收稿日期:2006-03-02基金项目:建设部科学技术项目(06-K1-6)作者简介:王凤池(1970-),男,副教授,博士,主要从事地基基础研究.文章编号:1671-2021(2006)05-0705-04水泥搅拌桩地基下卧层沉降计算方法选择王凤池,朱浮声,张德海(沈阳建筑大学土木工程学院,辽宁沈阳110168)摘要:目的为了研究水泥搅拌桩复合地基设计中的沉降计算问题,减少下卧层沉降计算值与实测值的差异.方法从水泥搅拌桩的加固机理出发,指出了水泥搅拌桩加固区与下卧层相比是一个具有强度高、压缩性小的硬壳层.考虑硬壳层的影响,在进行下卧层沉降计算时,应根据外荷载与总抗剪力的关系来选择计算方法.结果当外荷载大于总抗剪力时,采用等效实体法;反之,则考虑硬壳层效应,附加应力折减.结论硬壳层对附加应力有扩散效应,这是有时采用等效实体法计算下卧层沉降时数值过大的原因.算例表明,通过对计算方法的选择,提高了下卧层沉降的计算精度.关键词:水泥搅拌桩;复合地基;下卧层;沉降;附加应力中图分类号:TU443文献标识码:A作为一种人工地基,复合地基的设计不仅要保证具有足够的承载能力,也要估计在工作荷载下产生的沉降,并保证这一沉降不足以危害上部结构.在许多工程设计中,承载力已经不是复合地基的重点,而沉降控制被提到越来越重要的位置[1-4].5地基基础设计规范6(GB50007-2002)强调变形控制,因为它不但关系到工程设计的成败,而且在很大程度上决定了投资的多少.桩间土的非线性应力)应变关系和桩间土与增强体之间的相互作用的影响,导致了复合地基的沉降计算十分复杂.由于下卧层变形占总沉降的比例相当大,因此把目光过分的集中在加固区变形计算上,是不符合工程需要的.笔者根据外荷载与总抗剪力的关系,给出了计算下卧层沉降方法选择的判定条件以及相应的计算方法.1复合地基的沉降分析复合地基的沉降包括三部分:加固区变形、下卧层变形和褥垫层变形,如图1,其沉降计算式为S=S1+S2+S3(1)式中:S1为加固区变形;S2为下卧层变形;S3为褥垫层变形.加固区的变形计算,目前主要采用复合模量法(Ec法)、应力修正法(Es法)和桩身压缩量(Ep法)进行计算.对于下卧层的变形S2,目前的计算方法是通过应力扩散法、等效实体法、改进Geddes法等手段计算下卧层上的附加应力,采用分层总和法计算其沉降[5].随着复合地基技术的不断发展,一些新的计算方法也应运而生.下卧层的变形占结构总沉降有相当的比例,特别是/悬桩0问题,下卧层土体的性质成为对沉降影响重要因素之一.如宁通一级公路(南通段)引河大桥桥头和过渡段采用二灰土桩加固,其K102+990断面沉降实测值S1=1517cm,S2=3314cm[6],下卧层沉降占总沉降的68%.又如上海金达棉纺厂主厂房采用石灰桩复合地基设计[7],结构总沉降为6914mm,而加固区沉降为914mm,仅占总沉降的1315%.鉴于上述事实,下卧层变形计算的重要性可见一斑.要准确地计算下卧层的压缩量,首先必须正确地把握下卧层中的附加应力的分布规律.如何考虑加固层和桩体对附加应力的影响是问题的关2006年09月第22卷第5期沈阳建筑大学学报(自然科学版)JournalofShenyangJianzhuUniversity(NaturalScience)Sep.2006Vol122,No15键所在.图1复合地基沉降分析模式2水泥搅拌桩复合地基硬壳层效应水泥搅拌桩采用水泥作为固化剂,进行强制搅拌.水泥与软土混合后,与土中水发生水化和水解反应,首先生成能迅速溶解于水的Ca(OH)2和含水硅酸钙(CaO#SiO2#nH2O),使水泥颗粒表面重新露出,再与土中水发生作用形成水化物.当新生成物不能再溶解时,便悬浮形成胶体.当水泥的各种水化物形成后,胶体能与水化物中的离子进行当量吸附交换,使较小的土颗粒形成较大的土团粒.凝胶粒子的比表面积很大,具有强烈的吸附活性,能将土团粒进一步结合起来,并封闭空隙,形成坚固的联结,提高了地基强度.同时,随水泥水化反应的深入,溶液中析出大量的钙离子,并逐渐反应形成不溶于水的稳定化合物,并相互联结形成空间网状结构,使水泥土具有足够的强度和水稳性.由水泥土加固机理可以看出,与下卧层软弱土体相比,水泥搅拌桩加固区形成了具有强度高、压缩性小的硬壳层(如图2).研究表明,硬壳层对图2硬壳层的扩散效应附加应力有明显的扩散效应,这是造成有时计算下卧层沉降时,数值过大的原因.考虑水泥搅拌桩复合地...
