水泥搅拌桩复合地基在垂直荷载作用下桩与土的受力特性分析

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1、水泥搅拌桩复合地基在垂直荷载作用下桩与土的受力特性分析张皖湘(中铁芜湖建筑设计研究院有限公司，安徽芜湖241001)摘要：通过对不同桩长和不同地层中的单桩和多桩复合地基静载荷试验以及不同荷载水平下的应力分担变化试验，并将试验结果进行对比研究，从而对垂直荷载作用下的桩和土受力特性进行了分析，其结论对水泥搅拌桩复合地基在实际工程中的设计具有一定的指导作用。关键词：水泥搅拌桩；复合地基；载荷试验；应力分担比中图分类号：TU472．36文献标识码：A文章编号：16735781(2010)04—0523—03水泥搅拌桩复合地基在附加荷载的作

2、用下，由于荷2．312"1，主要为粉土，饱和度S一75％，承载力标准值载水平和桩间土性质的变化，以及桩长、桩间距、褥垫层100kPa，其下为②层粉质黏土，可塑，承载力标准值厚度的不同，桩与土所承担的荷载比例也不相同。为220kPa。为弄清水泥搅拌桩复合地基在垂直荷载作用下该试验设计主要是测定相同桩长在不同载荷板桩与土的受力特性，通过试验进行分析。尺寸、不同桩数时，以及相同载荷板尺寸、相同桩数而桩长不同时的复合地基变形情况。试验平面布置如1试验设计图1所示。试验桩桩径50cm，水泥掺量为50kg／m。1．1试验一试验内容如表1所列(

3、所有试验均将顶部30Cm浮桩某试验场地地层自上而下为①层人工填土，厚度清除并铺设10cm厚砂石垫层)。表1试验一内容l¨l啊l目呵l青蛙：：了雾蓊寝深度05m。1Ora，2Om，30m△一压盘(b)压力盒、标点图1试验一布置图1．2试验二①层新近素填土，厚度0．6m左右，可塑状态。②层某住宅小区(6层建筑)地基土层自上而下为：淤泥质粉质黏土，厚度4m左右，软塑，承载力标准收稿日期：2010—05—12作者简介：张皖湘(1962一)，男，安徽六安人，中铁芜湖建筑设计研究院有限公司高级工程师．《工程与建设》2010年第24卷第4期52

4、3值65kPa。③层粉土，厚度3m左右，承载力标准值100kPa。其下为④层粉质黏土，软塑一可塑，承载力标准值120kPa。试验平面布置如图2所示。试验内容及有关参数见表2(所有试验均将①层填土挖除，在②层土中进行)所列。图2试验二布置图表2试验二内容2桩土受力特性分析1800当基础承受垂直荷载时，桩和桩间土都要发生沉。o0降变形。由于桩的模量比土的模量大得多，所以桩的变形比土的变形小。由于复合地基与基础之间铺垫了褥垫层(一般厚度为10～30cm)，桩可以向上刺1入，伴随着这一变化过程，垫层材料不断调整，补充到桩间土上去，以保证在

5、某一荷载水平上桩和土始终参加工作[]。／h图3是桩和土受力过程曲线。从图中可以看到，(b)图3桩顶受力时程曲线对同一等级荷载，由于褥垫层的存在，可以保证桩和图4表明，桩数与荷载板尺寸均相同时(同一土土分担的荷载基本为一常数。它不随时间变化而层条件)，桩越长，桩比土越快地分担更多的荷载。如变化。桩长为3．2rn，当P~120kPa时，桩的荷载分担比大图4、图5为桩土荷载分担比曲线。从图中可于50％，桩长2．0m时，当P~270kPa时，桩的荷载知，在试验的桩长和土质条件下，在荷载水平较低时，分担比才大于50％，桩长1．2m时，在试验

6、荷载范围土承担的荷载大于桩承担的荷载。随着荷载水平的内，桩的荷载分担比一直小于5O％(PP为桩承担的增加，桩分担的荷载逐渐增大，而土分担的荷载逐渐荷载，Ps为土承担的荷载，P为总荷载)。减小。P&Pa)桩长2．0图4试验一桩土荷载分担比524(iT程与建设》2010年第24卷第4期地基承载力后，可以用下式确定桩间土的荷载分担比△，进而可以确定桩土应力比引。△一(fSK／fsPx)×(1一)(1)其中，为桩间土天然地基承载力；fSPK为复合地基承载力；m为面积置换率，===A／A；A为桩的面积；A。为总面积。F／kl'a图5试验二桩

7、土荷载分担比3结束语从图5中发现，当复合地基荷载达100kPa时(4‘对于水泥搅拌桩复合地基，当桩较长，桩间土性桩复合地基)，土的荷载已达200kN(基本达到天然质较差，承载力较低时，在荷载达到复合地基承载力地基承载力)，随着荷载进一步增加，P增加很少，时，桩的荷载分担较大，土的荷载分担较小；而当桩较P一P曲线比较平缓。但图4的情况则有所不同，当短，桩间土性质较好、承载力较高时，则土的荷载分担P达到240kN时，桩间土达到了天然地基承载力，比较大，而桩的荷载分担比较小。但随复合地基荷载增加，P仍然继续提高。这是因为两个试验场地的土

8、层条件不同所导致的。图5试[参考文献]验场地为淤泥质土，含水量高，承载力低，水泥搅拌桩[1]丁祖武，丁传江，李瑶楠．复合地基中褥垫层的作用分析口]．合对桩间土的天然地基承载力改善不明显。而图4的肥工业大学学报(自然科学版)，1998，21(6)：1