水泥攪拌樁復(fù)合地基加固性能研究

軒福來(lái)

摘 要：在現(xiàn)代施工中，水泥攪拌樁是樁基施工中常用的施工工藝。特別是在一些軟土地基的加固處理中，水泥攪拌樁具有無(wú)振動(dòng)、無(wú)噪音、施工簡(jiǎn)單、施工時(shí)間短、施工成本低等優(yōu)點(diǎn)，地基加固處理效果較好。本文主要分析了水泥攪拌樁復(fù)合地基的加固性能。本文以某建筑樁基工程為例，通過試驗(yàn)方案詳細(xì)分析了復(fù)合地基的加固效果。指出水泥攪拌樁復(fù)合地基加固技術(shù)在樁基施工中的應(yīng)用是一種行之有效的基礎(chǔ)加固施工技術(shù)。

關(guān)鍵詞：水泥攪拌樁；復(fù)合地基；加固效果；性能研究

前言

水泥攪拌樁的施工技術(shù)已經(jīng)使用了幾十年，施工技術(shù)日趨成熟和完善，在長(zhǎng)期的實(shí)踐中，施工技術(shù)不斷提高，能更好地完成樁基礎(chǔ)的加固施工。一般來(lái)說，水泥攪拌樁的施工技術(shù)多用于淤泥、粘土或粉質(zhì)土等地基加固工程。它能大大提高地基承載力，最大限度地減少地基沉降，保證整個(gè)建筑物的穩(wěn)定。本文主要論述了水泥攪拌樁的改進(jìn)形式，即水泥攪拌樁加固復(fù)合地基施工技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果，以供參考。

1 概述的條件

在建筑工程的基礎(chǔ)施工中，由于地基是軟弱土層，不能直接承受建筑物的總荷載，因此必須加強(qiáng)。在勘察后，我們決定采用水泥攪拌樁的樁基礎(chǔ)施工方法加固地基。在這個(gè)項(xiàng)目中，水泥攪拌樁的樁徑約0.7m，樁長(zhǎng)12m，樁距1.8m和1.85m，所有樁是在廣場(chǎng)上的分布狀態(tài)，和樁體置換率是14.5%。然而，采用施工設(shè)計(jì)方案時(shí)，它是在水泥土攪拌樁群樁距比樁徑大一倍的一個(gè)難題，它不同于傳統(tǒng)的樁小于樁的直徑的兩倍，間距，和施工難度的增加，并沒有類似的施工案例，其施工效果難以預(yù)測(cè)。為此，我們決定研究及其地基加固處理性能的影響和評(píng)價(jià)因此，明確如承載力、沉降變形程度的相關(guān)參數(shù)，尺寸和樁土應(yīng)力的分布，從而更好地提高建筑設(shè)計(jì)方案，利用水泥攪拌樁復(fù)合地基施工技術(shù)。該方法的加固性能較好。

2 測(cè)試方案

在試驗(yàn)研究和分析中，根據(jù)實(shí)際工程情況選擇了14個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，分別對(duì)14個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行了靜載試驗(yàn)。在這14個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)中，有17個(gè)樁，其中有些是單樁，有的是雙樁。為了測(cè)試樁土應(yīng)力分布，對(duì)兩個(gè)單樁復(fù)合地基和22樁復(fù)合地基的樁土應(yīng)力進(jìn)行了測(cè)試。壓力箱用于測(cè)量壓力箱，壓力箱埋在不同的載荷板上。

3 復(fù)合地基的研究與性能評(píng)價(jià)

通過對(duì)復(fù)合地基變形能力和承載能力的分析，對(duì)復(fù)合地基進(jìn)行了分析研究，并對(duì)復(fù)合地基的加固性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)，具體研究分析結(jié)果如下所示：

3.1 復(fù)合地基變形評(píng)估

通過對(duì)實(shí)測(cè)資料的分析，得出在水泥攪拌樁復(fù)合地基加固的基礎(chǔ)上，地基承載力達(dá)到設(shè)計(jì)要求，其變形也可控制在建筑物的最大變形范圍內(nèi)。這是因?yàn)闃堕g距增大后，樁間的應(yīng)力不會(huì)互相影響?？梢猿浞职l(fā)揮樁側(cè)摩阻力。在臨界樁長(zhǎng)樁長(zhǎng)度為12m樁側(cè)摩擦力好。樁的原始直徑為0.6m，并改為0.7m。樁的側(cè)面積從22.6平方米增加到26.4m2。提高了側(cè)摩阻力，形成了更堅(jiān)實(shí)的復(fù)合材料增強(qiáng)墊層，使其承載能力得到較好發(fā)揮。

