碎石桩单桩复合地基承载力试验检测

牟俊杰

摘 要：随着我国土木工程建设的快速发展，碎石桩复合地基处理技术在软基处理中得到了广泛的应用，但人们对碎石桩复合地基处理的认识还有待于进一步的探讨和研究。随着岩土工程理论、现代计算技术和计算机软硬件技术的飞速发展，有限元法逐渐成为岩土工程领域中一种有效而实用的计算方法。在此基础上，本文探讨了碎石桩复合地基承载力的确定方法，分析了承载力增长的动态变化，以期为工程施工提供参考。

关键词：碎石桩;复合地基;承载力

目前，我国正处在社会经济快速发展的上升期，各地开展的项目也如火如荼。由于工程建设规模较大，有些工程只能在地质条件较差的地段进行施工，因此，要完成大型建筑群的顺利建设，必须进行地基加固处理。近年来，地基处理技术的发展与应用已成为人们关注的焦点之一。

19世纪初，欧洲人发明了复合地基处理技术，用于处理各种沙质松软地基，但在长期的应用過程中，由于技术水平和硬件设施不能有效跟进，导致其发展缓慢。20世纪中期，该技术被广泛应用于民用建筑、交通、水利等工程中。近年来，由于理论和实践技术的成熟，复合地基技术有了新的发展，在应用该技术的同时，取得了很多经济效益和社会效益，其中碎石桩复合地基是一种常用的地基处理方式。由于其在原材料、处理效果和经济效益等方面的优势，在建筑工程和道路工程中得到了广泛的应用。碎石桩是一种松散的桩。碎石桩常在打入地基后进行预压，可直接成为良好的排水通道，显著提高地基承载力。在许多工程建设项目中，碎石桩复合地基承载力分析与判断方法存在缺陷。在分析饱和粘性土中碎石桩复合地基承载力时，应考虑更综合的桩土应力比，分析桩间土体强度增长的应力效应。因此，有必要研究确定复合地基初始承载力和预压复合地基承载力的方法。

1 碎石桩法分析

碎石桩法又名振冲置换法。该方法的基本原理是：通过振动、冲击等荷载作用在地面上植入桩管，在软体土层上打出孔洞，将硬质碎石、砂石等材料加入孔洞中，形成独立的桩体，使桩体与地基土协调，形成复合地基。从而最大限度地提高地基承载力，即控制地基沉降，有利于地基土的加固，控制工程造价，整体施工操作较为简便。

2 复合地基承载力的试验确定

在碎石桩技术中，若要确定其复合地基承载力，一般可按相对变形值直接获得碎石桩处理不同类型地基的数据。如果是粘性土地基，则取当荷载板沉降值与荷载板直径比为0.010时确定的荷载。如果是砂土地基，则取当荷载板沉降值与荷载板直径比为0.01时确定的荷载。如果是水泥土桩，则在荷载板沉降值与荷载板直径比为0.006时确定的荷载。在相同试验条件下，碎石桩与水泥土桩复合地基承载力明显高于水泥土桩复合地基承载力。对于粘性土和砂土的碎石桩复合地基，前者明显高于后者。结果表明，桩间土体强度的增加对桩-桩复合地基承载力有显著影响。碎石桩由于桩间土强度的存在，使其能够发挥出水泥土桩不能发挥的作用。

3 碎石桩复合地基承载力动态增长的数理分析

在实际工程建设中，碎石桩经常出现在铁路路基处理、油罐基础处理等工程中，而联合堆载预压技术也是进行碎石桩施工的必要条件。曾经有学者指出，地基承载力的存在并非由地基土的材料性质所决定，而是由地基与上部土层组成的结构性质所决定。所以，对承载力的分析应具体地根据不同的施工场地特征进行考虑，然后再作出判断。

通常采用 Skempton法求出桩间土复合地基的最大承载力。在此公式中，可以适当地忽略桩基埋深、桩长和桩径数值对承载力的影响，粘性土的不排水强度通常表示如下。在初始状态下，通过代入和多次变换，最终获得复合地基承载力，这意味着能够真正掌握第一阶段推力预压荷载在稳定平衡控制下的动态化基础可以接受。

4 碎石桩单桩复合地基承载力的试验检测

选择碎石桩单桩复合地基承载力检测方法时，应选择科学、合理的测试方法，其中静荷载测试法是一种科学、有效的测试方法。

4.1 加卸载原则

为了最大程度地模拟地基受力状态，加载应分级进行、采用逐级等量加载，单级荷载一般可取1/10的试验最大荷载值。一般应在荷载充分稳定沉降后，才能加下一级荷载。初始阶段每加载一个10 min或15 min就可以观测到一个沉降量，最后延长观测时间至半个小时，重复观测，直至每1小时内沉降量不超过0.1 mm，并连续出现两次。卸载操作也同样要采取等量分级的原则，卸载级数一般只有加载级数的1/2，每次卸载后要记录桩顶沉降量。

4.2 结束荷载作用的条件对该工程而言，随着荷载作用的继续，地基沉降量增加，使承压板周围软土相对稳定，没有侧向挤压现象，承压板的沉降量没有超过标准。

4.2.1 承压板及加载装置。重点选择压力板的规格，一般根据桩间距和布桩形式来选择，压力板下覆盖100～150mm厚的粗砂层。同时，采用箱梁或工字钢等搭建承重平台。上附重物施加压力，利用千斤顶来支撑平台，从而将压力传递到桩上。一般可利用混凝土配重、砂带、土袋等作堆载，或利用水池的重量进行堆载。

4.2.2 沉降观测装置。位移传感测量系统由百分表、基准梁等组成位移测量系统。

4.3 单桩复合地基承载力的具体取值应与相对变形值相结合选择，可取承压板稳定沉降值与其边长之比为荷载值。

5 结语

综上所述，碎石桩复合地基处理技术应用中，桩间土强度直接影响桩体承载力的大小，因此，在计算时，包含桩间土抗剪强度的函数可以表示碎石桩复合地基的承载力。同时该力随着桩间土强度保持同步增长，在碎石桩复合地基承载力计算中引入弹性固结度参数，可以实现动态承载力的计算。

参考文献：

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