水泥土樁復(fù)合地基承載力性狀試驗(yàn)研究

梁梅芳

摘要：水泥攪拌樁是主要用于承受豎向荷載的建筑復(fù)合地基和承受水平荷載結(jié)構(gòu)。水泥土樁復(fù)合地基承載力性狀試驗(yàn)是檢驗(yàn)水泥土樁施工質(zhì)量的關(guān)鍵，本文重點(diǎn)對水泥土樁復(fù)合地基承載力性狀試驗(yàn)中的一些問題進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：水泥土樁；復(fù)合地基承載力；試驗(yàn)

一、水泥土樁復(fù)合地基承載力性狀試驗(yàn)

水泥土樁是利用水泥（或石灰）等材料作為固化劑，通過特制的攪拌機(jī)械，在地基深處就地將軟土和固化劑（漿液或粉體）強(qiáng)制攪拌，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的水泥加固土，從而提高地基強(qiáng)度和增大變形模量。攪拌樁復(fù)合地基質(zhì)量的最后把關(guān)即為竣工之后的檢驗(yàn)?，F(xiàn)在竣工后進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)的方法如下：標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、靜載荷試驗(yàn)或者靜力觸探試驗(yàn)、輕便觸探等動力試驗(yàn)、截取樁段抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)、取芯檢驗(yàn)、開挖檢驗(yàn)、低應(yīng)變動測檢驗(yàn)、沉降觀測等?？墒蔷统惺艽怪焙奢d的水泥土攪拌樁而言，最可靠的質(zhì)量檢驗(yàn)的方式為靜載荷試驗(yàn)。復(fù)合地基載荷試驗(yàn)要點(diǎn)如下：

（一）復(fù)合地基承載力特征值的確定

將滿足復(fù)合地基載荷試驗(yàn)終止加載條件的前一級荷載定為極限荷載，將荷載-沉降（Q-s）曲線上，直線變形階段的終點(diǎn)對應(yīng)的荷載定為比例界限。可按下列三條之一確定復(fù)合地基承載力的特征值：

（1）荷載-沉降曲線上極限荷載可以確定，并且該值大于或者等于對應(yīng)比例界限壓力值的2倍，可以采取比例界限；而其值不大于對應(yīng)比例界限的2倍，這時(shí)可采取極限荷載值的二分之一。

（2）荷載-沉降曲線為平滑曲線，可以依據(jù)相對變形值（s/b）或（s/d）確定：對旋噴樁復(fù)合地基或者水泥土攪拌樁可取s/b或s/d=0.O06所對應(yīng)的荷載。對有經(jīng)驗(yàn)的地區(qū)，也可按當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定相對變形值。相對變形值s/b或s/d，其中s是載荷試驗(yàn)承壓板的沉降量，b和d分別是承壓板的寬度（邊長）和直徑。對矩形壓板，d是與壓板面積相等的等效影響圓直徑。

（二）建筑場地復(fù)合地基承載力特征值fsp，k的確定

（1）試驗(yàn)點(diǎn)數(shù)量不應(yīng)少于3點(diǎn)，當(dāng)滿足極差不超過平均值30%時(shí)，可取其測點(diǎn)平均值為建筑場地復(fù)合地基承載力特征值。

（2）當(dāng)極差超過平均值的30%時(shí)，且測點(diǎn)承載力特征值大于或基本大于設(shè)計(jì)要求值，可舍去極差超過平均值30%的高值后取平均值為建筑場地復(fù)合地基承載力特征值。當(dāng)個(gè)別測點(diǎn)檢測值偏低過大且極差已超過平均值30%時(shí)，應(yīng)針對場地的工程地質(zhì)條件、施工因素及檢測時(shí)的氣象因素等，找出該測點(diǎn)檢測值偏低或過大的原因提出處理意見。由于測點(diǎn)所在位置天然地基過于軟弱所引起時(shí)，應(yīng)探明軟弱地基范圍，作局部加固處理，在統(tǒng)計(jì)復(fù)合地基承載力特征值時(shí)應(yīng)將此測點(diǎn)排除在外。

二、水泥土樁復(fù)合地基承載力性狀試驗(yàn)中應(yīng)注意的問題

（一）復(fù)合地基載荷試驗(yàn)的確定

豎向承載力試驗(yàn)劃分為單樁載荷試驗(yàn)以及復(fù)合地基載荷試驗(yàn)。單樁載荷試驗(yàn)無法反映地基土以及樁體的共同作用關(guān)系，僅僅檢測樁體承載力，試驗(yàn)結(jié)果也無法將復(fù)合地基承載力直接檢測出來，只可以為設(shè)計(jì)提供復(fù)合地基承載力的計(jì)算參數(shù)?！兜鼗幚硪?guī)范》沒有將單樁載荷試驗(yàn)列出，而是僅僅列出了復(fù)合地基載荷試驗(yàn)要點(diǎn)。筆者覺得應(yīng)該首先選用與實(shí)際樁體受力狀態(tài)最為貼近的復(fù)合地基載荷試驗(yàn)，直接將復(fù)合地基承載力檢測出來，并當(dāng)為驗(yàn)收的憑據(jù)。

（二）試驗(yàn)條件

1、總的要求，載荷板下的復(fù)合地基條件應(yīng)該同地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要求以及施工實(shí)際情況保持一致，也就是載荷板下樁的置換率、砂石墊層厚度、成份與施工方法應(yīng)該和地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要求以及施工情況相同。

