夯实水泥土桩复合地基变形特性试验探究

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1、夯实水泥土桩复合地基变形特性试验探究　　摘要：本文通过对夯实水泥土桩复合地基的单桩、单桩复合地基和多桩复合地基的对比试验研究，得出了夯实水泥土桩复合地基中桩、桩间土和复合地基的沉降变形规律。关键词：复合地基；荷载；变形特性中图分类号：TU4文献标识码：A文章编号：1前言夯实水泥土桩复合地基技术是目前我国北方地区地下水位较深的一种地基处理新技术，它是将水泥和土按设计比例拌和均匀，在孔内夯实至设计要求的密实而形成的加固桩体，与桩间土组合成复合地基，已广泛应用在建设工程的地基处理中。该项技术发布实施有行业和地方标准，并发表有多篇论文和

2、研究成果，尤其在强度和施工工艺等方面的研究较为变遍，但是在变形特性试验研究较少。7该项技术随着复合地基在工程中的广泛应用，复合地基承载力和沉降的确定一直是学术界和工程界关注的问题。一些学者利用现场试验结果来推求碎石桩复合地基的变形，也有的学者利用半空间均质弹性体的Mindlin应力解或Geddes应力解，用分层总和法来求弹性状态下柔性桩复合地基的沉降，这些结果都有待于实践的进一步检验.现场静荷试验被公认为是最可靠的手段.复合地基的特点在于桩与桩间土共同承担荷载，根据单桩复合地基载荷试验得到的荷载沉降P-S曲线来推求复合地基承载力

3、和沉降量具有现实意义。本文通过现场21组天然地基、单桩、单桩复合地基和多桩复合地基的试验，其桩径为300mm、桩长为4.0m、桩间距为1.0m、置换率为7.1%、水泥掺入比为12%的试验条件，进行了对比试验研究。实测夯实水泥土桩复合地基在静载荷试验条件下的沉降，来研究复合地基中桩、桩间土各自的变形规律。2不同条件下夯实水泥土单桩和复合地基变形特性2.1天然地基天然地基载荷试验结果（图1）显示，随着施加在天然地基上荷载的增加，地基沉降量不断增长，荷载和沉降关系曲线表现为缓变型，曲线未出现明显的拐点。曲线初始的弹性直线段较短，为天然

4、地基弹性压缩阶段，此时地基沉降小。随着载荷水平提高，地基土出现塑性变形，荷载与沉降关系曲线发生弯曲，很快随荷载增加天然地基沉降加快，地基土发生屈服破坏。2.2单桩7单桩载荷试验结果（图2）可知，随着施加在桩顶荷载的增加，桩身沉降量不断增长。荷载与沉降关系曲线上出现明显的拐点，表现为陡降型。曲线呈现出三段特点，第一段是初始直线段，为桩身弹性压缩阶段，此时桩身沉降小；随着荷载水平提高，桩身发生屈服，荷载与沉降关系曲线发生弯曲，这一曲线段较短；很快桩身沉降量随荷载增加加快，桩身发生破裂破坏。现场挖桩观测，发现桩身上端均发生了劈裂破坏，

5、破裂面基本上与荷载作用方向一致，这是桩身受竖向荷载沿水平方向产生的次生拉伸应力而导致桩身破坏。这也从另一个侧面反映了夯实水泥土类桩的黏结强度较低，故其在竖向荷载作用下易发生脆性张裂破坏。2.3单桩复合地基由试验结果可知，本次试验的水泥土桩水泥与土渗入比为1：7（体积比），桩土模量的比值较小。当荷载水平较低时，复合地基产生的变形也较小，荷载主要由桩体来承担，桩间土发挥的作用很小。随荷载的增加，复合地基变形量增大，桩间土因被压密其承载作用逐渐得到发挥。当桩体分担荷载达到桩体的弹性极限后，桩间土的荷载分担比迅速增大。7单桩复合地基载荷

6、试验结果（图3）可知。荷载与沉降关系曲线仍表现为三段特点，在复合地基载荷试验P-S曲线上表现为直线段较长，随荷载增加复合地基沉降成线性增长，初始的直线段一直延伸到300kN以上，说明单桩复合地基的弹性变形量较大，复合地基的承载力较高；随后，曲线发生弯曲，复合地基发生屈服，很快就出现了陡降段，而且随荷载水平提高沉降增加的速率加快，说明夯实水泥土桩复合地基在竖向荷载作用下发生破坏。曲线的特点显示了单桩复合地基发生脆性变形破坏的特点。试验结束后，挖桩结束后，挖桩检测发现桩头破裂，这进一步证明了夯实水泥土单桩复合地基的破坏方式为脆性破坏

7、。与单桩载荷试验的结果相比，单桩复合地基荷载与沉降关系曲线的初始直线段明显比单桩要长得多，复合地基的承载力相比于单桩有明显提高，说明采用复合地基处理地基土比单纯采用桩处理地基土更经济合理。2.4四桩复合地基四桩复合地基载荷试验结果（图4）可知，荷载与沉降关系曲线表现为缓台阶状特点，初始的直线段一直延伸到1000kN以上，说明多桩复合地基折弹性变形模量较大，复合地基的承载力较高；随荷载增加，曲线发生弯曲，复合地基发生屈服。随后曲线出现了台阶，沉降速率减慢，继续施加荷载，曲线出现陡降段，而且随荷载水平提高沉降增加的速率加快，说明夯实

8、水泥土桩复合地基在竖向荷载作用下发生破坏。曲线台阶式的变化特点反映了四桩复合地基内各桩不是同时发生破坏，当P-S7曲线开始出现弯曲段时，可能是其中某一根桩或两根桩发生了屈服，甚至破裂，但随之其余桩承担了不断施加的荷载，随后剩余的桩相继屈服。试验结束后，观测四桩桩