【摘 要】在現(xiàn)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(shù)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(yīng)用優(yōu)勢(shì)，如無振動(dòng)、無噪音、施工簡(jiǎn)單、工期短并且施工成本更低，地基加固處理效果更好?，F(xiàn)本文中主要分析研究了水泥攪拌樁復(fù)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(yàn)方案對(duì)復(fù)合地基的加固效果進(jìn)行了詳細(xì)的分析，指出在樁基施工中采用水泥攪拌樁復(fù)合地基加固技術(shù)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

水泥攪拌樁施工技術(shù)的應(yīng)用歷史已經(jīng)有幾十年的時(shí)間，施工技術(shù)逐漸成熟完善，并且在長(zhǎng)期的實(shí)踐過程中也在不斷的改進(jìn)施工技術(shù)，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(shù)大都應(yīng)用在淤泥、粘性土或者粉質(zhì)土等土質(zhì)的基礎(chǔ)加固工程中，能夠極大的提高地基的負(fù)荷能力，并且能夠最大限度的減小基礎(chǔ)沉降量，保證建筑整體的穩(wěn)定。以下本文中主要探討的是水泥攪拌樁的改進(jìn)形式，即水泥攪拌樁的復(fù)合地基加固施工技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用性能，以供參考。

1、工況概述

在某建筑工程的基礎(chǔ)施工中，由于地基為軟土質(zhì)層，不能直接承受建筑的整體荷載，因此必須要對(duì)其進(jìn)行加固處理。在經(jīng)過設(shè)計(jì)人員的實(shí)地勘察后，決定采用水泥攪拌樁的樁基施工方法進(jìn)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(zhǎng)為12m，樁距為1.8m與1.85m，所有的樁體都呈現(xiàn)出正方形的分布狀態(tài)，要求樁體的置換率要在14.5%。但是在采用該施工設(shè)計(jì)方案時(shí)，面臨著一個(gè)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(tǒng)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(shè)計(jì)施工效果很難預(yù)測(cè)。為此，我們決定對(duì)其地基加固處理效果和性能進(jìn)行研究試驗(yàn)，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的評(píng)價(jià)，明確其荷載承受力、變形程度、沉降大小以及樁土的應(yīng)力分布等相關(guān)參數(shù)，以更好的改進(jìn)施工設(shè)計(jì)方案，使用水泥攪拌樁復(fù)合地基施工技術(shù)方法的加固性能更加良好。

2、試驗(yàn)方案

在進(jìn)行試驗(yàn)研究分析時(shí)，我們結(jié)合實(shí)際的工程狀況選擇了14個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，并對(duì)這14個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)分別進(jìn)行了靜荷載測(cè)試。在這14個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)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(cè)試樁土的應(yīng)力分布，我們對(duì)兩根單樁復(fù)合地基和兩根雙樁復(fù)合地基進(jìn)行了樁土應(yīng)力測(cè)試。試驗(yàn)采用壓力盒的測(cè)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(fù)合地基的加固性能研究與評(píng)價(jià)

在采用上述方法對(duì)復(fù)合地基的變形能力與負(fù)荷能力進(jìn)行分析后，我們對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析研究，并對(duì)其加固性能進(jìn)行了相應(yīng)的評(píng)價(jià)，具體研究分析結(jié)果如下所示：

3.1復(fù)合地基變形性狀評(píng)價(jià)

在對(duì)所測(cè)得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后，我們得出了在該水泥攪拌樁的復(fù)合地基加固處理作用下，地基的荷載承受力達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，其變形性也可以控制在建筑的最大變形范圍。這是因?yàn)闃毒嗬笠院螅瑥?fù)合地基的樁間應(yīng)力互不干擾，樁側(cè)摩阻力能夠得到充分的發(fā)揮。樁長(zhǎng)12m，在“臨界樁長(zhǎng)”范圍內(nèi)，有利于樁側(cè)摩阻力的較好發(fā)揮。原來設(shè)計(jì)的樁徑取為0.6m，修改后為0.7m，樁的側(cè)面積由22.6 m2 增加到26.4m2 ，提高了側(cè)摩阻力，形成較堅(jiān)實(shí)的加筋復(fù)合墊層，故承載力能得到較好的發(fā)揮。

經(jīng)對(duì)各樁號(hào)在設(shè)計(jì)荷載下和最后一級(jí)荷載下所對(duì)應(yīng)的沉降值進(jìn)行分析，可以看出：當(dāng)作用荷載為設(shè)計(jì)荷載時(shí)，不管是單樁、雙樁復(fù)合地基還是單樁試驗(yàn)，其對(duì)應(yīng)的沉降值為2 -12mm，沉降值很小，這與工程竣工以后的實(shí)測(cè)沉降值10 mm相差不大，而在最后一級(jí)荷載作用下，其對(duì)應(yīng)的沉降值卻增大很多，為10-36.76mm。分析其原因主要是在設(shè)計(jì)樁距較小復(fù)合地基時(shí)，通過單樁承載力控制其加固區(qū)深度，需要相當(dāng)樁長(zhǎng)和較多樁數(shù)提供側(cè)摩阻力來滿足其復(fù)合地基承載力的要求。因而往往樁長(zhǎng)超過了“臨界樁長(zhǎng)”，樁數(shù)又超過了合理布樁間距所需數(shù)量，這樣群樁夾土形成類似實(shí)體基礎(chǔ)。此時(shí)則會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的“群樁效應(yīng)”，沉降值必然較大。

