水泥攪拌樁復(fù)合地基承載力特征值確定方法的探討

張日波 蔡雪峰

（蘇州市水利工程質(zhì)量檢測(cè)中心有限公司，江蘇蘇州 215300）

水泥攪拌樁復(fù)合地基承載力特征值確定方法的探討

張日波 蔡雪峰

（蘇州市水利工程質(zhì)量檢測(cè)中心有限公司，江蘇蘇州 215300）

水泥攪拌樁造價(jià)低、施工速度快、能發(fā)揮樁土共同作用力，在處理軟弱地基時(shí)，往往容易受到設(shè)計(jì)影響。本文通過一些工程試驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)合相關(guān)規(guī)范，闡述在試驗(yàn)過程中如何正確地確定復(fù)合地基承載力特征值。

水泥攪拌樁；承載力特征值；確定方法

1 概 述

復(fù)合地基承載力試驗(yàn)，通過分級(jí)加載并記錄對(duì)應(yīng)的承壓板沉降量，來描繪力與位移的關(guān)系曲線，結(jié)合相關(guān)判斷條件來確定復(fù)合地基承載力特征值。復(fù)合地基承載力特征值，常常用來校核設(shè)計(jì)理論計(jì)算和作為工程驗(yàn)收的依據(jù)。探討其值確定的方法具有重要的實(shí)際意義。

2 荷載-位移曲線

荷載-位移曲線，是一標(biāo)準(zhǔn)型加載曲線（見圖1），在實(shí)際試驗(yàn)中得出的曲線往往不是標(biāo)準(zhǔn)型，這就給試驗(yàn)人員最終的承載力特征值的判斷，帶來一定難度或者隨意性，因此掌握復(fù)合地基受力特點(diǎn)很有必要。

圖1 沉降-位移曲線

復(fù)合地基加載后，樁土共同作用抵抗外加荷載，樁土承載力發(fā)揮與兩者的相對(duì)剛度有關(guān)。當(dāng)荷載加載到極限時(shí)，其破壞形式通常分為兩種：一是土的壓縮破壞；二是樁身的破壞。其中由土引起的沉降，主要是土的整體剪切破壞引起的，其變形過程主要從直線變形到塑性變形再到整體剪切破壞。樁體位移量主要由樁身的彈塑性壓縮和破壞引起［1］。

正常P-S曲線具有顯著臨界點(diǎn)，a點(diǎn)為直線終點(diǎn)對(duì)應(yīng)比例界限終點(diǎn)，復(fù)合地基變形即將進(jìn)入塑性階段；b點(diǎn)為曲線終點(diǎn)，對(duì)應(yīng)塑性變形終點(diǎn)，復(fù)合地基變形即將破壞；c點(diǎn)為破壞階段。

3 復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)

蘇州七浦塘拓浚延伸工程某標(biāo)段采用φ600＠1000mm、長為14m正方形布置的水泥攪拌樁處理節(jié)制閘淤泥質(zhì)基礎(chǔ)。處理后的復(fù)合地基承載力要求不小于110kPa，通過面積置換率計(jì)算采用1m×1m承壓板對(duì)170號(hào)、175號(hào)、451號(hào)樁進(jìn)行單樁復(fù)合地基承載力試驗(yàn)，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如圖2、圖3所示。

圖2 加載至設(shè)計(jì)特征值2倍時(shí)的荷載-沉降曲線

圖3 加載至極限荷載狀態(tài)下的荷載-沉降曲線

由圖2知170號(hào)點(diǎn)、451號(hào)點(diǎn)荷載-位移關(guān)系曲線呈線性，未出現(xiàn)極限荷載，加載至193kPa時(shí)有下彎的趨勢(shì)，根據(jù)P-S曲線特征看兩個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)剛進(jìn)入塑性變形階段。根據(jù)規(guī)范［2］難以找到相關(guān)條款來確定其承載力特征值。175號(hào)試驗(yàn)點(diǎn)在加載至138 kPa時(shí)P-S曲線不再呈線性，位移由5.80mm增至10.92mm，繼續(xù)加載時(shí)沉降又趨于穩(wěn)定，直至加載到248kPa時(shí)出現(xiàn)了第二次陡降（見圖3）。由上述實(shí)例看出，根據(jù)圖2按規(guī)范［2］難以確定其承載力特征值。

由圖3知170號(hào)點(diǎn)、175號(hào)點(diǎn)、451號(hào)點(diǎn)分別加載至275kPa、248kPa、275kPa時(shí)出現(xiàn)了陡降，從圖上能夠確定極限荷載的大小，根據(jù)規(guī)范［2］確定3點(diǎn)的單樁復(fù)合地基承載力分別為137.50kPa、124kPa、137.50kPa。

圖2所示為加載至設(shè)計(jì)特征值2倍滿足停止加載條件，如果根據(jù)圖2按相對(duì)變形值方法，來確定單樁復(fù)合地基承載力特征值，取s／d=0.006～0.008所對(duì)應(yīng)的壓力值，170號(hào)點(diǎn)、451號(hào)點(diǎn)分別為165～203kPa、145～171 kPa，將明顯高于圖3中的數(shù)值。

