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水泥搅拌桩复合地基承载力研究

其实,任何一门学科都离不开死记硬背,关键是记忆有技巧,“死记”之后会“活用”。

不记住那些基础知识,怎么会向高层次进军?

尤其是语文学科涉猎的范围很广,要真正提高学生的写作水平,单靠分析文章的写作技巧是远远不够的,必须从基础知识抓起,每天挤一点时间让学生“死记”名篇佳句、名言警句,以及丰富的词语、新颖的材料等。

这样,就会在有限的时间、空间里给学生的脑海里注入无限的内容。

日积月累,积少成多,从而收到水滴石穿,绳锯木断的功效。

第∞卷第3期

要练说，得练听。

听是说的前提，听得准确，才有条件正确模仿，才能不断地掌握高一级水平的语言。

我在教学中，注意听说结合，训练幼儿听的能力，课堂上，我特别重视教师的语言，我对幼儿说话，注意声音清楚，高低起伏，抑扬有致，富有吸引力，这样能引起幼儿的注意。

当我发现有的幼儿不专心听别人发言时，就随时表扬那些静听的幼儿，或是让他重复别人说过的内容，抓住教育时机，要求他们专心听，用心记。

平时我还通过各种趣味活动，培养幼儿边听边记，边听边想，边听边说的能力，如听词对词，听词句说意思，听句子辩正误，听故事讲述故事，听谜语猜谜底，听智力故事，动脑筋，出主意，听儿歌上句，接儿歌下句等，这样幼儿学得生动活泼，轻松愉快，既训练了听的能力，强化了记忆，又发展了思维，为说打下了基础。

2019年9月

我国古代的读书人,从上学之日起,就日诵不辍,一般在几年内就能识记几千个汉字,熟记几百篇文章,写出的诗文也是字斟句酌,琅琅上口,成为满腹经纶的文人。

为什么在现代化教学的今天,我们念了十几年书的高中毕业生甚至大学生,竟提起作文就头疼,写不出像样的文章呢?

吕叔湘先生早在1978年就尖锐地提出:

“中小学语文教学效果差,中学语文毕业生语文水平低,……十几年上课总时数是9160课时,语文是2749课时,恰好是30%,十年的时间,二千七百多课时,用来学本国语文,却是大多数不过关,岂非咄咄怪事!

”寻根究底,其主要原因就是腹中无物。

特别是写议论文,初中水平以上的学生都知道议论文的“三要素”是论点、论据、论证,也通晓议论文的基本结构:

提出问题――分析问题――解决问题,但真正动起笔来就犯难了。

知道“是这样”,就是讲不出“为什么”。

根本原因还是无“米”下“锅”。

于是便翻开作文集锦之类的书大段抄起来,抄人家的名言警句,抄人家的事例,不参考作文书就很难写出像样的文章。

所以,词汇贫乏、内容空洞、千篇一律便成了中学生作文的通病。

要解决这个问题,不能单在布局谋篇等写作技方面下功夫,必须认识到“死记硬背”的重要性,让学生积累足够的“米”。

岩土力学

R0d【ands0dMeelmai~

Ⅵ∞Na.3

S.2019

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水泥搅拌桩复合地基承载力研究

郑刚姜忻良

————一

（天津大学建筑工程学院30~072）

U|\{

摘要根据室内模型试验和现场载荷试验,对水泥搅拌桩复台地基承载力的确定进行了分

析,证明从提高承载力角度来说,过分增加桩长是无意义的,桩长主要是用来控制变形.对水泥搅

拌桩复舍地基承载力的确定和优化设计提出了建议.

