水泥攪拌樁復(fù)合地基在垂直荷載作用下樁與土的受力特性分析

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1、水泥攪拌樁復(fù)合地基在垂直荷載作用下樁與土的受力特性分析張皖湘(中鐵蕪湖建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，安徽蕪湖241001)摘要：通過(guò)對(duì)不同樁長(zhǎng)和不同地層中的單樁和多樁復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)以及不同荷載水平下的應(yīng)力分擔(dān)變化試驗(yàn)，并將試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比研究，從而對(duì)垂直荷載作用下的樁和土受力特性進(jìn)行了分析，其結(jié)論對(duì)水泥攪拌樁復(fù)合地基在實(shí)際工程中的設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)作用。關(guān)鍵詞：水泥攪拌樁；復(fù)合地基；載荷試驗(yàn)；應(yīng)力分擔(dān)比中圖分類號(hào)：TU472．36文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：16735781(2010)04—0523—03水泥攪拌樁復(fù)合地基在附加荷載的作

2、用下，由于荷2．312"1，主要為粉土，飽和度S一75％，承載力標(biāo)準(zhǔn)值載水平和樁間土性質(zhì)的變化，以及樁長(zhǎng)、樁間距、褥墊層100kPa，其下為②層粉質(zhì)黏土，可塑，承載力標(biāo)準(zhǔn)值厚度的不同，樁與土所承擔(dān)的荷載比例也不相同。為220kPa。為弄清水泥攪拌樁復(fù)合地基在垂直荷載作用下該試驗(yàn)設(shè)計(jì)主要是測(cè)定相同樁長(zhǎng)在不同載荷板樁與土的受力特性，通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)行分析。尺寸、不同樁數(shù)時(shí)，以及相同載荷板尺寸、相同樁數(shù)而樁長(zhǎng)不同時(shí)的復(fù)合地基變形情況。試驗(yàn)平面布置如1試驗(yàn)設(shè)計(jì)圖1所示。試驗(yàn)樁樁徑50cm，水泥摻量為50kg／m。1．1試驗(yàn)一試驗(yàn)內(nèi)容如表1所列(

3、所有試驗(yàn)均將頂部30Cm浮樁某試驗(yàn)場(chǎng)地地層自上而下為①層人工填土，厚度清除并鋪設(shè)10cm厚砂石墊層)。表1試驗(yàn)一內(nèi)容l¨l啊l目呵l青蛙：：了霧蓊寢深度05m。1Ora，2Om，30m△一壓盤(b)壓力盒、標(biāo)點(diǎn)圖1試驗(yàn)一布置圖1．2試驗(yàn)二①層新近素填土，厚度0．6m左右，可塑狀態(tài)。②層某住宅小區(qū)(6層建筑)地基土層自上而下為：淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，厚度4m左右，軟塑，承載力標(biāo)準(zhǔn)收稿日期：2010—05—12作者簡(jiǎn)介：張皖湘(1962一)，男，安徽六安人，中鐵蕪湖建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司高級(jí)工程師．《工程與建設(shè)》2010年第24卷第4期52

4、3值65kPa。③層粉土，厚度3m左右，承載力標(biāo)準(zhǔn)值100kPa。其下為④層粉質(zhì)黏土，軟塑一可塑，承載力標(biāo)準(zhǔn)值120kPa。試驗(yàn)平面布置如圖2所示。試驗(yàn)內(nèi)容及有關(guān)參數(shù)見(jiàn)表2(所有試驗(yàn)均將①層填土挖除，在②層土中進(jìn)行)所列。圖2試驗(yàn)二布置圖表2試驗(yàn)二內(nèi)容2樁土受力特性分析1800當(dāng)基礎(chǔ)承受垂直荷載時(shí)，樁和樁間土都要發(fā)生沉。o0降變形。由于樁的模量比土的模量大得多，所以樁的變形比土的變形小。由于復(fù)合地基與基礎(chǔ)之間鋪墊了褥墊層(一般厚度為10～30cm)，樁可以向上刺1入，伴隨著這一變化過(guò)程，墊層材料不斷調(diào)整，補(bǔ)充到樁間土上去，以保證在

