砼芯水泥土搅拌桩复合地基承载力试验研究6900字

1、砼芯水泥土搅拌桩复合地基承载力试验研究6900字 摘要：针对砼芯水泥土搅拌桩处理深沉软土地基的工程实例，根据现场复合地基载荷试验结果，研究了砼芯水泥土搅拌桩复合地基的荷载传递规律、侧摩阻力分布特点和桩土应力比。测试结果说明：复合地基的上部荷载主要由砼芯承当，随着荷载的增加由砼芯水泥土搅拌桩外壳桩周土体扩散;施工过程中砼芯挤入改进了搅拌桩与土体间的接触性质，使得搅拌桩外壳与土体间的侧摩阻力要远大于标准推荐的水泥搅拌桩侧摩阻力计算值;砼芯与搅拌桩外壳之间接触严密，保证了荷载的向外地有效扩散;复合地基中桩土共同受力，可以同步发挥承载力。最后提出了砼芯水泥搅拌桩复合地基承载力计算方法。 毕业关键词：砼

2、芯水泥搅拌桩;复合地基;荷载传递;承载力AnalysisofLoadTestofconcrete-coredDCMpilepositegroundZhaoWen-zhengNanjingQualitySupervisionStationofTransportationEngineering，Nanjing210008，ChinaAbstract：Theloadtransfermechanism，characterofsidefrictiondistributionandpile-soilstressratioofpositegroundwithconcrete-coredDCMpilewere

3、researchedbyloadtestaccordingtotheengineeringexamplefordeepsoftsoilreinforcedbyconcrete-coredDCMpile.Theresultsindicatethattheupperloadisbornemainlybyconcrete-coredandtransferthroughconcrete-coredDCMpilesoilwiththeloadincreasing.Notonlythebearingcapacityofsurroundingsoilbutalsothesidefrictionareimpr

4、ovedwiththeinsertionofconcrete-cored.Theloadtransfercanbeguaranteedbythehighsidefrictionbetweentheconcrete-coredandDCMpile.Thebearingcapacityofsurroundingsoilandconcrete-coredDCMpileisplayedatthesametime.Finally，thecalculationformulaofbearingcapacityofpositegroundwithconcrete-coredDCMpileisproposed.

5、Keywords：concrete-coredDCMpile;positeground;loadtransfer;bearingcapacity引言 随着我国高等级公路、铁路以及机场的大力建立，解决软土承载力缺乏以及沉降过大的问题非常紧迫。在各种地基处理技术中，复合地基以其工艺简单、施工方便、加固效果好等优势，在地基处理中得到了广泛应用1。在形成复合地基的各种桩型中：水泥土搅拌桩的桩身材料强度低，到达承载力极限时一般在桩身上部发生破坏，沉降量也可观2;而现浇薄壁管桩3以及广泛使用的灌注桩4，在到达极限荷载时桩周土体首先发生剪切破坏，而此时桩体强度还远远没有发挥，造成材料浪费。 砼芯水泥搅拌桩采

6、用高弹模的预制砼芯作为受力核心，大外表积的水泥土搅拌桩外壳提供侧摩阻力，结合了刚性桩和柔性桩的优点，可以提供较高的承载力并有效减少沉降5。董平5-6等根据现场试验和有限元模拟，分析了砼芯水泥搅拌桩的荷载传递规律，并将单桩破坏形式分为砼芯压裂和桩周土体剪切破坏两种，提出了相应的计算公式。陈颖辉等7根据静载试验研究了含芯率和芯长比对承载力的影响，将单桩破坏分为渐进型和急进型两种类型，并提出了相应的单桩承载力计算公式。丁永君等8通过单桩静载试验发现，砼芯水泥搅拌桩的侧摩阻力要远大于水泥搅拌桩和钻孔灌注桩，有利于单桩承载力的进步。 现有的关于砼芯水泥搅拌桩的研究资料主要集中在单桩承载力方面，对于砼芯水

7、泥搅拌桩复合地基承载性质研究较少，对其承载力机理的认识并不清楚。本文结合复合地基静载试验，进展了砼芯荷载传递规律、侧摩阻力分布特点以及桩土应力比测试。最后给出了砼芯水泥搅拌桩复合地基承载力计算公式。1.工程概况 某绕城公路沿线穿越深沉软土分布段，在里程桩号K9+260K9+310段路基中心处打设三根试验桩。其主要地层分述如下：01.6m：粘土，灰黄色，湿，可塑，含铁锰质结核及其浸染，杂蓝灰色条纹。1.63.1m：粉质粘土，灰色，湿，可塑。3.15.9m：粉质粘土，灰色，湿，流塑，混粉土，含云母碎片。5.912.7m：淤泥质粘土，灰色，湿，流塑，含腐殖质和泥质结核，粒径2-3cm。12.719.

