水泥攪拌樁復合地基加固性能研究

軒福來

摘 要：在現代施工中，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，水泥攪拌樁具有無振動、無噪音、施工簡單、施工時間短、施工成本低等優點，地基加固處理效果較好。本文主要分析了水泥攪拌樁復合地基的加固性能。本文以某建筑樁基工程為例，通過試驗方案詳細分析了復合地基的加固效果。指出水泥攪拌樁復合地基加固技術在樁基施工中的應用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

前言

水泥攪拌樁的施工技術已經使用了幾十年，施工技術日趨成熟和完善，在長期的實踐中，施工技術不斷提高，能更好地完成樁基礎的加固施工。一般來說，水泥攪拌樁的施工技術多用于淤泥、粘土或粉質土等地基加固工程。它能大大提高地基承載力，最大限度地減少地基沉降，保證整個建筑物的穩定。本文主要論述了水泥攪拌樁的改進形式，即水泥攪拌樁加固復合地基施工技術的實際應用效果，以供參考。

1 概述的條件

在建筑工程的基礎施工中，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。在勘察后，我們決定采用水泥攪拌樁的樁基礎施工方法加固地基。在這個項目中，水泥攪拌樁的樁徑約0.7m，樁長12m，樁距1.8m和1.85m，所有樁是在廣場上的分布狀態，和樁體置換率是14.5%。然而，采用施工設計方案時，它是在水泥土攪拌樁群樁距比樁徑大一倍的一個難題，它不同于傳統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，其施工效果難以預測。為此，我們決定研究及其地基加固處理性能的影響和評價因此，明確如承載力、沉降變形程度的相關參數，尺寸和樁土應力的分布，從而更好地提高建筑設計方案，利用水泥攪拌樁復合地基施工技術。該方法的加固性能較好。

2 測試方案

在試驗研究和分析中，根據實際工程情況選擇了14個試驗點，分別對14個試驗點進行了靜載試驗。在這14個試驗點中，有17個樁，其中有些是單樁，有的是雙樁。為了測試樁土應力分布，對兩個單樁復合地基和22樁復合地基的樁土應力進行了測試。壓力箱用于測量壓力箱，壓力箱埋在不同的載荷板上。

3 復合地基的研究與性能評價

通過對復合地基變形能力和承載能力的分析，對復合地基進行了分析研究，并對復合地基的加固性能進行了評價，具體研究分析結果如下所示：

3.1 復合地基變形評估

通過對實測資料的分析，得出在水泥攪拌樁復合地基加固的基礎上，地基承載力達到設計要求，其變形也可控制在建筑物的最大變形范圍內。這是因為樁間距增大后，樁間的應力不會互相影響。可以充分發揮樁側摩阻力。在臨界樁長樁長度為12m樁側摩擦力好。樁的原始直徑為0.6m，并改為0.7m。樁的側面積從22.6平方米增加到26.4m2。提高了側摩阻力，形成了更堅實的復合材料增強墊層，使其承載能力得到較好發揮。

通過分析各樁號所對應的設計荷載下的沉降值與后級負載，可以看出，當加載負荷設計載荷，無論是單樁、雙樁復合地基或單樁試驗，相應的沉降值為2～12mm，沉降值很小，與實測沉降值后的項目是10米項目完成后。我有點差異，但相應的沉降值增加了很多，在最后階段的負荷，這是10-36.76mm。其主要原因是樁間距較小時，單樁承載力控制了加固區的深度，同時要求側摩阻力滿足復合地基承載力的要求。因此，樁長超過臨界樁長，樁數超過合理樁間距所需次數，使樁群土與實樁相似。這時，會出現嚴重的“群樁效應”，沉降值必然會更大。

通過數值模擬分析的思路和方法，全面地模擬了復合地基中群樁的相互作用機理。結果表明，復合地基的樁間距對樁側摩阻力分布有一定的影響。當樁間距由2d增加到4d時，下部樁側摩阻力逐漸增大。這是因為當樁間距較小時，群樁中相鄰樁的相互作用并不均勻。在群樁中，樁在荷載作用下會產生“群樁效應”，可見樁間土體在擴散應力作用下會產生向下變形。因此，相鄰樁的大部分樁段產生負摩擦力。相鄰樁的影響削弱了樁側摩阻力。對于樁間距較小的復合地基，樁上部有較大的負摩阻力。削弱作用也會增加。樁間距增大后，樁土應力不會重疊。樁之間的應力不會互相干擾。可以充分發揮樁側摩阻力，同時在復合地基加固區形成更堅實的“加筋復合墊層”。應力隨深度迅速衰減，形成軟雙層地基在上部和硬狀態下的擴散應力。因此，由于顯著的擴散現象，樁端下方的應力分布迅速減小，大樁距復合地基的沉降量大大減小。

3.2 復合地基樁土荷載分布效應的評價

在載荷板下進行樁土應力試驗時，在各級同時進行試驗讀數，計算樁土應力比時各荷載下樁的應力讀數的平均值。試驗結果表明，在整個加載過程中，樁土平均應力比為8.76，樁土平均應力比為9.57。這表明，當復合地基加載時，樁和土將合理承受上部荷載。

通過數值模擬分析，可以看出復合地基與復合樁間距對復合地基的影響首先取決于樁頂的荷載分布。當樁間距較大時，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。這與攪拌樁復合地基靜載試驗中測得的樁土應力比為6～13.5十分吻合。結果表明，復合地基的樁間距增大。樁土幾乎同步分擔荷載。這時，土壤的潛力被充分調動起來了。

樁土應力比隨著外荷載的增大而增大。當荷載增大到一定程度時，樁土應力比呈緩慢趨勢。造成這種現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。為了使兩種變形協調，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合地基的工作。加載到一定程度后，減小了樁土應力比，表明復合地基能在低荷載水平下共同工作分擔荷載。它非常接近理想的復合地基。

4 結論

綜上所述，在采用水泥攪拌樁復合地基加固軟土地基的加固施工，無論是復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。通過對水泥土攪拌樁加固性能的研究，可以看出，水泥攪拌樁復合地基的加固性能可以提高地基承載力，施工工藝更經濟。值得在同類基礎工程中推廣應用。

參考文獻

[1]趙宏華.大樁距攪拌樁復合地基變形性狀研究[D].碩士學位論文.南京：南京工業大學，2003.

[2]韓選江，趙宏華，顏讞，等.大樁距水泥攪拌樁復合地基樁土應力試驗[J].南京工業大學學報：自然科學版，2002（9）.