2、水泥攪拌樁復(fù)合地基的設(shè)計(jì)要求基礎(chǔ)底面之下有200-300mm厚砂石墊層，同時(shí)載荷板下也需要施工設(shè)計(jì)要求的砂石墊層。為了保護(hù)樁頭不被夯壞以及方便施工，提倡適合采用1：2或者1：3級配砂石以及采用平板振動器將砂石墊層振實(shí)。

3、復(fù)合地基承載力重要組成部分之一即為樁間土承載力，開挖基槽（坑）時(shí)常常嚴(yán)重?cái)_動樁間土，在做砂石調(diào)整層之前要做好橡皮土以及浮土的清除工作，如有需要還應(yīng)夯鋪碎石，將擾動層消除。靜載試驗(yàn)載荷板下的樁間土如果遭受擾動，也應(yīng)該進(jìn)行清除以及加固處理，讓其同基底下的條件基本相同。如果載荷板下不安排砂石調(diào)整層，也不進(jìn)行清除和加固處理樁間土擾動層，則其靜載試驗(yàn)結(jié)果所反映的則不是單樁復(fù)合地基承載力，而僅僅為單樁承載力。此為工程實(shí)施時(shí)復(fù)合地基承載力檢驗(yàn)結(jié)果常常無法符合設(shè)計(jì)要求的重要因素之一。

4、靜載試驗(yàn)載荷板下的水泥攪拌置換率應(yīng)同基礎(chǔ)底面下基本一致，不然靜載試驗(yàn)的結(jié)果不是偏大，就是偏小。

（三）試驗(yàn)點(diǎn)的復(fù)合地基面積高于或者不足處理面積

當(dāng)試驗(yàn)點(diǎn)的復(fù)合地基面積高于或者不足處理面積時(shí)，試驗(yàn)加載量應(yīng)該做適當(dāng)?shù)男拚?，而非單純地按照整個(gè)復(fù)合地基的平均承載力進(jìn)行計(jì)算該處試驗(yàn)點(diǎn)的承載力。若是每處的置換率都相同，攪拌樁的分布確保絕對均勻，進(jìn)而才有可能達(dá)到每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的復(fù)合地基承載力相一致，但即便如此，局部的置換率依舊存在不一樣的情況。載荷試驗(yàn)的根據(jù)不是依照籠統(tǒng)的平均承載力，而是各測點(diǎn)的試驗(yàn)加載量。因此，用低于測點(diǎn)承載力的要求去做靜載荷試驗(yàn)，其結(jié)果是極其容易滿足 “承載力”要求，但卻丟失了檢驗(yàn)自身的意義。另外，測點(diǎn)的選擇也需盡可能選擇代表性，例如承載力要求較高之處或者是施工質(zhì)量較薄弱的方面。

（四）每個(gè)測點(diǎn)中所包含的樁數(shù)

鋼筋混凝土樁與深層攪拌樁復(fù)合地基的最重要區(qū)別就是鋼筋混凝土樁一般單純考慮樁的承載力，卻不會根本考慮土的承載力，而復(fù)合地基是樁和土是共同承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載。從檢驗(yàn)的準(zhǔn)確性角度而言，每個(gè)測點(diǎn)所包含的樁數(shù)越多，也就意味著其試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性相對高；然而應(yīng)從試驗(yàn)的目的著手，盡量增添每個(gè)測點(diǎn)所包含的樁數(shù)，因此做到更準(zhǔn)確地揭示樁-土、土-土、樁-樁間的相互作用。顯而易見，若某測點(diǎn)只選擇單樁復(fù)合地基，無法反映土-土、樁-樁之間的相互作用。當(dāng)然每個(gè)測點(diǎn)所包含的樁數(shù)也不能太多，過多的話既不經(jīng)濟(jì)、也不現(xiàn)實(shí)，一般一個(gè)測點(diǎn)采取4樁復(fù)合地基相對適宜。

（五）復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)的基本值、標(biāo)準(zhǔn)值取值問題

深層水泥攪拌樁復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)是依據(jù)的規(guī)范是國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》JGJ79-91。在該規(guī)范中，對復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值的取值與復(fù)合地基承載力基本值的確定都做出了明確的規(guī)定。

某工程采用樁長11m、樁徑500mm、置換率為20%的深層水泥土攪拌樁，按照單樁復(fù)合地基靜載試驗(yàn)，承壓板面積為1米×1米、總加載量為240kN（為設(shè)計(jì)要求值的2倍），當(dāng)加載到240kN時(shí)，總沉降量達(dá)到59.72mm，Q-S曲線為緩變型，比例極限點(diǎn)不便識別，應(yīng)按附錄一試驗(yàn)要點(diǎn)七中3點(diǎn)相對變形值來確定，可采取s/b=0.004～0.010所對應(yīng)的荷載。取大值s/b=0.010，那么此樁的復(fù)合地基承載力基本是110kN，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。（因?yàn)閟/b的取值范圍較大，從0.004～0.010范圍內(nèi)應(yīng)取多少，取大值和取小值，承載力基本值相差太多）。

《規(guī)范》附錄一試驗(yàn)要點(diǎn)七中第二條的規(guī)定，極限荷載能確定，而其值又小于對應(yīng)比例極限荷載值的1.5倍，可取極限荷載的一半；當(dāng)極限荷載能確定，而其值大于對應(yīng)比例極限荷載值的1.5倍時(shí)怎樣取值在《規(guī)范》中卻沒有明確規(guī)定。但就安全方面而言，筆者認(rèn)為應(yīng)該按照相對變形值確定該樁的復(fù)合地基承載力基本值。

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