水泥搅拌桩复合地基加固性能研究张阳

水泥搅拌桩复合地基加固性能研究张阳

张阳

关键词：水泥搅拌桩；复合地基；加固性能；桩基施工

水泥搅拌桩的施工系统日趋成熟，在桩基施工实践活动中，施工者可根据技术应用需要，完善桩基系统，强化地基系统，加固建筑的桩基，减少软土地基给建筑土建工程的负面影响。在当前的建筑施工环境中，水泥搅拌桩能够帮助将地基系统的负荷能力提升，控制沉降问题，根据复合地基加固施工需求，探讨应用水泥搅拌桩以及新型地基的加固性能。

1施工概况

在某建筑工程的基础施工中，由于地基为软土质层，不能直接承受建筑的整体荷载，因此必须要对其进行加固处理。在经过设计人员的实地勘察后，决定采用水泥搅拌桩的桩基施工方法进行地基加固。在本工程中，水泥搅拌桩的桩径大约为0.7m，桩长为12m，桩距为1.8m与1.85m，所有的桩体都呈现出正方形的分布状态，要求桩体的置换率要在14.5%。但是在采用该施工设计方案时，面临着一个难题，就是该水泥搅拌桩组的桩距大于桩径的两倍，这与传统的桩距小于两倍桩径的施工不同，加大了施工难度，且没有与之相类似的施工案例，其设计施工效果很难预测。为此，我们决定对其地基加固处理效果和性能进行研究试验，并对其进行相应的评价，明确其荷载承受力、变形程度、沉降大小以及桩土的应力分布等相关参数，以更好的改进施工设计方案，使用水泥搅拌桩复合地基施工技术方法的加固性能更加良好。

2加固性能分析

2.1复合地基变形性状分析

在对所测得的试验数据进行分析后，我们得出了在该水泥搅拌桩的复合地基加固处理作用下，地基的荷载承受力达到了设计要求，其变形性也可以控制在建筑的最大变形范围。这是因为桩距拉大以后，复合地基的桩间应力互不干扰，桩侧摩阻力能够得到充分的发挥。桩长12m，在“临界桩长”范围内，有利于桩侧摩阻力的较好发挥。原来设计的桩径取为0.6m，修改后为0.7m，桩的侧面积由22.6m2增加到26.4m2，提高了侧摩阻力，形成较坚实的加筋复合垫层，故承载力能得到较好的发挥。

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”。

2.2复合地基桩土荷载分配情况分析

技术人员针对荷载板下桩土展开应力测试活动，加载工程试验读数模，计算桩土应力数值，针对每一级荷载的实际下桩实际应力数值进行后续计算。卸荷过程中的桩土应力比数值为9.42，加载过程中的桩土平均应力比数值为8.65。土体与桩系统能够稳定地承担上部荷载。

模拟数值分析之后，可以把控桩土荷载与复合地基之间的联系，调整复合地基搅拌桩之间的距离时，桩顶荷载分配情况将受到影响。桩距越大，桩体实际承担的荷载也随之增加，在这一过程中，桩体模量会影响到荷载增加的幅度。桩体模量增加之后，桩距数值增大，桩体也必须承担更大的荷载，桩土的真实应力比虽然也会因受到影响而增加，但是其变化幅度范围固定，这一变化特点符合桩土应力比设置要求。因此也可以了解到复合式地基桩体之间的距离延长后，桩土可直接承担相应的荷载，土体具有的潜力也可被调动。

桩土外部的荷载数值加大之后，桩土应力比也在不断地增加，荷载增加到一定的程度后，桩土应力比数值的变化逐渐减缓，形成这种桩土变化现象的原因如下：土与桩之间具有比较大的刚度差异，荷载水平提升之后，桩土应力比数值随之产生变化，这种变化具有连续性的特点，桩土之间存在比较大的模量差异，施工人员应当针对地基变形的问题进行积极地协调工作。在一定的外荷条件下，桩体不会形成过于严重的变形现象，土体的变形情况更严重，如果想要协调两种变形现象，应当尝试向桩体部位集中荷载，缩减变形差异，桩间土在一定的荷载作用下，也融入到加固复合式地基的工作中，达到一定程度的加载目标后，桩土应力比数值缩减，荷载水平偏低的条件下，复合地基可达到相对理想的稳定状态，不会轻易形成裂缝等地基缺陷，工程建设人员可获取更突出的地基加固成果，地基系统也可安全地支撑上部结构物。

3结束语

加固复合式地基时，需要在展开加固处理工作之后，确认地基系统的实际强度，本文选择使用的水泥搅拌桩工艺手段非常适合被运用到复杂的地基施工环境中，地基系统在变形以及整体荷载方面的要求均得以满足，桩土之间也保持着合理的荷载分布，桩土可形成更强的共同承载能力，加固之后的地基能够保持更强的受力性能。

参考文献：

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

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