深层水泥搅拌桩在软土地基中的处理 -发表论文网

深层水泥搅拌桩在软土地基中的处理
赵春艳
　一、深层水泥搅拌桩的加固原理
　　　在深层水泥土搅拌桩复合地基的设计与施工中,人们尤为关注的是复合地基在承载力和沉降量的计算,而影响复合地基的承载力和沉降量的因素很多,例如单桩承载力、地基土承载力、水泥土搅拌桩的置换率、桩-土应力比、上部的荷载的分布情况、复合地基应力传递规律以及垫层的设置情况等。而影响桩-土影力比的因素又包括桩间桩端土的物理性质、桩间距、垫层的设置情况以及上部的荷载的分布情况等,在诸多因素中桩-土应力比和复合地基中的桩与土的应力传递规律更是难以确定。
　　
二、桩身应力传递规律
　　深层水泥土搅拌桩复合地基的应力传递规律不同于单桩应力传递规律,在水泥土搅拌桩复合地基的实际应用中首先要解决的理论问题应该是水泥土搅拌桩的应力传递规律。桩土接触面相对滑移量沿桩长的分布规律与桩侧摩阻力分布曲线相似,桩顶处桩土接触面相对滑移为零。与桩土接触面位移是协调的传统概念相比,桩土接触面还是存在相对滑移的,虽然相对滑移量很小,但从水泥土桩模型试验结果看,仅需不大的相对滑移量即能使桩侧摩阻力发挥。而该相对滑移主要发生在自桩顶至桩顶以下4m～6m范围内,桩土模量比越大,产生相对滑移的深度越大,但几乎很难超过7m深。基础承台的存在限制了桩顶部分的桩土接触面相对滑移,削弱了桩身上部侧摩阻力。
　
　
　　
三、桩土应力比
　　桩土应力比是指水泥搅拌桩复合地基中,由于桩、桩间土物理性质的差异等多种因素所产生的桩身应力与桩间土附加应力的差异及其比值。
　　对于水泥土搅拌桩复合地基,由于桩体的强度和变形模量明显大于桩间土,桩体上产生应力集中现象,大部分荷载由桩体承担,随着桩体强度和变形模量的增大,桩间土的应力相应减少,桩体的作用更加明显。但是,作为复合地基,并不是桩体的强度和模量越大越好,应该同时注意发挥桩间土的作用,当桩间土的作用小到一定程度,就不能作为复合地基。作为复合地基应尽量发挥桩间土承载力的作用,协调桩-土变形,确保工程安全、经济。
　
　　水泥土搅拌桩复合地基桩-土应力比如何取值的影响因素很多,如桩间桩端土的物理性质、桩间距、垫层的设置情况以及上部的荷载的分布情况等,而且前的确定方法主要靠经验且不同设计人员差别很大,笔者认为这方面有待进一步的研究。在实际工程应用中,应根据具体情况确定适当的桩长、桩间距、面积置换率、水泥掺入比、垫层等以期使桩-土协同工作得以最佳。
　　
　四、边载作用的影响
　　边载作用的影响是指在水泥土搅拌桩复合地基顶部由于填土以及地面荷载等因素产生的桩周土体附加应力,该附加应力对复合地基的沉降、承载力的影响及其相关性。

　水泥土搅拌复合地基中柔性垫层的设置使桩与桩间土的变形一致,避免了负摩擦力的产生,化不利为有利,这与边载下刚性桩基顶部往往出现负摩擦力而导致承载力下降是截然不同的。特别是在道路工程建设中,当地面承受大面积堆载作用时,地基土内会产生超孔隙水压力,随着时间的推移,土体内的超孔隙水压力逐渐消散,土体产生固结沉降,从而导致桩间土的密实度及桩周土的承载力增大。对于单侧边载下的水泥土搅拌桩复合地基,虽然也存在上述两方面的作用名但其在单侧边载作用下的桩体收力模式与环形边载下的桩体受力模式截然不同。在环形边载作用下,桩受对称力作用,不存在侧向变形。而对于单侧边载下的水泥土搅拌桩复合地基,桩两侧的压力不平衡,桩也随之产生侧向变形而将导致对桩身处土体侧向变形的约束作用减小,使土体对桩身的侧向压力相应减小,土与桩脱离,土的作用不能发挥出来;而桩后土体对桩身的反作用力随之增加。显然,桩身侧向变形的最终结果是荷载一侧的土体对桩身的侧向压力逐渐减小,桩身后土体对桩身的反作用力逐渐增大,当二者达到平衡时,桩体便停留在这个新的位置上,桩体产生侧移。
　　1) 环形边载作用使水泥土搅拌桩复合地基承载力有较大提高,而单侧边载使水泥土搅拌桩复合地基承载力降低。在同一荷载作用下,环形边载条件下的沉降量低于无边栽时的沉降量,而单侧边载作用下的沉降比无边载时大。
　　2) 边载对水泥土搅拌桩复合地基中的单桩承载力影响不大,但对桩周土承载力的提高影响显著。
　　
　　五、结论及建议
　　1)水泥土搅拌桩桩体的变形、轴力和侧阻力主要集中在桩顶到临界桩长的范围内,传到桩端的荷载占桩顶荷载的比例较小,桩体的破坏主要发生在浅层。
　　2)水泥土搅拌桩复合地基中垫层的设置使桩土共同作用协调变形,使桩间土发挥效用提高,但垫层的厚度也并非越厚越好,在不同情况下应合理地设置垫层;持力层的刚度对垫层的设置有不可忽略的影响,当持力层比较软弱时,垫层的设置对水泥土搅拌桩的工作状态没有太大的影响,可以不予设置。
　　3)水泥土搅拌桩复合地基-土应力比如何取值的影响因素很多,在实际工程应用中,应根据具体情况确定适当的桩张、桩间距、面积置换率、水泥掺入比、垫层等以期使桩-土协同工作得以最佳。
　　4)环形边载作用使水泥土搅拌桩复合地基承载力有较大提高,而单侧边载使水泥土搅拌桩复合地基承载力降低;在同一荷载作用下,环形边载条件下的沉降量低于无边载时的沉降量,而单侧边载作用下的沉降比无边载要大。
　　上述分析是对水泥土搅拌桩复合地基设计理论中存在的问题进行定性和部分定量分析,可供具体工程借鉴参考。
　　
　　参考文献:
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　　[4] 建筑地基处理技术规范.JGJ79-91.[S].
　　[5] 叶书麟.地基处理工程实例应用手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1998.
　　