水泥攪拌樁復合地基加固性能研究

【摘 要】在現代建筑工程施工中，水泥攪拌樁是樁基施工中較為常見的施工技術方法。尤其是在一些軟土地基的加固處理中，水泥攪拌樁更是具有較大的應用優勢，如無振動、無噪音、施工簡單、工期短并且施工成本更低，地基加固處理效果更好。現本文中主要分析研究了水泥攪拌樁復合地基的加固性能。文章首先分析了以某建筑樁基工程為例，通過試驗方案對復合地基的加固效果進行了詳細的分析，指出在樁基施工中采用水泥攪拌樁復合地基加固技術是一種行之有效的基礎加固施工技術。

【關鍵詞】水泥攪拌樁；復合地基；加固效果；性能研究

水泥攪拌樁施工技術的應用歷史已經有幾十年的時間，施工技術逐漸成熟完善，并且在長期的實踐過程中也在不斷的改進施工技術，以促使其更好的完成樁基加固施工。一般來講，水泥攪拌樁施工技術大都應用在淤泥、粘性土或者粉質土等土質的基礎加固工程中，能夠極大的提高地基的負荷能力，并且能夠最大限度的減小基礎沉降量，保證建筑整體的穩定。以下本文中主要探討的是水泥攪拌樁的改進形式，即水泥攪拌樁的復合地基加固施工技術的實際應用性能，以供參考。

1、工況概述

在某建筑工程的基礎施工中，由于地基為軟土質層，不能直接承受建筑的整體荷載，因此必須要對其進行加固處理。在經過設計人員的實地勘察后，決定采用水泥攪拌樁的樁基施工方法進行地基加固。在本工程中，水泥攪拌樁的樁徑大約為0.7m，樁長為12m，樁距為1.8m與1.85m，所有的樁體都呈現出正方形的分布狀態，要求樁體的置換率要在14.5%。但是在采用該施工設計方案時，面臨著一個難題，就是該水泥攪拌樁組的樁距大于樁徑的兩倍，這與傳統的樁距小于兩倍樁徑的施工不同，加大了施工難度，且沒有與之相類似的施工案例，其設計施工效果很難預測。為此，我們決定對其地基加固處理效果和性能進行研究試驗，并對其進行相應的評價，明確其荷載承受力、變形程度、沉降大小以及樁土的應力分布等相關參數，以更好的改進施工設計方案，使用水泥攪拌樁復合地基施工技術方法的加固性能更加良好。

2、試驗方案

在進行試驗研究分析時，我們結合實際的工程狀況選擇了14個試驗點，并對這14個試驗點分別進行了靜荷載測試。在這14個試驗點中，一共有17根樁體，其中有些樁體為單樁，有些樁體為雙樁。為測試樁土的應力分布，我們對兩根單樁復合地基和兩根雙樁復合地基進行了樁土應力測試。試驗采用壓力盒的測量方法，壓力盒被分別埋在不同的荷載板下的碎石與砂子中。

3、復合地基的加固性能研究與評價

在采用上述方法對復合地基的變形能力與負荷能力進行分析后，我們對所得數據進行了分析研究，并對其加固性能進行了相應的評價，具體研究分析結果如下所示：

3.1復合地基變形性狀評價

在對所測得的試驗數據進行分析后，我們得出了在該水泥攪拌樁的復合地基加固處理作用下，地基的荷載承受力達到了設計要求，其變形性也可以控制在建筑的最大變形范圍。這是因為樁距拉大以后，復合地基的樁間應力互不干擾，樁側摩阻力能夠得到充分的發揮。樁長12m，在“臨界樁長”范圍內，有利于樁側摩阻力的較好發揮。原來設計的樁徑取為0.6m，修改后為0.7m，樁的側面積由22.6 m2 增加到26.4m2 ，提高了側摩阻力，形成較堅實的加筋復合墊層，故承載力能得到較好的發揮。

