水泥搅拌桩复合地基加固性能研究

水泥搅拌桩复合地基加固性能研究

陈东升

黑龙江省宝泉岭农场建设科

摘要：现代建筑施工活动在获得了科学施工手段的强力支持下，不仅仅整体建设效率大幅提升，同时各个部分的质量也得以保障。在基础土建施工环节中，整体施工节奏被加快，施工者面临的地基施工环境出现了变化，土建工人不仅需要在正常的施工环境中完成地基建设任务，还要应对软土环境等特殊的土建施工环境，软化的土质环境会影响地基以及桩基系统的稳定性。土建施工单位可以运用水泥搅拌桩施工工艺，解析加固复合式地基的施工方法。

关键词：水泥搅拌桩；复合地基；加固性能

在特殊的土质环境中建设复合型地基时，施工者需要对施工环境给地基带去的影响加以总结，进一步优化土建施工工作方案。在加固地基时需要对地基的实际性能进行考察，应用具有针对性的施工手段来使桩基系统具有更强的稳定性。水泥搅拌桩在我国的土建施工活动中出现的时间相对比较早，逐步发展成熟，可以帮助土建施工团队应对各种土质问题，帮助控制基础沉降量。本文根据复合式地基建设需求，解析通过水泥搅拌桩技术来加固地基的施工应用效果。

1工程施工情况分析

某工程在基础施工环节遇到了来自于土壤环境中的施工问题，在基础土建施工环节，发现土壤为软土，强度与硬度均比较差，上部建筑的整体荷载量相对比较大，土层难以承担，地基施工活动也无法顺利开设，为了保障上层建筑的施工安全与稳定，需要对基础部分进行加固，施工者在完成勘探工作后，选用水泥搅拌施工工艺来处理地基过于软化的问题，桩的长度是13m，桩距分别为1.85m与1.8m，桩体的分布状态为正方形，桩体的实际置换率主要是14.5%。

尽管水泥搅拌桩施工工艺已经呈现出了技术应用优势，但是在实际的土建工作中，发现桩径的尺寸过小，而桩距过大，基于这方面的土建问题，施工不确定性也比较强。因此技术人员需结合此次工程所处的施工环境与现有的工程数据对最终的施工效果加以本评测，进而给施工方案提供可靠的改进建议。

2工程试验活动

在对水泥搅拌桩施工应用情况进行综合评定时，需要设计多个试验点，试验点的数量为14个，除了对地基稳定性进行测试外，还需测定静荷载情况，在这些试验点中，桩体数量为17根，主要有双桩与单桩两种。试验期间，还需考察应力分布情况，在桩土应力测定环节中，需对多种不同形式的地基展开考察。在试验过程中，需正确应用压力盒，将压力盒埋设到荷载板不同的砂子与碎石中。

3加固效果分析

在采用上述方法对复合地基的变形能力与负荷能力进行分析后，我们对所得数据进行了分析研究，并对其加固性能进行了相应的评价，具体研究分析结果如下所示：

3.1地基变形情况评测

复合型地基虽然具有较强的稳定性，但是同时其构成系统相对复杂，在对地基相关数据进行分析之后，发现经过加固的地基的实际荷载承受力被提升，已经基本达到了设计要求，变形幅度过大的情况也被消除，在桩距被拉大之后，复合地基的施工应用优势得以凸显，桩间应力之间不会出现相互干扰的情况，桩体侧部的摩阻力可发挥作用，桩体长度0.7m，桩体部件的侧部面积也随之增加，同时侧部摩阻力强度得以提升，地基系统还形成了复合式垫层，承载力也因此而被增强。

经对各桩号在设计荷载下和最后一级荷载下所对应的沉降值进行分析，可以看出：当作用荷载为设计荷载时，不管是单桩、双桩复合地基还是单桩试验，其对应的沉降值为2-12mm，沉降值很小，这与工程竣工以后的实测沉降值10mm相差不大，而在最后一级荷载作用下，其对应的沉降值却增大很多，为10-36.76mm。分析其原因主要是在设计桩距较小复合地基时，通过单桩承载力控制其加固区深度，需要相当桩长和较多桩数提供侧摩阻力来满足其复合地基承载力的要求。因而往往桩长超过了“临界桩长”，桩数又超过了合理布桩间距所需数量，这样群桩夹土形成类似实体基础。此时则会产生严重的“群桩效应”，沉降值必然较大。