8、9m：粘土，灰色，湿，软塑，含腐殖质。19.923.6m：粉质粘土，灰色，湿，可塑，土质均匀。 试验区域土层物理力学性质如表1所示。2.试验设计2.1试验目的 1确定砼芯水泥土搅拌桩单桩复合地基的竖向抗压极限承载力，研究承载力形成机理。 2确定不同荷载程度下地表土体、搅拌桩外壳与芯桩的荷载分布规，研究砼芯水泥土搅拌桩的沉降控制机理。3研究砼芯水泥土搅拌桩单桩复合地基竖向荷载传递规律。2.2试验区域布置 试验采用边长1.4m的正方形混凝土荷载板，水泥搅拌桩直径500mm，桩长20m，水泥掺量为15%。砼芯为桩径200mm的预制方桩，桩长9m，采用414配筋和C30水泥。共设置3组试验桩，各试桩区

9、的仪器埋设方法和数量一样。以A试桩为例，如图1所示：1搅拌桩和桩周土外表各对称埋设两个土压力盒AT1AT4，进展土压力和搅拌桩应力测试。2砼芯内采用串联式预埋钢筋计AE1AE18，埋设深度为0m、1.6m、3.1m、5.9m、7m以及9m，图2所示，进展砼芯应力测试。在0m、7m以及9m，每个深度对称埋设两个钢筋应力计，取其平均值作为最终读数。而1.5m、3.1m和5.9m属于土层交界面，为防止数据突变，界面上下共埋设四个钢筋计，同样取其平均值作为此深度处的轴力值。2.3试验方法 单桩复合地基静载试验步骤按?建筑地基处理技术标准?JGJ79-2002附录A?复合地基载荷试验要点?进展。复合地基

10、静载试验采用慢速维持荷载法。加载等级可分为8-12级。每加一级荷载前后均应各读记承压板沉降量一次，以后每半小时读记一次，当一小时内沉降量小于0.1mm时，即可加下一级荷载。3.试验数据分析3.1荷载-沉降分布特征 图3为三组含试桩复合地基的Q-S曲线，在整个加载过程中，复合地基沉降随荷载增大而开展平稳，对沉降控制效果明显。由表2可以看出，到达设计荷载时，沉降仅为4mm左右，小于桩直径的1%，说明高弹模砼芯的插入对沉降控制效果十清楚显。3.2荷载传递规律 图4为试桩A的砼芯轴力在不同加荷等级下随深度的变化图。如下图，随着深度增加，轴力呈直线状递减。这说明在刚性根底下，复合地基的上部荷载仍然主要由

11、砼芯承当，并随着荷载的增加由砼芯水泥土搅拌桩外壳土体进展扩散，这与单桩静载试验的砼芯荷载传递规律是一样的5-8。将相邻两个测点间作为一个桩段计算侧摩阻力，以每个计算桩段的平均侧摩阻力作为该桩段中点的侧摩阻力值，将相邻桩段中点的侧摩阻力顺次连接9，换算得出砼芯与水泥土搅拌桩外壳之间的侧摩阻力如图5所示。侧摩阻力分布规律比拟复杂，这与地基处理后各地层的水泥土强度不同有关。砼芯顶端侧摩阻力发挥最快，说明顶端桩体首先到达塑性，随着荷载的增加，塑性区扩展从而导致复合地基破坏。由图5还可看出，水泥土搅拌桩外壳对砼芯的侧摩阻力远大于原状软土的极限侧摩阻力，这有效保证了砼芯应力向外地有效扩散，使得砼芯和水泥土