經對各樁號在設計荷載下和最后一級荷載下所對應的沉降值進行分析，可以看出：當作用荷載為設計荷載時，不管是單樁、雙樁復合地基還是單樁試驗，其對應的沉降值為2 -12mm，沉降值很小，這與工程竣工以后的實測沉降值10 mm相差不大，而在最后一級荷載作用下，其對應的沉降值卻增大很多，為10-36.76mm。分析其原因主要是在設計樁距較小復合地基時，通過單樁承載力控制其加固區深度，需要相當樁長和較多樁數提供側摩阻力來滿足其復合地基承載力的要求。因而往往樁長超過了“臨界樁長”，樁數又超過了合理布樁間距所需數量，這樣群樁夾土形成類似實體基礎。此時則會產生嚴重的“群樁效應”，沉降值必然較大。

我們通過“數值仿真分析”的思路與方法，全面模擬復合地基中群樁相互作用機理的研究表明，復合地基的樁距對樁側摩阻力分布有一定的影響，當樁距由2d增大到4d時，樁身下部的側摩阻力的發揮逐漸增大。這是因為當樁距較小時，群樁中相鄰樁體的相互影響是不均勻的。對群樁中一根樁而言，在該樁承受荷載時會使應力向周圍擴散而產生“群樁效應”；同時還可以看出，樁間土體在擴散應力作用下會產生向下的變形。從而在相鄰樁體大部分樁段上產生負摩阻力。導致樁側的摩阻力在相鄰樁的影響下有所削弱。對樁距較小的復合地基，其樁身上部的負摩阻力較大。削弱作用也會增大。樁距拉大后，樁間土中的應力不會出現相互疊加的現象，樁間應力互不干擾。樁側的摩阻力可以得到充分的發揮，同時可以使復合地基的加固區形成較為堅實的“加筋復合墊層”。使應力很快隨深度衰減，形成了上硬下軟雙層地基擴散應力，因此，在樁端以下的應力分布會因擴散現象顯著而衰減很快，從而使得大樁距復合地基的沉降量大大減少。

3.2 復合地基樁土荷載分配效果評價

荷載板下樁土應力測試時，試驗讀數隨各級加載同時進行，樁土應力比計算時，對每一級荷載下樁應力讀數平均值進行計算。試驗結果表明，整個加載期間的樁土平均應力比為8.76，整個卸荷期間的樁土平均應力比為9.57。這說明復合地基承載時，樁與土體較合理地承擔上部的荷載。

通過數值模擬分析可知，復合地基攪拌樁間距對復合地基的影響首先在于其樁頂的荷載的分配。當樁距越大時，樁體所需要承擔的荷載也就越大，但其影響幅度受到樁體模量的影響。樁體模量越大，樁體所承擔荷載會隨著樁距的增加而大幅度的提高，但樁土應力比的增加在攪拌樁復合地基中變化幅度卻有一定范圍，一般在4—18之間變化。這與本項目攪拌樁復合地基靜荷載試驗實測的樁土應力比6—13.5非常吻合。由此說明復合地基樁距加大后。樁土幾乎同步分擔荷載，此時土體的潛力已經被充分調動起來。

樁土應力比隨著外部荷載的增加而逐漸增加。當荷載增大至一定程度后，其樁土應力比呈現出變化減緩趨勢，產生這種現象的原因是樁與土兩者的剛度相差較大，隨著荷載水平的提高，其樁土應力比是不斷變化的，這種變化由于樁土模量相差較大而通過協調變形來體現，由于在外荷作用下，樁體變形比較小，土體變形比較大，要使兩者能夠變形協調一致，則荷載必然要向樁體集中，使得二者的變形差異減小，此時樁間土在荷載的作用下，一定程度地參與了復合地基的工作。在加載達到一定程度后，樁土應力比一直是在減小，說明復合地基在荷載水平很低的情況下就能夠共同協調工作，共同分擔荷載.真正接近理想的復合地基。

4、結語

綜上所述，在采用水泥攪拌樁復合地基加固施工技術進行軟土地基的加固施工中，不論復合地基的樁距是否被拉大，其加固效果依然非常良好，能夠滿足建筑的整體荷載要求和變形要求，并且其樁土之間的荷載分布也較為合理，能夠極大的提高樁土的共同承載能力。經過本文對其加固性能進行研究也可以看出，采用水泥攪拌樁復合地基加固性能可以很好的改善地基的受力性能，且這種施工技術方法較為經濟，值得在同類基礎工程中大力推廣應用。

參考文獻

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