5、某一荷載水平上樁和土始終參加工作[]。／h圖3是樁和土受力過(guò)程曲線。從圖中可以看到，(b)圖3樁頂受力時(shí)程曲線對(duì)同一等級(jí)荷載，由于褥墊層的存在，可以保證樁和圖4表明，樁數(shù)與荷載板尺寸均相同時(shí)(同一土土分擔(dān)的荷載基本為一常數(shù)。它不隨時(shí)間變化而層條件)，樁越長(zhǎng)，樁比土越快地分擔(dān)更多的荷載。如變化。樁長(zhǎng)為3．2rn，當(dāng)P~120kPa時(shí)，樁的荷載分擔(dān)比大圖4、圖5為樁土荷載分擔(dān)比曲線。從圖中可于50％，樁長(zhǎng)2．0m時(shí)，當(dāng)P~270kPa時(shí)，樁的荷載知，在試驗(yàn)的樁長(zhǎng)和土質(zhì)條件下，在荷載水平較低時(shí)，分擔(dān)比才大于50％，樁長(zhǎng)1．2m時(shí)，在試驗(yàn)

6、荷載范圍土承擔(dān)的荷載大于樁承擔(dān)的荷載。隨著荷載水平的內(nèi)，樁的荷載分擔(dān)比一直小于5O％(PP為樁承擔(dān)的增加，樁分擔(dān)的荷載逐漸增大，而土分擔(dān)的荷載逐漸荷載，Ps為土承擔(dān)的荷載，P為總荷載)。減小。P&Pa)樁長(zhǎng)2．0圖4試驗(yàn)一樁土荷載分擔(dān)比524(iT程與建設(shè)》2010年第24卷第4期地基承載力后，可以用下式確定樁間土的荷載分擔(dān)比△，進(jìn)而可以確定樁土應(yīng)力比引?！饕?fSK／fsPx)×(1一)(1)其中，為樁間土天然地基承載力；fSPK為復(fù)合地基承載力；m為面積置換率，===A／A；A為樁的面積；A。為總面積。F／kl'a圖5試驗(yàn)二樁

7、土荷載分擔(dān)比3結(jié)束語(yǔ)從圖5中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)復(fù)合地基荷載達(dá)100kPa時(shí)(4‘對(duì)于水泥攪拌樁復(fù)合地基，當(dāng)樁較長(zhǎng)，樁間土性樁復(fù)合地基)，土的荷載已達(dá)200kN(基本達(dá)到天然質(zhì)較差，承載力較低時(shí)，在荷載達(dá)到復(fù)合地基承載力地基承載力)，隨著荷載進(jìn)一步增加，P增加很少，時(shí)，樁的荷載分擔(dān)較大，土的荷載分擔(dān)較?。欢?dāng)樁較P一P曲線比較平緩。但圖4的情況則有所不同，當(dāng)短，樁間土性質(zhì)較好、承載力較高時(shí)，則土的荷載分擔(dān)P達(dá)到240kN時(shí)，樁間土達(dá)到了天然地基承載力，比較大，而樁的荷載分擔(dān)比較小。但隨復(fù)合地基荷載增加，P仍然繼續(xù)提高。這是因?yàn)閮蓚€(gè)試驗(yàn)場(chǎng)地的土

8、層條件不同所導(dǎo)致的。圖5試[參考文獻(xiàn)]驗(yàn)場(chǎng)地為淤泥質(zhì)土，含水量高，承載力低，水泥攪拌樁[1]丁祖武，丁傳江，李瑤楠．復(fù)合地基中褥墊層的作用分析口]．合對(duì)樁間土的天然地基承載力改善不明顯。而圖4的肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，1998，21(6)：1