水泥搅拌桩复合地基沉降变形控制研究_马强

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1、第2期(总第200期)华东公路No．2(TotalNo．200)2013年4月20日EASTCHINAHIGHWAYApril2013文章编号:1001－7291(2013)02－0088－04文献标识码:B水泥搅拌桩复合地基沉降变形控制研究12马强，王选仓(1.中交第四航务工程勘察设计院有限公司，广东广州510230;2.长安大学，陕西西安710054)摘要:通过深入分析水泥搅拌桩复合地基沉降计算理论，结合有限元软件，建立了水泥搅拌桩复合地基数值模型，研究了水泥搅拌桩复合地基路堤填土高度、桩间距和桩身模量等因素与沉降的

2、相关关系，推荐了水泥搅拌桩复合地基的合理间距。关键词:水泥搅拌桩;填土高度;桩间距;桩身模量;沉降水泥搅拌桩复合地基是目前常用的公路软土地基物的相互作用、复杂的边界条件、施工逐级加载、土处理方法，这种方法由于造价较低，效果良好而得到层的各向异性因素对复合地基变形的影响。广泛应用。水泥搅拌桩复合地基是利用水泥作为固化水泥搅拌桩复合地基沉降计算时，利用有限元分剂，通过特定的搅拌机械，在地基深处就地将软土和析软件建立水泥搅拌桩复合地基数值模型，将路基填固化剂强制搅拌，通过固化剂和软土间产生的一系列料、地基土和水泥搅拌桩视为弹塑

3、性材料，采用物理、化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定Drucker—Prager理想弹塑性本构模型，地基土与水泥性和一定强度的水泥加固土，从而提高地基的承载能搅拌桩直接用有限元的网格相连，中间不采用接触面力和变形模量。复合地基承载力满足设计要求，并不单元，按平面应变问题求解。模型基本假设如下:能保证地基的沉降同样满足设计要求，特别是当软土(1)路堤足够长;层较深厚时，如果沉降变形太大极易造成路面结构损(2)水泥搅拌桩桩体为弹塑性材料;坏，影响路面正常使用性能。因此，变形控制远比承(3)路基土为各向同性的连续介质，为

4、理想弹载力控制要复杂得多，即使地基承载力满足了设计要塑性体;求，复合地基的沉降变形仍需进一步控制。(4)边界条件:地基底面水平方向与竖直方向1水泥搅拌桩复合地基沉降有限元计算方法完全约束，地基两侧水平约束;有限元法是将水泥搅拌桩复合地基和路堤作为一(5)不考虑温度对路基变形的影响。个整体来分析，将其划分网格，形成离散体结构，在2水泥搅拌桩复合地基沉降计算模型参数荷载作用下计算任一时刻水泥搅拌桩复合地基各点的水泥搅拌桩复合地基沉降特性区别于天然地基，位移和应力。其中水泥搅拌桩复合地基顶面的竖向位影响沉降的因素有诸多方面，不

5、但包括路堤填土高移即为复合地基的沉降量。该方法除了可以采用非线度、软土层厚度、软土模量以及处治方法，而且还和弹性、弹塑性、粘弹—塑性等多种描述土体应力－应桩长、桩间距和桩身模量等因素有着密切的关系。根变关系的模型外，目前己能考虑到较为复杂的土体本据以往工程经验，虽然桩长对控制水泥搅拌桩复合地构关系，如一些考虑流变的粘弹—塑性模型。目前应基沉降有着重要影响，但由于桩长一般以穿透软土层用最广的是Duncan—Chang模型，该模型将复合地作为设计原则，相对桩间距和桩身模量，在实际工程基作为二维或者三维问题来考虑，可以反映侧向

6、变形中桩长为水泥搅拌桩布置方案的可确定指标，而桩间对沉降的影响。它还可以考虑了应力历史、土与结构距和桩身模量的不确定性较大，可操作性较大。*收稿日期:2013-01-092013年第2期马强，王选仓:水泥搅拌桩复合地基沉降变形控制研究—89—为了研究路堤填土高度、桩间距和桩身模量对水通过对比分析图2、图3可以得出:泥搅拌桩复合地基沉降的影响规律。应用有限元分析(1)不同路堤填土高度对水泥搅拌桩复合地基软件建立水泥搅拌桩复合地基轴对称模型，选取一半的沉降量影响较大，水泥搅拌桩复合地基的沉降量随路堤进行仿真分析。路基宽度取为

7、17.25m，路基边着路堤填土高度的增加而增大，从填高2m～4m，坡取1∶1.5，模型设置50cm的砂垫层，地基计算沉降量大概增加了一倍，从填高4m～6m，沉降量宽度为55m，地基计算深度取15m。地基模型采用增长有所降低，但也增加了大约50%。软土加固区和下卧层两层形式，水泥搅拌桩的布置方(2)产生这种沉降规律是由于路堤填土越高对式为三角形，桩长为6m，具体计算参数见表1，网地基产生的附加应力越大，在土体重力作用下，孔隙格划分和边界条件如图1所示。水压力减小，土体中的有效应力上升，土的有效应力控制了土体的压缩变形，从而

8、复合地基的沉降量增加。图3为有效应力随不同路堤填土高度变化曲线。图1网格划分与边界条件示意图图3有效应力随不同路堤填土高度变化曲线表1模型计算参数厚度压缩模量粘聚力摩擦角重度土层/mMPa泊松比kPa/°kN/m34桩间距(置换率)对水泥搅拌桩复合地基沉降影软土加固区55．00．35231519．2响分析下卧层107