通過分析各樁號(hào)所對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)荷載下的沉降值與后級(jí)負(fù)載，可以看出，當(dāng)加載負(fù)荷設(shè)計(jì)載荷，無(wú)論是單樁、雙樁復(fù)合地基或單樁試驗(yàn)，相應(yīng)的沉降值為2～12mm，沉降值很小，與實(shí)測(cè)沉降值后的項(xiàng)目是10米項(xiàng)目完成后。我有點(diǎn)差異，但相應(yīng)的沉降值增加了很多，在最后階段的負(fù)荷，這是10-36.76mm。其主要原因是樁間距較小時(shí)，單樁承載力控制了加固區(qū)的深度，同時(shí)要求側(cè)摩阻力滿足復(fù)合地基承載力的要求。因此，樁長(zhǎng)超過臨界樁長(zhǎng)，樁數(shù)超過合理樁間距所需次數(shù)，使樁群土與實(shí)樁相似。這時(shí)，會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的“群樁效應(yīng)”，沉降值必然會(huì)更大。

通過數(shù)值模擬分析的思路和方法，全面地模擬了復(fù)合地基中群樁的相互作用機(jī)理。結(jié)果表明，復(fù)合地基的樁間距對(duì)樁側(cè)摩阻力分布有一定的影響。當(dāng)樁間距由2d增加到4d時(shí)，下部樁側(cè)摩阻力逐漸增大。這是因?yàn)楫?dāng)樁間距較小時(shí)，群樁中相鄰樁的相互作用并不均勻。在群樁中，樁在荷載作用下會(huì)產(chǎn)生“群樁效應(yīng)”，可見樁間土體在擴(kuò)散應(yīng)力作用下會(huì)產(chǎn)生向下變形。因此，相鄰樁的大部分樁段產(chǎn)生負(fù)摩擦力。相鄰樁的影響削弱了樁側(cè)摩阻力。對(duì)于樁間距較小的復(fù)合地基，樁上部有較大的負(fù)摩阻力。削弱作用也會(huì)增加。樁間距增大后，樁土應(yīng)力不會(huì)重疊。樁之間的應(yīng)力不會(huì)互相干擾。可以充分發(fā)揮樁側(cè)摩阻力，同時(shí)在復(fù)合地基加固區(qū)形成更堅(jiān)實(shí)的“加筋復(fù)合墊層”。應(yīng)力隨深度迅速衰減，形成軟雙層地基在上部和硬狀態(tài)下的擴(kuò)散應(yīng)力。因此，由于顯著的擴(kuò)散現(xiàn)象，樁端下方的應(yīng)力分布迅速減小，大樁距復(fù)合地基的沉降量大大減小。

3.2 復(fù)合地基樁土荷載分布效應(yīng)的評(píng)價(jià)

在載荷板下進(jìn)行樁土應(yīng)力試驗(yàn)時(shí)，在各級(jí)同時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)讀數(shù)，計(jì)算樁土應(yīng)力比時(shí)各荷載下樁的應(yīng)力讀數(shù)的平均值。試驗(yàn)結(jié)果表明，在整個(gè)加載過程中，樁土平均應(yīng)力比為8.76，樁土平均應(yīng)力比為9.57。這表明，當(dāng)復(fù)合地基加載時(shí)，樁和土將合理承受上部荷載。

通過數(shù)值模擬分析，可以看出復(fù)合地基與復(fù)合樁間距對(duì)復(fù)合地基的影響首先取決于樁頂?shù)暮奢d分布。當(dāng)樁間距較大時(shí)，樁所承受的荷載較大，但其影響幅度受樁身模量的影響。樁的模量越大，樁的荷載隨著樁間距的增大而增大，但樁土應(yīng)力比的增加有一定的范圍，通常在4～18之間變化。這與攪拌樁復(fù)合地基靜載試驗(yàn)中測(cè)得的樁土應(yīng)力比為6～13.5十分吻合。結(jié)果表明，復(fù)合地基的樁間距增大。樁土幾乎同步分擔(dān)荷載。這時(shí)，土壤的潛力被充分調(diào)動(dòng)起來(lái)了。

樁土應(yīng)力比隨著外荷載的增大而增大。當(dāng)荷載增大到一定程度時(shí)，樁土應(yīng)力比呈緩慢趨勢(shì)。造成這種現(xiàn)象的原因是樁土的剛度有很大的不同。隨著荷載水平的增加，樁土應(yīng)力比在不斷變化，這反映在樁土變形模量的大相位差上。樁身變形較小，土體變形較大。為了使兩種變形協(xié)調(diào)，荷載必須集中到樁身上，使兩種變形的差異減小，樁土在荷載作用下一定程度上參與了復(fù)合地基的工作。加載到一定程度后，減小了樁土應(yīng)力比，表明復(fù)合地基能在低荷載水平下共同工作分擔(dān)荷載。它非常接近理想的復(fù)合地基。

4 結(jié)論

綜上所述，在采用水泥攪拌樁復(fù)合地基加固軟土地基的加固施工，無(wú)論是復(fù)合地基的樁間距的增大，加固效果還是非常好的，它可以滿足整體負(fù)荷要求和建筑物變形的要求，和樁土之間的載荷分布更為合理。能大大提高樁土共同承載力。通過對(duì)水泥土攪拌樁加固性能的研究，可以看出，水泥攪拌樁復(fù)合地基的加固性能可以提高地基承載力，施工工藝更經(jīng)濟(jì)。值得在同類基礎(chǔ)工程中推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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