灰土桩复合地基桩土应力比计算要点的分析

苏晓春 梁 博

（陕西能源职业技术学院 712000）

灰土桩复合地基桩土应力比计算要点的分析

苏晓春 梁 博

（陕西能源职业技术学院 712000）

为了稳定建筑地基，就需要对建筑所在的土地进行地基处理，通过消除湿陷性提高地籍承载力。采用灰土挤密桩是一种有效的方式，本文首先分析了灰土桩复合地基桩土应力比的变化规律,然后分别从灰土桩的单桩承载力、桩间土承载力、复合地基承载力取值三个方面对复合地基承载力计算进行了分析。

灰土桩复合地基；桩土应力比；计算

灰土挤密桩是指利用打入钢套管或振动沉管或炸药爆破扩成孔后素土和石灰按照一定的配合比制成灰土，静特殊的夯实机具予以挤密夯实成桩。灰土挤密桩于桩间土一起组成人工复合地基，从而提高地基承载力，增强其水稳性，减少沉降量。

不同的建筑需要不同的地基，由此才能够形成高质量建筑。稳定的地基源于对建筑所在的区域土地所进行的妥善处理，通过认真分析后找到合理的处理方式，这样就可以提高建筑的质量。我国中西部地区的黄土地层的湿陷性较高，这样就更需要对地基进行处理。黄土层湿陷性过高，就可能会导致地基承载力有限。所以，要选择有效的方式提高地基承载力，减少湿陷性对地基造成的困扰。灰土挤密桩是一种有效的处理方式。灰土挤密桩主要就是把软土地基进行加工处理，在湿陷性较大的黄土地区使用范围十分广泛，主要是利用冲击或振动的形式将圆柱形桩管打入原地基再拔出，在其所形成的孔中填充进行灰土等物料填充，其所形成的桩体和原有地基共同形成复合地基。灰土填充桩孔所采用的是横向挤密方式，可以节省开挖回填的工作量，大大缩短工期。灰土挤密桩基本属于就地取材，能够为工程带来良好的经济效益。本文主要结合工程对灰土桩符复合地基的应力分布、桩间土承载力和复合地基承载力的计算，做了相应的探讨。

1、灰土桩复合地基桩土应力比的变化规律

以某工程为例，其场地主要是非自重湿陷性黄土，主要该场地的黄土层进行实验。工程场地土层主要由黄土和古土壤形成。根据已知的含水量和试验桩长度，以及相应的状体灰土比，分两组进行实验。第一组和第二组的桩间距相差十厘米左右，按照等边三角形进行布置。在灰土桩施工一个月左右时可进行该实验，选择相应的圆形承压板，两组承压板的面积和直径各有不同，第一组的面积和直径最好大于第二组。设置好承压板后，就要埋设三个压力盒，压力盒位置分别置于桩顶和桩间土中。这样的装置主要是测量桩间土的临塑荷载情况，并通过与灰土桩的变化对比找到应力的规律。低荷载桩间土所分担应力小于桩间土的临塑荷载时，桩间土和灰土桩均处于压密阶段，此时桩土应力在位移量变化不大且相同的条件下会比较小。当极限荷载值最大时，桩间土与灰土桩的变形不再一致，当位移增量一致时，地基材料的刚度值将成为影响荷载分配的必要因素。桩土的应力比值与应力的集中成正比，随着应力的集中而不断增大，直至增大到某一极限再逐渐减少。应力的大小与灰土桩的荷载有关，荷载到了临界点时，应力随之到达顶点，再逐步下降。随后，灰土桩进入塑性变形阶段。受到桩土之间的约束等存在于灰土桩内的主要作用影响，桩体依然保持较强的状态，不会随着荷载的递增而轻易出现问题。不过，由于位移也在随之增大，桩土应力就会与荷载的增加呈反比。

实际上，桩土应力比并不是固定的，一开始与荷载的增加成正比，但后来就会逐渐成反比，即，逐渐增大到某一数值后再逐渐减小，这主要对于同一土层而言。不同土层的应力比值会不尽相同，其主要是因为不同的场地桩体强度、桩间土强度和桩间距的不同。前三者只要有一个有所变化，应力比就会随之改变。

