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1、預制樁-水泥攪拌樁在軟基中應用探討王智 某地下蓄水池工程，場地巖土主要工程特性指標如表1。地基采用水泥土攪拌樁復合地基，樁徑Φ500，樁長15.0m，按1000×1000mm縱橫雙向均勻布置，設計單樁豎向承載力標準值不小于150kN，單樁復合地基承載力標準值不小于180kPa；施工后抽檢4根樁進行載荷試驗，水泥土攪拌樁單樁或單樁復合地基承載力標準值均未達到設計要求。表1場地的巖土主要工程特性指標土名fk/kPaEs/MPaqs/kPaqp/kPa①回填土903.512?②淤泥451.06?③粘土1554.520700④粘土混砂礫石1806.52
2、51100 采用預制鋼筋砼樁加固，樁身截面200×200㎜，砼強度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根預制樁，形成復合地基；在樁頂鋪設一層厚為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組復合地基進行靜荷載試驗；結果見圖1，試驗得到的復合地基承載力標準值均大于200kPa。(a)水泥土攪拌樁Q～S曲線(b)預制樁＋水泥土攪拌樁Q～S曲線圖1復合地基靜載試驗曲線圖復合地基作用原理 由預
3、制樁、水泥土攪拌樁和樁間土組成的復合地基，其作用原理主要從以下幾個方面考慮： 1、當豎向荷載施加于樁頂時，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，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，上述過程周而復始地進行，直到變形穩(wěn)定為止。由于樁身壓縮量的累積，上部樁身位移總是大于下部，因此上部摩阻力總是先于下部發(fā)揮，
4、樁側摩阻力達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，當樁底荷載達到樁端持力層的極限承載力時，樁便發(fā)生急劇地、不停滯地下沉而破壞。因此，增強樁身上部樁側土的結構強度，對提高樁的承載力、改善樁的變形特性具有現(xiàn)實意義?！ ?、水泥土攪拌樁加固軟土地基改善軟土的固結特性。通常水泥土的壓縮曲線表現(xiàn)出明顯的超固結特性，可近似地認為水泥土樁體不存在固結現(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軟土層，由此形成的加固層和下臥層軟土的固結特性仍可用雙層地基一維固結理論來分析。從固結機理來看，加固層滲透性極低的水泥土攪
5、拌樁（根據(jù)已有資料記載比原狀土低3～4個數(shù)量級）設置減小下臥層軟土的排水固結；同時加固層豎向附加應力向水泥土攪拌樁集中而使樁間土所受應力大大減小，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。同時水泥土攪拌樁改善天然軟土的性質。流塑態(tài)軟粘土拌入固化劑后形成的加固土呈堅硬狀態(tài)。粘聚力和內摩擦角較原狀土增加，其抗壓、抗剪強度、變形模量等指標分別比天然軟土提高數(shù)十倍至數(shù)百倍。 3、樁、土復合構成的地基形成了平面及豎向合適的剛度級配梯度和三維共同工作的應力狀態(tài)，達到對天然地基承載力的有效補強，滿足設計
6、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的規(guī)律以及地基應力傳遞特征，同時長剛性樁可以進入深層良好土層，減少復合地基的沉降?！?、復合地基與上部結構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、復合地基與上部結構柔性連接的褥墊層調整復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。復合地基承載力計算剛性樁—水泥土攪拌樁復合地基承載力計算的思路：⑴由天然地基和剛性樁復合形成復合地基，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
7、泥土攪拌樁復合形成復合地基，求得復合地基承載力即剛性樁—水泥土攪拌樁復合地基承載力。具體推導如下： 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合地基承載力特征值為 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。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，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的等效天然地基復合后的承載力，
8、即 式中：fspk為剛性樁—水泥土攪拌樁復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。對非