关键词复合地基;承载力;水泥搅拌桩;模型试验;荷载试验

分类号i:

广——一————

1前言

在确定水泥搅拌桩单桩承载力时,是按刚

性桩的原理来计算桩侧摩阻力和端阻力,而计

算复合地基沉降时,其基本假定为桩与桩间土

变形是协调的,桩土之间不存在相对滑移,这

其实是将水泥土类半刚性桩视为柔性桩.两

者之间存在着力学概念上的不一致.为了提

高单桩承载力,有时设计人员将桩长增加至

lOm以上,并按刚性桩方法来计算单桩承载

力.复合地基承载力通常是通过现场载荷试

验来确定的,其确定方法是按变形控制,并规

定取沉降S=o.004一o.01B（B为荷载板的

宽度）时所对应的荷载作为承载力基本值,或

按规范"规定的复合地基承载力计算公式计

算:

I=m+卢（1一m.?

（1）

式中m为置换率;为搅拌桩单桩承载力

标准值;A为搅拌桩截面积;..为天然地基

承载力标准值;..为复合地基承载力标准

值;为桩间土承载力折减系数.对于值,当

桩端土为软土时,可取0.5—1.O;当桩端土为

硬土时,可取0.10.4:

当不考虑桩间软土的

作用时,可取零.

因此,无论采用载荷试验还是式

（1）来确

定复合地基承载力.对桩间土天然地基承载力

的取用,与天然地基取沉降S=0.02B时所对

应的荷载作为承载力基本值,三者取用天然地

基承载力的标准是不一致的.以桩间土天然地

基载荷试验的荷载.沉降曲线（图1）来说,三

者取用的是不同沉降对应的承载力,可以说,

存在着概念的混乱.

lIll尸um

P

图1桩间土承载力的确定

Detexmimti~afthehca曲词

2室内模型试验

为了研究水泥土类半{j性桩桩土接触面

与刚性桩桩土接触面荷载传递特性的差异,作

者设计了图2所示的桩土接触面荷载传递试

到稿日期:

2019-07.23.郑刚.男.32岁,副教授,从事

岩土工程教学与研究

第3期郑剐等:

水泥搅拌桩复合地基承载力研究

土体桩体

图2桩土接触面荷载试验

Fig.2Modeltest0fload廿:

mofthe

inte,ffa~0fpi1e-,,Ariasoil

验.模型桩桩径6or一,高度为150illin,桩体

分别为C20素混凝土和水泥掺入比为18%的

水泥土.

试验箱由钢板制作,试验箱平面尺寸为

1（DOfm1X800fm1.内填150illin厚的粉质粘

土.土样在铺填以前进行了凉干粉碎,然后分

层抛洒铺填,覆盖无纺布并压上钢板后,按

35%含水量浇水并在2kPa荷载下固结15天,

再钻孔成桩.本试验的素混凝土桩模拟钻孔

瘫注桩的施工过程:

第一种,先在土中成孔,孔

径为60ⅡⅡn,再用钻孔瘫注桩旅工现场收集的

泥浆倒入孔中浸泡3O分钟后将泥浆漏放干

净,紧接着浇瘫素混凝土成桩.经测试,孔壁

泥皮厚度为1～2mm;第二种,成孔后直接灌

入混凝土,模拟干法成孔灌注桩.本试验中的

半刚性桩是水泥土搅拌桩.在土中成孔后填

入现搅拌均匀的水泥土并适当压实,以模拟水

泥搅拌桩成桩过程中的轻微挤土作用.为便

于加载,在桩体中埋入了铁丝并引出桩体下

端,保证铁丝埋设位置正好处于桩中心.

试验加载是在桩下端预留铁丝上连接足

够大的容器,通过量杯加水来加载.为了保证

桩体下端不与钢板卡住,在成桩后立即将桩体

下端钢板以上10nⅡn高度内桩体半径减小

5illin.在桩顶安设百分表测量桩顶竖向位移.

以在某一级荷载作用下桩体位移不能收敛为

判断桩侧摩阻力达到极限的标准.试验过程

中保持土体顶面2kPa固结荷载不变,加载试

验在成桩28天后进行.