2、复合地基承载力计算

对复合地籍承载力进行计算，主要是要研究其影响因素。将承载力分解成若干个因素，即桩体强度、桩间土强度、桩间距，就可以进行计算，确定复合地基承载力。

2.1 灰土桩的单桩承载力

研究灰土桩的单桩承载力主要是因为灰土桩既有柔性的一面，又有刚性桩的优势。固结后的灰土结构性较为明显，承载力与变形的特性介于土和混凝土之间。承载力与桩间距、长度等内容没有太多关系。按照固定比例配合的灰土固结后在室内进行了大量无侧限抗压实验，通过这一实验可以充分表明灰土桩的强度较为固定，因为各种无侧限抗压实验下灰土桩的强度也没有太大的区别。这体现了灰土桩强度介于柔性和刚性桩之间，荷载是通过灰土桩周摩擦力向桩周土传递的。灰土桩顶不能长时间承担荷载，具有一定的限制。因此荷载传递的深度不会超过桩体长度，如果其桩体长度与荷载传递的深度等同，那么强度将决定了桩体承载力。一般情况下，灰土单桩承载力可经作为灰土桩复合地籍承载力的设计参数。

2.2 桩间土承载力

灰土桩主要用来消除湿陷性，从而提高承载力。处理地基时，桩间土的空隙不断减少，通过良好的挤密使得承载力提升。通过对比不同场地桩间土，处理后的桩间土承载力与天然地基承载力几乎等同，再者，二者密度也没有太大变化。

2.3 复合地基承载力取值

即使是同一场地，但由于桩间距不同，所以承载力也会不同。另外，受到施工质量、土层差异的影响，就算是桩间距相同，也可能会得到不同的结果，真正要得到承载力的标准值，往往很有难度。实验终究有限，为了确保取值误差范围小，一般可采取最低实验值作为最终结果。实际上，这是在理想的条件下做出的试验结果取值，而现实往往是没有条件进行实验，所以取值自然不能从实验中获得。在这种情况下，一般会根据《规程》进行复合地基承载力标准值的取值。但是，在《规程》中的取值也只是在理想的条件下，只考虑了天然地基强度，却没有考虑到如果是经过灰土桩消除的湿陷性地基的承载力。在前文已经陈述过，影响地基承载力的不仅有地基的强度，还有桩间距和桩体强度，很显然，《规程》中的取值存在不合理之处。而且，在承载力标准不一致的情况下就很难进行复合地基承载力的取值。

桩土承担着复合地基的荷载，在确保位移协调一致的情况下，桩土的应力比值将直接关系到荷载。关于承载力的取值，在缺乏实验条件的情况下，需要结合力的平衡原理对承载力进行计算，这样才能全面、真实地反应影响复合地基承载力的各种因素。为了算出地基标准承载力，需要结合桩土承载力和桩土应力比，以及2∶8的灰土桩单桩承载力，再算出地基处理面积与灰土桩占有面积的比例，这些必备条件具备后，就可以算出地基标准承载力。与《规程》取值相比，该算法得出的取值较低，不过，却同样可以说明问题。根据桩间距的变化，找到同一场地承载力的变化，其变化规律与实验结果的变化规律是同步的。如果是不同场地，在桩间距相同的情况下，天然地基承载力高，那么复合地基承载力也会高，符合实际情况。这样看来，该算法所而出的结果比《规程》更贴近灰土桩复合地籍承载力的取值。

3、结束语

以上内容主要是以某工程为例探讨了灰土桩复合地基桩应力比，并介绍了单桩承载力、桩间土承载力和复合地基承载力的计算。在进行复合地基承载力的计算时，不再需要试验，适合缺乏试验条件的工程项目，弥补了《规程》中的取值不准确问题，更贴近实际，简化了工作流程，节约了大量的人力、物力和财力。影响复合地基承载力的因素有很多，这种考虑到各种因素的计算方法具有很高的实用价值。应用灰土桩消除湿陷性，可以大大提升地基承载力的准确性。

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1007-6344（2017）01-0290-01

陕西能源职业技术学院科学研究计划项目（16KY06）