蘇州七浦塘拓浚延伸工程某標(biāo)段采用φ600＠1000mm、長5m正方形布置攪拌樁處理擋墻淤泥質(zhì)基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)要求復(fù)合地基承載力不小于94kPa。根據(jù)規(guī)范，通過面積置換率計(jì)算，采用1m×1m承壓板，對(duì)L-11號(hào)、N-17號(hào)樁進(jìn)行單樁復(fù)合地基承載力試驗(yàn)。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如圖4、圖5所示。

圖4 加載至設(shè)計(jì)特征值2倍滿足停止加載條件

圖5 加載至極限荷載狀態(tài)

圖4中按《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ 79—2012）仍不能判斷其特征值。繼續(xù)加載至出現(xiàn)極限荷載（見圖5），判斷兩個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的復(fù)合地基承載力特征值均為117.5kPa。

4 界限荷載及特征值的確定

4.1 極限荷載的確定

《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ 79—2012）中未規(guī)定極限荷載如何確定，上述實(shí)例中的極限荷載均根據(jù)《復(fù)合地基技術(shù)規(guī)范》（GB 50783—2012）附錄A中的A.0.14條確定，《復(fù)合地基技術(shù)規(guī)范》（GB 50783—2012）明確了極限荷載的確定方法［3］。

建議《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ 79—2012）中參考《復(fù)合地基技術(shù)規(guī)范》（GB50783-2012）明確下極限荷載的確定方法。

4.2 比例界限荷載的確定

《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ 79—2012）中，未規(guī)定比例界限荷載的確定方法，實(shí)際的試驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線中，由于不是標(biāo)準(zhǔn)型的P-S曲線，比例界限的確定不同的人會(huì)有一定的差異。例如圖5中的N-17號(hào)樁比例界限的判斷就因人而異?！督ㄖ鼗幚砑夹g(shù)規(guī)范》（JGJ 79—2012）中判斷承載力特征值是否可以不考慮比例界限？除非該比例界限非常明顯。

4.3 特征值的確定

《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ 79—2012）中規(guī)定當(dāng)滿足停止加載條件時(shí)，試驗(yàn)點(diǎn)有極限荷載或P-S曲線為平緩的光滑曲線時(shí)，才能確定其荷載特征值。但當(dāng)出現(xiàn)“滿足停止加載，未出現(xiàn)極限荷載，曲線也不是平緩的光滑曲線”的情況時(shí)，未明確如何判斷承載力。從工程試驗(yàn)數(shù)據(jù)來看，這種情況還是常常發(fā)生的。筆者認(rèn)為原因主要是：?該樁的承載力較高，加載至設(shè)計(jì)值2倍時(shí)處于比例界限段；?該樁的承載力較高，加載至設(shè)計(jì)值2倍時(shí)處于塑性段；?分級(jí)加載時(shí)，沉降未穩(wěn)定就繼續(xù)加載。

建議《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ 79—2012）中增加該種情況的判斷條件［4］。在工程實(shí)際中常常發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)人員由于規(guī)范中沒給出判斷條件，刻意把實(shí)測(cè)曲線調(diào)整為緩和曲線或出現(xiàn)極限荷載的曲線，隨意判斷試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

5 結(jié) 語

根據(jù)上述內(nèi)容分析看出，界限荷載判斷的準(zhǔn)確性，直接影響到復(fù)合地基特征值的大小，關(guān)于界限荷載的確定，建議《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ 79—2012）中應(yīng)明確。在滿足“停止加載，但未出現(xiàn)極限荷載，曲線也不是平緩的光滑曲線”的情況下，復(fù)合地基承載力的判斷標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范也應(yīng)明確；建議廣大試驗(yàn)人員在試驗(yàn)過程中對(duì)加載等級(jí)的劃分，規(guī)范［2］中明確8～12級(jí)，建議取級(jí)數(shù)高者，這樣描繪出的曲線更易識(shí)別。

［1］ 陳希哲.土力學(xué)地基基礎(chǔ)［M］.4版.北京：清華大學(xué)出版社，2004.

［2］ JGJ 79—2012.建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

［3］ GB 50783—2012.復(fù)合地基技術(shù)規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

［4］ 鄭剛，于宗飛.復(fù)合地基承載力載荷試驗(yàn)及承載力確定的標(biāo)準(zhǔn)化問題［J］.建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，2003，24（1）.

Discussion on determination method of cement mixing pile composite foundation bearing capacity characteristic value

ZHANG Ribo，CAI Xuefeng
（Suzhou Water Resources Engineering Quality Test Center Co.，Ltd.，Suzhou 215300，China）

cement mixing pile has low cost and fast construction speed.Joint effect of pile and soil can be exerted by it. When soft foundation is treated，it is always affected by design easily.In the paper，related specifications are combined for describing how to correct determine composite foundation bearing capacity characteristic value in the testing process through some engineering test data.

cement mixing pile；bearing capacity characteristic value；determination methods

TV553

A

1673-8241（2016）09-0059-03

10.16617／j.cnki.11-5543／TK.2016.09.014