cfg桩复合地基垫层效应的现场试验研究

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1、CFG桩复合地基垫层效应的现场试验研究吉同元刘松玉杜广印曾开华余闻(东南大学岩土工程研究所南京210096)【摘要】本文通过对某工程现场三种不同厚度垫层下CFG三柱复合地基的静载荷试验资料的整理分析，探讨了垫层厚度对桩土应力比、桩土荷载分担以及桩体应力集中系数、桩间土应力减小系数等参数的髟响规律，分析了垫层厚度对复合地基变形特性的影响，解释了垫层效应的作用机理，为这类复合地基垫层效应的研究进一步积景现场实测资料。【关键词1CFG桩}静载试验l垫层；桩土应力比l复合地基1概述褥蛰层技术是CFG桩复合地基的一个核心技术，复合地基的许多特性都与褥垫层有关口

2、]，陈湘*等(2]在分析了褥蛰屡对复合地基受力性袄的影响后甚至认为褥蛰层是形成复合地基的必要条件，阎明札将褥垫层的作用归纳为[1]t保证桩土共丽受力、调整桩土荷载分担比、减小基础底部的应力集中以及调整桩土水平荷载分担。目前借助室内外试验[3][4][“、数值模拟[6]c7][B]等研究手段，垫层效应已经得到了极大的揭示，部分学者[9][”][“][”]开始尝试有关垫层效应孵析公式方面的研究工作，也取得了不少的研究成果，但总体来说还是定性方面认识较多，适合工程设计的定量公式还投有取得一致成果。本文通过对某工程现场三种不同厚度垫层情况下CFG三桩复台地基

3、的静载荷试验资料的整理分析，探讨了垫层厚度对桩土应力比、桩土荷载分担以及桩体应力集中系数筹参数的影响规律，分析了垫屠厚度对复合地基变形特性的影响t解释了蛰层效应的作用机理。以期为CFG桩复合地萋垫层效应钧研究迸一步提供现场实涓资料。2试验段工程概况试验场地位于连盐高速公路逢云港(K14+154--yKl4+230)，地处苏北滨海平原，地区为海积相、冲海积相沉积，正程地震条件复杂，教±分布广泛fiT程性质差．具有高含水量、高黏粒含量、低强度且高压雏性等不良特性。试验段地层分布分别为：1层耕棱土t蘸灰色，松软，以黠性土为主夹大量植物撮茎；2-1层黏土。黄

4、褐一浆褥色，硬塑～软堡，央少量铁锰质锈斑，非均质，层厚l2。2层淤泥-：灰色，饱和i灌塑，偶夹薄层孽砂土、粉砂，霓少量腐殪物及贝壳碎屑I2-3层淤泥质亚黠土t灰色’饱和-，流塑。偶夹亚砂土粉屡，局部分布}4_1层亚黏土夹亚砂土，n灰黄～褐黄色，硬塑，含铁锰质结核及育灰条纹，局部偶央砂礓石；4-2层亚黏土：褐黄色，软塑，含少量灰白斑纹，偶夹砂礓石，非均质。各层的土性指标如表1所示。襄1土层士性指标汇总衰层号壶厚警密度重度翟苫液限塑限ii等嚣嚣10．454-23．8024．802．7020．i516．1506427．65i7．65100014．502ii

5、05．313复合地基设计参数及静栽试验采用CFG桩进行软土处理，桩间距为I．5m，正三角形布置，CFG桩桩径0，4m，桩长12．5m，桩身混凝土强度为C15。静载试验采用把750mm的圆形板进行三桩复合地基试验，试验三桩复合地基编号及采用的垫层厚度分别为：三桩复合地基2，垫层厚度40cm；三桩复合地基3，垫层厚度60c耐j三桩复台地基4，垫层厚度20cm。试验采用的垫层材料为碎石。试验过程中通过埋设于桩顶及桩问土表面上的土压力盒记录加载过程中桩土应力的变化。4试验结果分析‘4．1桩土应力比H桩土应力毙“是指复食地基桩顶平均应力与桩间土平均应力之比，它

6、是复合地基设计的一个重要指标，也是反映复合地基工作性能的一个重要参数，其值受垫层厚度、桩土模量比等诸多因素影响。图7l为三种不问厚度垫层条件下桩土应力比随荷载的变化睦线，可以看出，随着上部荷载的增加，三桩复合2及三桩复合4的桩土应力比总体趋势是不断向递增的方向发展，但对60cm厚度垫层的三桩复合3，应力比则始终保持较稳定的水平直到破坏。图2显示了桩土各自分担的荷载随压力的发展，可见，随着荷载的增加，三桩复合2及三桩复合4的桩体分担的荷载如逐渐增加并趋于稳定，桩问土分担鼬荷载巍逐渐减小并达一稳定值，而兰桩复合3桩土所分担荷载在极限荷载糯始终槽差不大。图

7、3为试验过程中桩、土各自的应力发展越缝．可霓随着衙蔽的增加，桩、土瘟力在不断增大。分析图1、图2以及圈e，可搬得出如下结论：r：(1)由于桩土应力比逐漱增太，桩、土应力同时在增加，可觅一定厚度垫层的调整作用保证了CFG桩复合地基中桩土始终参与工作。原因在于随着上部荷载的增加．桩土模量的显著差异导致桩体将发生向垫层盼刺人变形，荷载不断向桩俸集中，同时垫层的散粒材料不断流动补偿到桩间土，使得桩间土始终与基础保持接触并分担荷载。这样随着桩顶的上刺，应力向桩顶的第中，”及d，值逐渐增加，巩逐渐减小，同时随着垫层材料的补偿．桩间土应力则逐渐变大，桩土始终作为一

8、复合地基整体参与工作。326706050妻。o巷30筵i-H2010，。-。o一-三-桩桩复A复台42l严，