12、外壳之间不会发生相对刺入而破坏。根据砼芯与水泥土搅拌桩的侧摩阻力，忽略水泥土的轴向力8，可以换算出水泥土搅拌桩与桩周土间的侧摩阻力：式中：qs为砼芯与搅拌桩外壳间的侧摩阻力;q为搅拌桩外壳与土体间的侧摩阻力;U砼芯和U搅拌桩分别为砼芯和搅拌桩外壳的周长。图6为三根试桩到达表2所统计的复合地基承载力特征值时桩土之间的侧摩阻力沿深度分布图。如下图，由于砼芯的插入，改进了搅拌桩外壳与桩周土的接触性质，桩土界面的侧摩阻力大于标准推荐的普通水泥土搅拌桩的侧摩阻力特征值10。在进展砼芯水泥土搅拌桩复合地基承载力特征值计算时，砼芯插入范围内桩土间的侧摩阻力特征值可根据试验结果取以下建议值：粘性土2530kP

13、a，粉性土2025kPa，淤泥质土1520kPa，淤泥土1015kPa。3.3荷载分布规律 砼芯水泥土搅拌桩桩体由砼芯和水泥土搅拌桩两局部组成，将砼芯水泥土搅拌桩的整体平均应力与桩周土应力的比值定义为桩土应力比：式中：砼，搅拌桩以及桩周土分别为砼芯，水泥土搅拌桩外壳以及桩周土的竖向应力。S砼和S搅拌桩分别为砼芯和水泥土搅拌桩的截面积。如图7所示，在加荷程度初期，桩土应力比随着荷载程度的增加而增加，峰值能到达75105，桩体是主要承载体。当超过峰值以后，随着荷载程度的增加，桩土应力比逐渐减小，最后稳定在20左右，桩体和桩周土协调受力，有效发挥了复合地基各局部的承载力。天然地基承载力为120kPa

14、，复合地基施工完成后对桩周土进展了三组静力触探试验，得到土体平均承载力为143kPa，桩周土体承载力进步系数为1.19。当到达复合地基承载力特征值时，三根试桩桩周土体的竖向应力分别为50kPa，36kPa和39kPa，相对于处理后的天然地基承载力，承载力发挥系数分别为0.35，0.25和0.27。图8为三组砼芯水泥搅拌桩复合地基静载试验的地表荷载分担比随加载量的变化规律。如下图，随着加载量的增加，砼芯所承当荷载比例逐渐减小，桩周土体承当荷载比例逐渐增大，说明随着加载量的增加，桩土共同发挥承载作用，越来越显现出复合地基的特性。但整个加载过程中，砼芯所承当的荷载仍然是最大的，砼芯是主要的承载受力局

15、部。搅拌桩外壳在整个加载过程的荷载分担比例根本没有变化，搅拌桩在整个桩土体系中并不是承当竖向荷载的主要局部，而是通过大外表积提供足够的竖向摩擦力。5.结语 根据现场施工期监测以及单桩复合地基静载试验，研究了砼芯水泥搅拌桩复合地基的承载特性以及承载力机理，并提出了砼芯水泥搅拌桩复合地基的承载力计算方法，主要结论如下： 1砼芯水泥土搅拌桩能有效控制沉降，在到达设计荷载时沉降不到桩径的1%。在刚性根底下，复合地基的上部荷载仍然主要由砼芯承当，并随着荷载的增加由砼芯水泥土搅拌桩外壳土体进展扩散。 2承载力机理为：施工过程中砼芯挤入进步了桩周土体的天然承载力，改进了搅拌桩与土体间的接触性质，使得搅拌桩外

16、壳与土体间的侧摩阻力要远大于标准推荐的水泥搅拌桩侧摩阻力计算值;砼芯与搅拌桩外壳之间接触严密，保证了荷载的向外地有效扩散;复合地基中桩土共同受力，可以同步发挥各自的承载力。参考文献 1闻世强、陈育民、丁选明，左威龙路堤下浆固碎石桩复合地基现场试验研究J.岩土力学，2022，315：1559-1563.WENShi-qiang，CHENYu-min，DINGXuan-ming，ZUOWei-longApplicationofgroutedgravelpileinsoftsubgradeimprovementofexpresswayJ，RockandSoilMechanics，2022，315：1

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