我们通过“数值仿真分析”的思路与方法，全面模拟复合地基中群桩相互作用机理的研究表明，复合地基的桩距对桩侧摩阻力分布有一定的影响，当桩距由2d增大到4d时，桩身下部的侧摩阻力的发挥逐渐增大。这是因为当桩距较小时，群桩中相邻桩体的相互影响是不均匀的。对群桩中一根桩而言，在该桩承受荷载时会使应力向周围扩散而产生“群桩效应”；同时还可以看出，桩间土体在扩散应力作用下会产生向下的变形。从而在相邻桩体大部分桩段上产生负摩阻力。导致桩侧的摩阻力在相邻桩的影响下有所削弱。对桩距较小的复合地基，其桩身上部的负摩阻力较大。削弱作用也会增大。

桩距拉大后，桩间土中的应力不会出现相互叠加的现象，桩间应力互不干扰。桩侧的摩阻力可以得到充分的发挥，同时可以使复合地基的加固区形成较为坚实的“加筋复合垫层”。使应力很快随深度衰减，形成了上硬下软双层地基扩散应力，因此，在桩端以下的应力分布会因扩散现象显著而衰减很快，从而使得大桩距复合地基的沉降量大大减少。

3.2荷载分配情况评测

荷载板下桩土应力测试时，试验读数随各级加载同时进行，桩土应力比计算时，对每一级荷载下桩应力读数平均值进行计算。试验结果表明，整个加载期间的桩土平均应力比为8.76，整个卸荷期间的桩土平均应力比为9.57。这说明复合地基承载时，桩与土体较合理地承担上部的荷载。

通过数值模拟分析可知，复合地基搅拌桩间距对复合地基的影响首先在于其桩顶的荷载的分配。当桩距越大时，桩体所需要承担的荷载也就越大，但其影响幅度受到桩体模量的影响。桩体模量越大，桩体所承担荷载会随着桩距的增加而大幅度的提高，但桩土应力比的增加在搅拌桩复合地基中变化幅度却有一定范围，一般在4―18之间变化。这与本项目搅拌桩复合地基静荷载试验实测的桩土应力比6―13.5非常吻合。由此说明复合地基桩距加大后。桩土几乎同步分担荷载。

当结构系统的外部荷载数值增加之后，桩土应力也随之增强，当荷载数值已经达到一定的高度之后，桩土应力不会继续增加，反而会逐步减少，土壤与桩体之间的刚度差异相对比较大，当荷载水平被提升之后，桩土应力比值并不会保持不变，而是会频繁出现变动，在外荷作用的影响之下，桩体变形情况可以被控制，如果土体的实际变形程度相对较大，要使桩体与土体保持一致，就必须要将荷载集中到桩体体系中，将变形问题解决，在荷载的影响之下，桩间土可直接参与到地基加固活动中，桩土应力比值也在加载的影响下逐步缩减，即使整体荷载水平比较低，复合地基也不会形成稳固度不足的情况。

4结束语

水泥搅拌桩技术的实际施工应用效果突出，这种土建施工技术不仅可被应用到现代房屋建设过程中，在桥梁以及公路等交通工程系统施工中可发挥出作用，施工方需要采买大量的水泥材料，将其当做固化剂应用，将水泥直接喷射到土体之中后，利用搅拌桩机对其进行搅拌，软化的土体与水泥之间会形成化学以及物理等多种反应，软质土壤随之出现硬化的情况，地基的强度逐渐增强。本文对该地基处理技术的应用效果加以分析，进一步强调了采用水泥搅拌桩施工工艺的必要性。

参考文献：

[1]宋铁林.(2018).水泥搅拌桩复合地基加固性能研究.科学技术创新(5).

[2]王小健.(2017).双向水泥土搅拌桩加固复合地基边坡稳定性研究.珠江水运(19),80-84.

[3]孙明.(2017).水泥搅拌桩复合地基现场试验研究.城市道桥与防洪(5),259-262.