图3为刚性桩和水泥土桩不同龄期的荷

载传递曲线.图中横坐标表示桩体下端旅加

的荷载,纵坐标表示桩体在荷载作用下的位

移.从试验结果可以得出以下几点认识:

（1）水泥土桩由于搅拌较为均匀,水泥掺

入比又较高,28天龄期时的桩土接触面荷载

传递情况与干法成孔瘫注桩情况较为接近;试

验水泥土搅拌桩极限侧摩阻力高于湿法成孔

（有泥皮）灌注桩极限侧摩阻力,略高于干法成

孔瘫注桩极限侧摩阻力.钻孔瘫注桩干法成

孔极限侧摩阻力高于湿法成孔的极限侧摩阻

力.

PIkN

图3桩土接触面荷载传统试验曲线

ng3Curveloadtrarl~erofthe

intea:

facepwith∞d

（2）在试验条件下,由于土体固结压力较

小,土体压缩模量较低,刚性桩和半刚性桩桩

体模量相对于土体压缩模量都较高,两者的桩

土接触面荷载传递没有大的差别,均表现出一

定的桩土接触面相对滑移现象.由此可以认

为.当采用水泥土搅拌桩等半刚性桩加固软土

地基时,在满足一定的条件时,可以将半刚性

桩视同刚性桩桩体来计算桩侧摩阻力.

（3）28天龄期时水泥土半刚性桩极限侧

摩阻力高于瘫注桩的极限侧摩阻力.对湿法

成孔灌注桩估计是瘫注桩桩周软弱泥皮的存

在所致;干法成孔灌注桩因为成孔时因桩周土

岩土力学2019芷

体发生松弛,而且水泥硬化导致桩身收缩,也

削弱了侧摩阻力.实际工程中水泥土搅拌桩

没有表现出高于灌注桩的承载力主要是因为

水泥掺量低（通常为土天然重度的10%一

20%）,实际施工时水泥浆与土很难充分搅拌

均匀,因而决定了桩身强度低,水泥土弹性模

量也相对较低,试桩时容易发生材料破坏或桩

身压缩量太而达到复合地基载荷试验终止加

荷的标准.

3现场复合地基承载力试验

前面提到复合地基的优化设计问题,涉及

到复合地基的基本的概念.采用复合地基的

目的:

一是提高承载力,从满足承载力的角度

来说,当桩长大于某个长度以后,存在无数不

同的桩长都能满足预定的承载力要求;二是减

小地基压缩量,即减小基础沉降,通过对主要

压缩层进行加固,提高复合土体的平均压缩模

量,达到减小沉降的目的.由于基底下附加应

力随深度的增加而减小,因此,对附加应力较

大的土层进行加固和对附加应力已较小的土

层进行加固其意义是不同的.而附加应力的

扩散深度是与基础底板宽度和附加应力的太

小有关.

鉴于研究人员对单桩的有效桩长研

究"多数是针对单桩,没有考虑基础板的影

响,为了研究桩长对实际基础下复合地基承载

力的影响,作者在天津华苑居住区二期工程五

区设计了两幢六层砖混住宅楼,采用筏板基

础,同一幢楼下采用了两种桩长,进行了八组

复合地基试验,结果见表l,表2及图4和

图5

表1华苑小区绮华里13楼复合地基静载荷试验沉降量（rim）表

Table1Theresulthtestof13h,ilai,~

l3楼与l6楼紧邻,根据勘查报告,二者

地质条件基本相同.从试验结果看,当桩长超

过有效长度以后,复合地基承载力并不随桩长

增加而增加.

根据复合地基载荷试验来确定复合地基

承载力时,由于主要是采用变形控制来确定,

当载荷板尺寸为1mxlm时,对应于载荷板

沉降为4～10nⅡn（即[5]=0.004—0.0l,

为载荷板宽度）时的荷载即为复合地基承载

力.以B34号桩为例,假定桩土应力比为4,

第3期刚等:

