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        水泥攪拌樁復(fù)合地基加固性能研究

        2018-08-22 19:35:16軒福來
        科學(xué)與財(cái)富 2018年20期

        軒福來

        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,水泥攪拌樁具有無振動、無噪音、施工簡單、施工時間短、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。在這個項(xiàng)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(tài),和樁體置換率是14.5%。然而,采用施工設(shè)計(jì)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(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。為此,我們決定研究及其地基加固處理性能的影響和評價(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個試驗(yàn)點(diǎn),分別對14個試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行了靜載試驗(yàn)。在這14個試驗(yàn)點(diǎn)中,有17個樁,其中有些是單樁,有的是雙樁。為了測試樁土應(yīng)力分布,對兩個單樁復(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(fù)合地基的研究與性能評價(jià)

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

        3.1 復(fù)合地基變形評估

        通過對實(shí)測資料的分析,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)力不會互相影響??梢猿浞职l(fā)揮樁側(cè)摩阻力。在臨界樁長樁長度為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。

        通過分析各樁號所對應(yīng)的設(shè)計(jì)荷載下的沉降值與后級負(fù)載,可以看出,當(dāng)加載負(fù)荷設(shè)計(jì)載荷,無論是單樁、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,單樁承載力控制了加固區(qū)的深度,同時要求側(cè)摩阻力滿足復(fù)合地基承載力的要求。因此,樁長超過臨界樁長,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,會出現(xiàn)嚴(yán)重的“群樁效應(yīng)”,沉降值必然會更大。

        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,下部樁側(cè)摩阻力逐漸增大。這是因?yàn)楫?dāng)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(chǎn)生“群樁效應(yīng)”,可見樁間土體在擴(kuò)散應(yīng)力作用下會產(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。削弱作用也會增加。樁間距增大后,樁土應(yīng)力不會重疊。樁之間的應(yīng)力不會互相干擾??梢猿浞职l(fā)揮樁側(cè)摩阻力,同時在復(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)的評價(jià)

        在載荷板下進(jìn)行樁土應(yīng)力試驗(yàn)時,在各級同時進(jìn)行試驗(yàn)讀數(shù),計(jì)算樁土應(yīng)力比時各荷載下樁的應(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,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,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,土壤的潛力被充分調(diào)動起來了。

        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,樁土應(yīng)力比呈緩慢趨勢。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)

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

        [2]韓選江,趙宏華,顏?zhàn)棧?大樁距水泥攪拌樁復(fù)合地基樁土應(yīng)力試驗(yàn)[J].南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2002(9).

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