅拌桩复合地基承载力折减系数α和β的试验研究[J].岩石力学与工程学报，2009，9（28），增2.

TU473.11

A

2095-2066（2016）33-0074-02

2016-11-12