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1、預(yù)制樁-水泥攪拌樁在軟基中應(yīng)用探討王智 某地下蓄水池工程，場地巖土主要工程特性指標(biāo)如表1。地基采用水泥土攪拌樁復(fù)合地基，樁徑Φ500，樁長15.0m，按1000×1000mm縱橫雙向均勻布置，設(shè)計(jì)單樁豎向承載力標(biāo)準(zhǔn)值不小于150kN，單樁復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值不小于180kPa；施工后抽檢4根樁進(jìn)行載荷試驗(yàn)，水泥土攪拌樁單樁或單樁復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值均未達(dá)到設(shè)計(jì)要求。表1場地的巖土主要工程特性指標(biāo)土名fk/kPaEs/MPaqs/kPaqp/kPa①回填土903.512?②淤泥451.06?③粘土1554.520700④粘土混砂礫
2、石1806.5251100 采用預(yù)制鋼筋砼樁加固，樁身截面200×200㎜，砼強(qiáng)度C30，主筋4ф16，箍筋φ6@200；樁長16m，分四段澆制，底段帶樁靴。樁段間用焊接法接樁(或硫磺膠泥)；布樁采用每4根水泥土攪拌樁間插入1根預(yù)制樁，形成復(fù)合地基；在樁頂鋪設(shè)一層厚為200mm的天然級配碎石墊層，改良地基中樁土荷載分配，充分發(fā)揮地基土的承載力。施工完畢后，選擇4組復(fù)合地基進(jìn)行靜荷載試驗(yàn)；結(jié)果見圖1，試驗(yàn)得到的復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值均大于200kPa。(a)水泥土攪拌樁Q～S曲線(b)預(yù)制樁＋水泥土攪拌樁Q～S曲線圖1復(fù)合地基靜載試
3、驗(yàn)曲線圖復(fù)合地基作用原理 由預(yù)制樁、水泥土攪拌樁和樁間土組成的復(fù)合地基，其作用原理主要從以下幾個(gè)方面考慮： 1、4當(dāng)豎向荷載施加于樁頂時(shí)，樁身的上部受到壓縮發(fā)生相對于土的向下位移，樁周土在樁側(cè)界面上形成向上的摩阻力；荷載沿樁身向下傳遞過程中不斷克服摩阻力并通過它向土中擴(kuò)散，因而樁身的軸力隨著深度加深而逐漸減小，在樁端處與樁底反力相平衡；與此同時(shí)，樁端持力層在樁端壓力作用下產(chǎn)生壓縮，使樁身下沉，樁與樁間土的相對位移又進(jìn)一步加大摩阻力。隨著樁頂荷載的逐漸增加，上述過程周而復(fù)始地進(jìn)行，直到變形穩(wěn)定為止。由于樁身壓縮量的累積，上部樁身
4、位移總是大于下部，因此上部摩阻力總是先于下部發(fā)揮，樁側(cè)摩阻力達(dá)到極限后就保持不變，繼續(xù)增加的荷載就完全由樁端持力層承受，當(dāng)樁底荷載達(dá)到樁端持力層的極限承載力時(shí)，樁便發(fā)生急劇地、不停滯地下沉而破壞。因此，增強(qiáng)樁身上部樁側(cè)土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，對提高樁的承載力、改善樁的變形特性具有現(xiàn)實(shí)意義?！ ?、水泥土攪拌樁加固軟土地基改善軟土的固結(jié)特性。通常水泥土的壓縮曲線表現(xiàn)出明顯的超固結(jié)特性，可近似地認(rèn)為水泥土樁體不存在固結(jié)現(xiàn)象，而只有彈性的樁身壓縮。水泥土攪拌樁加固深厚軟土地基一般不會貫穿整個(gè)軟土層，由此形成的加固層和下臥層軟土的固結(jié)特性仍可用雙層
5、地基一維固結(jié)理論來分析。從固結(jié)機(jī)理來看，加固層滲透性極低的水泥土攪拌樁（根據(jù)已有資料記載比原狀土低3～4個(gè)數(shù)量級）設(shè)置減小下臥層軟土的排水固結(jié)；同時(shí)加固層豎向附加應(yīng)力向水泥土攪拌樁集中而使樁間土所受應(yīng)力大大減小，孔隙壓力也大為降低，因此在下臥層軟土和加固層樁間土之間形成較大的孔隙壓力差，加快下臥層軟土的固結(jié)。同時(shí)水泥土攪拌樁改善天然軟土的性質(zhì)。流塑態(tài)軟粘土拌入固化劑后形成的加固土呈堅(jiān)硬狀態(tài)。粘聚力和內(nèi)摩擦角較原狀土增加，其抗壓、抗剪強(qiáng)度、變形模量等指標(biāo)分別比天然軟土提高數(shù)十倍至數(shù)百倍?！ ?、樁、土復(fù)合構(gòu)成的地基形成了平面及豎向合
6、適的剛度級配梯度和三維共同工作的應(yīng)力狀態(tài)，達(dá)到對天然地基承載力的有效補(bǔ)強(qiáng)，滿足設(shè)計(jì)要求，減少地基的沉降。4、長剛性樁、短水泥土攪拌樁的布置，形成三層地基剛度，符合天然地基土層淺弱深強(qiáng)的規(guī)律以及地基應(yīng)力傳遞特征，同時(shí)長剛性樁可以進(jìn)入深層良好土層，減少復(fù)合地基的沉降?！?、復(fù)合地基與上部結(jié)構(gòu)通過褥墊層的柔性連接，在水平荷載作用下，有效地傳遞垂直荷載。6、復(fù)合地基與上部結(jié)構(gòu)柔性連接的褥墊層調(diào)整復(fù)合地基的樁土荷載分配，發(fā)揮土體的承載能力特別是淺層土體的承載作用。復(fù)合地基承載力計(jì)算剛性樁—水泥土攪拌樁復(fù)合地基承載力計(jì)算的思路：⑴由天然地基和
7、剛性樁復(fù)合形成復(fù)合地基，視為一種新的等效天然地基，其承載力特征值為fspk1。⑵將等效天然地基和水泥土攪拌樁復(fù)合形成復(fù)合地基，求得復(fù)合地基承載力即剛性樁—水泥土攪拌樁復(fù)合地基承載力。具體推導(dǎo)如下： 天然地基土的承載力特征值為fak。剛性樁的斷面面積為Apl，平均面積置換率為m1，單樁承載力特征值為Ral，則剛性樁和天然地基形成的復(fù)合地基承載力特征值為4 式中：α1為樁間土承載力提高系數(shù)，與土性和剛性樁成樁工藝及樁徑、樁距等有關(guān)。對非擠土成樁工藝，α1=1；β1為樁間土承載力發(fā)揮系數(shù)，一般β1≤1。水泥攪拌樁的斷面面積為Ap2，
8、平均面積置換率為m2，單樁承載力特征值為Ra2。水泥土攪拌樁與承載力特征值為fspk1的等效天然地基復(fù)合后的承載力，即 式中：fspk為剛性樁—水泥土攪拌樁復(fù)合地基承載力特征值；α2為樁間土承載力提高系數(shù)，與土性和剛性樁成樁工藝及樁徑、樁距有關(guān)。