水泥搅拌桩复合地基承载力研究

O,0100】50201950

P,kr

图413楼复合地基荷载试验曲线

Fig4Ctm,e0fcompositefo~dafionbearingt￡

050】00I,02019卯

P,kIIⅡ

图516楼复台地基荷载试验曲线

Fig.5Curve唧0tBfound~alonbeoJ'i~test

则在荷载为150kPa时,桩顶荷载P为75kN,

在假定桩端土反力为零,桩身弹性模量为

100lVlPa,忽略桩周土的侧向约束作用时,则桩

Dr

身压缩量为△==3m已远远超过[s]'Im

值.这说明,类似水泥土搅拌桩的半刚性桩,

虽然可以按桩来计算单桩承载力,但由于桩身

模量较刚性桩低很多,往往在单桩承载力极限

值完全发挥以前,桩顶沉降就（包括桩身压缩

量）已超过[s]值.这说明,靠增加桩长来提

高复合地基承载力（按荷载试验来确定）是有

限的,而增加置换率则是提高承载力的有效途

径.从变形设计的角度来说,桩长往往由建筑

物的允许沉降量来确定.必须指出,上述分析

中并没有考虑桩端沉降,在考虑到[s]远远小

于发挥端阻力所需要的较大的沉降,说明端阻

力的贡献是不能发挥的,同样,如果把长桩视

为两段短桩,下面一段对上面一段提供的端阻

力也是不能考虑的.这就是单桩有效桩长的

原理.

作者在华苑设计的搅拌桩复合地基,根据

上述理论,采用了短桩,以提高置换率来获取

承载力,长桩则用来控制沉降,长短结合,既节

约造价,又提高了桩的利用率.

4复合地基桩间土承载力的确定

前面提到了几种桩间土承载力取用的标

准存在不～致,其一为:

天然地基承载力确定

与复合地基承载力确定采用的沉降标准不一

致,其二为:

公式

（1）考虑了类似刚性桩的群桩

效应和桩问土分担外荷载问题.在工程实践

中,常常在基础底板与搅拌桩桩顶之间设置

2OO～500Ⅻ的砂垫层,利用桩顶对垫层的

向上刺人来强迫桩间土发挥承载力,这就使荷

载由承台（或荷载板）向桩土的传递发生了变

化:

无垫层时,荷载首先主要由桩体承担,随着

沉降增大,桩问土反力才逐渐增大;而设置垫

层后,主要荷载由桩间土承担,当桩顶垫层被

充分挤出和压密后,桩体才更多地承担增加的

荷载.即使桩端处于硬土层时,复合地基上建

筑物沉降量通常大于40mtn,由于垫层的存

在,足以使桩问土发挥承载力.这个变化由作

者在同一试验场地进行的有无垫层的复合地

基载荷试验结果得到证明.试验采用了2m

×2m的荷载板,桩体采用≠420tm沉管灌

注桩（这是作者为验证垫层作用而进行的试

验,详细结果将另文讨论）,桩长12m,桩顶与

基础板之间采用2OO一厚砂垫层.有无垫层

时的荷载一沉降关系相差很大,其原因是垫层

的有无改变了承台（荷载板）荷载向桩土传递

的规律.

在采用静载荷试验确定复合地基承载力

时,由于采用P.为复合地基承载力标

准值,由图1可见,桩问土承载力实际上只利

用了很小的一部分.桩问土承载力的利用程

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目日

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I

岩土力学2019

度对复合地基的造价影响巨大,因此,必须对

设置垫层以后复合地基承载力的确定进行深

人的研究.

5结论

根据水泥土桩模型试验和现场试验结果

的分析,可以认为:

（1）对水泥土类半刚性桩,其桩土接触面

荷载传递与刚性桩荷载传递特点并无很太差

别;单桩承载力可按类似刚性桩的桩体侧摩阻

力计算方法来设计.但单桩承载力受有效桩

长的上限限制.

（2）靠增加桩长来提高承载力的作用是

有限的,应按建筑物的允许沉降来确定桩长,

即加固深度.

（3）单纯从提高复合地基承载力的角度

来说,提高桩身强度和置换率对提高承载力更

为有效.

（4）复合地基在确定桩间土承载力的取

值时,与天然地基承载力的确定标准不一致,

对地基处理造价影响巨太.

（5）设置褥垫层以后,基础向桩土传递荷

载的规律发生了变化,故复合地基承载力确定

方法尚需深入研究.

参考文献

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建筑地基处理技术规

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