我們通過“數(shù)值仿真分析”的思路與方法，全面模擬復(fù)合地基中群樁相互作用機(jī)理的研究表明，復(fù)合地基的樁距對(duì)樁側(cè)摩阻力分布有一定的影響，當(dāng)樁距由2d增大到4d時(shí)，樁身下部的側(cè)摩阻力的發(fā)揮逐漸增大。這是因?yàn)楫?dāng)樁距較小時(shí)，群樁中相鄰樁體的相互影響是不均勻的。對(duì)群樁中一根樁而言，在該樁承受荷載時(shí)會(huì)使應(yīng)力向周圍擴(kuò)散而產(chǎn)生“群樁效應(yīng)”；同時(shí)還可以看出，樁間土體在擴(kuò)散應(yīng)力作用下會(huì)產(chǎn)生向下的變形。從而在相鄰樁體大部分樁段上產(chǎn)生負(fù)摩阻力。導(dǎo)致樁側(cè)的摩阻力在相鄰樁的影響下有所削弱。對(duì)樁距較小的復(fù)合地基，其樁身上部的負(fù)摩阻力較大。削弱作用也會(huì)增大。樁距拉大后，樁間土中的應(yīng)力不會(huì)出現(xiàn)相互疊加的現(xiàn)象，樁間應(yīng)力互不干擾。樁側(cè)的摩阻力可以得到充分的發(fā)揮，同時(shí)可以使復(fù)合地基的加固區(qū)形成較為堅(jiān)實(shí)的“加筋復(fù)合墊層”。使應(yīng)力很快隨深度衰減，形成了上硬下軟雙層地基擴(kuò)散應(yīng)力，因此，在樁端以下的應(yīng)力分布會(huì)因擴(kuò)散現(xiàn)象顯著而衰減很快，從而使得大樁距復(fù)合地基的沉降量大大減少。

3.2 復(fù)合地基樁土荷載分配效果評(píng)價(jià)

荷載板下樁土應(yīng)力測(cè)試時(shí)，試驗(yàn)讀數(shù)隨各級(jí)加載同時(shí)進(jìn)行，樁土應(yīng)力比計(jì)算時(shí)，對(duì)每一級(jí)荷載下樁應(yīng)力讀數(shù)平均值進(jìn)行計(jì)算。試驗(yàn)結(jié)果表明，整個(gè)加載期間的樁土平均應(yīng)力比為8.76，整個(gè)卸荷期間的樁土平均應(yīng)力比為9.57。這說明復(fù)合地基承載時(shí)，樁與土體較合理地承擔(dān)上部的荷載。

通過數(shù)值模擬分析可知，復(fù)合地基攪拌樁間距對(duì)復(fù)合地基的影響首先在于其樁頂?shù)暮奢d的分配。當(dāng)樁距越大時(shí)，樁體所需要承擔(dān)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(dān)荷載會(huì)隨著樁距的增加而大幅度的提高，但樁土應(yīng)力比的增加在攪拌樁復(fù)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(xiàng)目攪拌樁復(fù)合地基靜荷載試驗(yàn)實(shí)測(cè)的樁土應(yīng)力比6—13.5非常吻合。由此說明復(fù)合地基樁距加大后。樁土幾乎同步分擔(dān)荷載，此時(shí)土體的潛力已經(jīng)被充分調(diào)動(dòng)起來。

樁土應(yīng)力比隨著外部荷載的增加而逐漸增加。當(dāng)荷載增大至一定程度后，其樁土應(yīng)力比呈現(xiàn)出變化減緩趨勢(shì)，產(chǎn)生這種現(xiàn)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(yīng)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(xié)調(diào)變形來體現(xiàn)，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(xié)調(diào)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(shí)樁間土在荷載的作用下，一定程度地參與了復(fù)合地基的工作。在加載達(dá)到一定程度后，樁土應(yīng)力比一直是在減小，說明復(fù)合地基在荷載水平很低的情況下就能夠共同協(xié)調(diào)工作，共同分擔(dān)荷載.真正接近理想的復(fù)合地基。

4、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在采用水泥攪拌樁復(fù)合地基加固施工技術(shù)進(jìn)行軟土地基的加固施工中，不論復(fù)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(jīng)過本文對(duì)其加固性能進(jìn)行研究也可以看出，采用水泥攪拌樁復(fù)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(shù)方法較為經(jīng)濟(jì)，值得在同類基礎(chǔ)工程中大力推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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