关于半刚性桩复合地基若干问题的研究

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1、关于半刚性桩复合地基若干问题的研究摘要：针对半刚性复合地基中广泛使用的水泥土桩和CFG桩在工程实践中和研究中的一些问题，例如水泥土桩的变形模量、水泥土桩及CFG桩的桩间土应力发挥系数β、水泥土桩及CFG桩的复合地基静荷载试验方法等。结合一些具体工程，对这些问题进行了试验研究及理论分析；提出了水泥土桩的变形模量和桩间土应力发挥系数的建议取值以及解决垫层设置和垫层压缩量对工程实践影响的修正方法。关键词：水泥土桩变形模量CFG桩桩间土应力发挥系数静荷载试验水泥土桩和CFG桩是目前广泛应用的半刚性桩复合地基，其中水泥深层搅拌

2、桩已编入中华人民共和国行业标准《建筑地基处理技术规范》(JGJ7991)，CFG桩的国家标准也在编制中。作者在从事水泥土桩、CFG桩的设计、检测、研究中遇到了一些问题，其中有些问题对复合地基承载力的确定和变形计算有重要影响，但在规范中没有明确规定，比如：桩身水泥土的变形模量，桩间土的应力发挥系数β和复合地基静载荷试验中垫层的设置等。本文结合作者自己的实测资料和别人已经发表的测试资料，对这三个问题进行探讨。1水泥土的变形模量水泥土的变形模量E50是应力为50%抗压强度时的割线模量。陆贻杰等[1]建议E50=(120～

3、150)qu，张土乔[2]建议考虑现场试桩与室内试验结果的差距，现场水泥土的变形模量E50=(60～90)qu，根据以上关系推算，qu=0.6～0.4MPa时，E50=36～600MPa，这一结果比变形模量的真实值偏低。有些人提出的公式为E50=(150～390)qu。作者引用国内已发表的资料从室内试验、现场测试和理论分析三方面对水泥土的模量进行探讨。1.1室内试验王朝东等[3]测定了水泥土强度试验的fp—εa关系曲线，根据曲线反算出水泥土的变形模量如表1所示。由表1的结果可见E50/qu=141～196，平均值为1

4、73。表1水泥土的变形模量抗压强度/MPaE50/MPaE50/qu备注1.601.801.341.38315254234247196141175179室内配比室内配比桩体取样桩体取样1.2现场实测段继伟[4]通过在桩身内埋设应变传感器，测得静荷载试验中桩身轴力和应变的数值，计算的变形模量如表2所示。模量与应力的关系如图1所示，由图中曲线可以看出，水泥土的变形模量随应力水平增加而呈减小趋势。1#桩E50=1120MPa，2#桩E50=1150MPa，室内试验结果为αalstyle="LINE-HEIGHT:17.25

5、pt;TEXT-ALIGN:center"align=center>表2水泥土计算变形模量p/kPa487296120144160备注E/MPaE/MPa15401600122414069801300748995675557570-1#桩Pu＝160kN2#桩Pu＝216kN1.3根据单桩静荷载试验结果反算桩的变形模量在单桩静荷载试验中，如果忽略桩端对下卧层的刺入，桩的沉降由桩身的压缩量δe和桩端土的sse两部分组成，即：s=δe+sse(1)式中：。代入式(1)，。(2)其中β是反映桩身轴力传递的影响系数，假设桩端

6、应力为桩顶应力的10%，桩身应力按直线变化，β=0.55，根据段继伟的测试，12.5～15.0m长的粉喷桩β=0.3。根据某工程做的水泥搅拌桩静荷载试验，桩长14.0m，桩径500mm，Qu=400kN，当Q=200kN时，取β=0.3，s=2.09mm，将以上数据代入式(2)：。该桩的极限承载力为2MPa，E50=1025qu。根据白德容做的水泥搅拌桩静荷载试验，桩径500mm，桩长7.5m，桩顶荷载为0.9MPa时，S=2.46mm，由于桩长较短，取β=0.5，代入式(2)：。桩的极限荷载为1.8MPa，E50=

7、762qu。通过以上分析，得到室内试验E50=(141～196)qu，现场测试E50=(762～1025)qu。由于理论分析qu为现场静荷载试验结果，如果考虑室内配比试验结果和现场试验结果比值为1.5，将理论分析结果进行修正，则E50=(508～683)qu和现场测试结果就比较接近。根据以上分析，建议E50=(500～650)qu。2复合地基承载力机理及承载力计算公式复合地基根据竖向增强体的刚度可分为柔性桩复合地基和半刚性桩复合地基。柔性桩复合地基主要有砂桩、碎石桩，半刚性桩复合地基主要有水泥土桩和CFG桩等。《建筑

8、地基处理技术规范》(JGJ79-91)[5]给出的砂桩和水泥土桩的复合地基承载力计算公式如下：砂桩(3)水泥土桩(4)式中：fsp,k为复合地基承载力标准值；m为面积置换率；Ap为桩的截面积；为桩间土的承载力标准值；为桩间天然地基承载力标准值；fp,k为桩体单位面积承载力标准值；为单桩竖向承载力标准值；β为桩间土承载力折减系数，当桩端为软土