水泥土搅拌桩复合地基承载力与桩长的关系研究

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1、10.3969/j.issn.1004-4655.2012.03.019水泥土搅拌桩复合地基承载力与桩长的关系研究杨国宝1蒋小路21.浙江大学建筑设计研究院，浙江杭州310012;2.上海市城市建设设计研究总院，上海200125摘要：随着现代科学技术的发展，在公路和城市道路建设中已有越来越多的地基处理技术。水泥土搅拌桩复合地基处理技术就是其中之一。对复合地基的原理进行了进一步的阐释，分析了常见水泥土搅拌桩复合地基设计中存在的误区，着重分析了复合地基承载力与桩长的关系。从承载力的角度出发，水泥土搅拌桩存在一个“有效桩长”。在工程实践中，不能为了提高复合地基

2、承载力，盲目地增大桩长；否则既增加了工程投资，又没有起到应有的效果。复合地基；水泥土搅拌桩；承载力；有效桩长U416.1A1004-4655(2012)03-0056-022011-12-31第一作者简介：杨国宝(1985-)，男，浙江人，助理工程师，主要从事道路设计、交通规划工作。r1.1m，置换率m=0.1874。中国彳丛王靠杨国宝，蒋小路：水泥土搅拌桩复合地基承载力与桩长的关系研究2012年第3期土试块(边长为70．7mm的立方体)在标准养护条件下90d龄期的立方体抗压强度平均值，kPa。由式(2)和式(3)可见，单桩竖向承载力主要由桩长、桩周土的

3、侧阻力、桩端土的承载力和单桩的抗压强度决定。“桩长越长，复合地基承载力越大”即是针对式(2)所说。“桩长越长，复合地基承载力越大”的理论具体适用范围如下。1)当式(2)计算值小于式(3)时，桩长越长，桩周土和桩端土所能提供的单桩的承载力越大，单桩的承载力越大，复合地基的承载力越大。2)当式(2)计算值大于式(3)时，桩长越长，桩周土和桩端土所能提供的单桩的承载力越大，但是实际的单桩承载力是固定的：R。=征。A。。桩长增大，复合地基的承载力不发生变化。因此，从承载力的角度出发，水泥土搅拌桩存在一个“有效桩长”；当桩长超高“有效桩长”时，加大桩长对于提高复合

4、地基的承载力失效。2设计实例某开发区城市道路创业大道，呈东西走向，全长约5．78km，宽50m。道路等级为城市主干路，设计车速60km／h。根据地质报告，按岩土性质和成因类型划分，场地内岩土层分为种植土、填筑土，黏土、亚黏土(冲积层)，淤泥、淤泥质黏土，亚黏土(坡、残积层)等，其中淤泥、淤泥质黏土为软弱下卧层。它的性质为黑、灰黑，饱和，软塑一流塑，有机质含量高，干强度及韧性高，刀切面光滑，有腐臭味。淤泥质黏土和淤泥质粉质黏土的层厚为0．60—5．45Ill_。在道路桩号K5+600附近，道路填土高度约3．6m。根据附近钻孔揭露，该处具体的岩土层物理力学性

5、质见表1。表1岩土层物理力学性质表岩土平均层岩土含水率iL隙比重度y内摩擦角黏聚力压缩系数压缩模量水泥土搅拌地基承载力基本容许值层号／kN．m-34,／(o)c，kPa“I一2／MPaE。／MPa准值qik／kPaf．o／kPa单元层厚／m状态∥％桩摩阻力标种植土、松散、1O．73875填筑土①欠压实黏土、亚可塑、局部2黏土②，3．0230．70．79018．9l11．520．80，4843．9130140硬塑、软塑淤泥、淤软塑、36．4046．81．33916．954．46．60．8492．551070泥质黏土②2流塑亚黏土、硬塑、部分43．6028．

6、40．83218．2314322．30．4644．2435230黏土③可塑、坚硬5花岗岩④。5．oo全风化30．40．84518．5214．121．70．43l4．35380根据当地经验，本工程填土压实后土的重度y+=20．0kN／m3，y略面=26．0kN／m3，碎石垫层重度=24．0kN／m3，汽车荷载按1m的等代土荷载计算。本工程的路面结构厚度为66cm，级配碎石垫层厚度为40CITI，该处的路基填土高度为3．6m(含路面结构和碎石垫层)。因此该处作用在复合地基顶面的总荷载为97．6kPa(>70kPa)。因此，该处的原状路基的地基承载力不能满足实

7、际荷载的要求。根据以往工程经验，采用水泥土搅拌桩复合地基处理提高地基承载力，具体参数：桩径0．5m，桩间距1．2in，梅花形布置，暂定桩长11．5m(从控制沉降的角度，桩长考虑打穿软土层)；水泥土搅拌桩采用42．5普通硅酸盐水泥，水泥掺量为17％，水泥搅拌桩桩身90d无侧限抗压强度值≥1500kPa。计算复合地基承载力的相应参数：桩径d=0．5nl，m=0．1575，A。=0．19625m2Zk=70kPa，口=0．3，，7=0．3，ot=0．5。由式(2)得，R。=174kPa；由式(3)得，R。=89kPa。两者取小值，得R。=89kPa，则复合地基

8、承载力由式(1)得Z吨=90kPa(<97．6kPa)。复合地基的承载力不能满足