水泥土搅拌桩复合地基沉降计算方法探讨（专业文章）

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1、水泥土搅拌桩复合地基沉降计算方法探讨摘要：水泥土搅拌桩是用于加固饱和软粘土、砂土、饱和黄土地基等的一种有效方法，它通常用水泥作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械在地基深部将软土和固化剂强制搅和，使软土硬结而提高地基强度，此法由于其良好的经济效益和社会效益正得到广泛的应用，但最近有关水泥土搅拌桩工程的事故接二连三发生，说明水泥土搅拌桩复合地基沉降计算存在一定自身局限性。本文主要结合本人从事水泥土搅拌桩的一些经验，针对水泥土搅拌桩复合地基一些常用的沉降计算方法进行了探讨。1、水泥土搅拌桩发展现状水泥土搅拌桩源于美国，20世纪50年代引入日本，我国从1977年开始

2、引进此技术，并已广泛用于地基加固、边坡支护、防渗等工程中【1】。我国由铁道部第四勘测设计院于1983年用DPP—100型汽车钻改装成国内第一台分体喷射搅拌机，并使用石灰作为固化剂，应用于铁路涵洞加固。1986年开始使用水泥作为固化剂，应用于房屋建筑的软土地基加固。1987年铁四院和上海探矿机械厂制成GPP—5型步履式粉喷机，成桩直径500mm，加固深度12.5m。此后，该厂又生产出GPP—7型步履式粉喷机，成桩直径500mm，加固深度18m。当前国内粉喷机的成桩直径一般在之间，成孔深度可达18m【2】。2、三种沉降计算方法分析2.1实体深基础法实体深基础法

3、是许多复合地基计算沉降常用的一种方法。此种方法是将复合土层看成一假想实体，复合地基沉降量S包括加固区土层压缩量S1和下卧土层压缩量S2两部分。即其计算式为：（2.1）（2.2）（2.3）（2.4）式中：为复合地基承载力标准值（KPa）为桩间天然地基土承载力标准值（KPa）n为下卧层土层分层数、为加固区顶面、底面平均附加应力（KPa）为水泥土桩长m’为桩群底面以上水泥土平均容重（）为假想实体底面压力（KPa）为地基加固区面积（m2）、别为假象实体底面积和侧面积（m2）为假想实体自重(KN)为假想实体基础侧壁上的平均摩擦力（KN）、分别为桩土复合模量、桩间土压

4、缩模量。有关文献和大量的工程实践表明：采用实体深基础法计算得到的沉降量远大于实际沉降量，究其原因，笔者认为主要存在以下几方面的原因：（1）加固区整体复合模量计算式是在某些特定理想条件下导出的，即：复合地基上的基础无限大，且基础相对刚性；桩端落在坚硬的土层上，且没有向下的刺入变形；桩长是无限的，而未考虑桩和桩间土的相互作用。（2）为桩间天然地基土承载力标准值，没有考虑桩体对于桩间土的挤密作用，使得的取值偏小，从而增大了假想实体底面压力偏大，采用式（2.1）算的S值偏大。（3）临界桩长（Lc）未引入水泥土搅拌桩复合地基计算当中。水泥土搅拌桩在荷载作用下，桩体的

5、压缩应变由上而下逐渐减小，桩与四周土体之间的相对位移也由上而下逐渐减小，桩侧阻力也是自上而下逐渐减小，桩侧阻力的发挥远早于桩端阻力的发挥，桩身变形和桩侧摩阻力主要发生在临界桩长范围内，而临界桩长以下的桩体压缩变形近似为零。（4）的计算准确与否直接影响到沉降计算的准确性。在实际工程中，有人把看作是作用在基础底面的附加应力，这种看法是不正确的。因为由于加固层的应力扩散作用，使桩端的附加应力不等于（一般小于）基础底面的附加应力，应力扩散角应取多大也没有明确的规定。2.2复合模量法此方法也是规范推荐的一种方法，复合模量法与实体深基础法相比较考虑到搅拌桩的改良作用，

6、用加固土层的桩土复合模量代替天然地基土的变形模量，加固区土层的复合模量不采用实体深基础法的整体计算，而根据土层的不同，分层计算。从而分层计算出加固区各土层的沉降量。即：（2.5）（2.6）式中：为第i层复合土层的附加应力（KPa）为面积置换率搅拌桩的压缩模量，可取（100~200）（KPa）第i层桩间土的压缩模量（KPa）第i层土的厚度（m）搅拌桩复合土层的压缩模量（KPa）复合模量法计算沉降比实体深基础法更合理一些，这种计算方法受人为因素影响较小。由于采用的是加固土层分层计算，更贴近实际的沉降量。但是，此方法也存在不少缺点，主要表现在以下几个方面：（1）

7、它在加固区的附加应力仍取天然地基中的值，事实上，地基中的附加应力是将地基视为半空间无限体"弹性体"均质体而得出的，但水泥土搅拌桩并非均质体。故其复合地基中的附加应力不等同于天然地基。（1）（2）仍然没有考虑临界桩长的问题，使得计算的沉降值与实际沉降有差别。2.3三层模量法三层模量法笔者认为较为科学的一种计算方法，其计算模型如下图一，此种方法把沉降分为三个部分：（1）临界桩长部分，桩身压缩大，其压缩量为；（2）临界桩长以外部分，由于其受到荷载作用很小，可认为桩身不被压缩。沉降量接近为零；（3）下卧层部分压缩量。将上述三部分的压缩量叠加之和即为总沉降量。计算公

8、式如下：（2.7）式中：、、分别为临界桩长深度内土层的分层数、临界