素混凝土桩复合地基在深厚软土地基处理中的应用

素混凝土桩复合地基在深厚软土地基处理中的应用

刘志刚

（广东省水利水电第三工程局有限公司广东东莞523710）

【摘要】素混凝土是相对于刚性混凝土和应力混凝土而言的，是将水、沙、石及外加剂经过一定比例配置而成的。在建筑施工中主要用于基础建设，而不能作为主要受力结构。素混凝土由于其自身特点，在应用方面具有其它材料无法比拟的优势。本文将结合珠海航空产业园生物医药专区市政配套一期工程素混凝土桩复合地基在深厚软土地基处理中的应用做简要阐述。

【关键词】素混凝土桩复合地基；深厚软土地基；应用

【中图分类号】TU753.3【文献标识码】A【文章编号】1002-8544（2017）04-0066-02

珠海航空产业园生物医药专区市政配套一期工程位于珠海市金湾区三灶镇珠海航空产业园西北部，贯通生物医药产业园，衔接定家湾东片区和生物医药园西片区。按照设计图纸要求，其中六条路采用素混凝土桩复合地基处理。

1.软土及复合地基

软土在我国的分布面积相当的广阔，并且具有一定的区域性。就软土形成的条件来看，在平坦的地方，如河口三角洲，河岸，滨海平原等区域容易形成。从区域上来看，这些地区都是我国经济较为发达的地区，城市在发展建设过程中会因为土质原因遇到多方面的问题。

软土具有以下几个方面的特征。其一是触变性，当原状土受到扰动后，破坏了结构连接，降低了土的强度，受到外力作用时，地基土层会变稀软，可能会呈现出流动状态，无法有效的承担外部力量；其二是土质不稳定，易产生变化，地基受到压缩时，随着负荷增加，土质会出现相应变化，不利于工作开展，同时对人员安全存有潜在威胁；其三是软土自身含水量高且透水性差，对地基排水固结不利，影响地基强度。其四是对地基抗压能力较弱。其五是受到外力挤压时，易导致建筑物沉降。

复合地基到今天已经经历一个较长的发展阶段，在初期主要指在天然地基中添加人为材料，如碎石桩或者是砂桩对松散地基进行加固。关注点在碎石桩复合地基相关方面研究及应用。随着技术发展及施工方法更新，深层搅拌与高压喷射注浆在地基处理工作中的应用，人们关注研究的重点转移到了水泥桩复合地基方面。在复合地基的概念方面，由散体材料逐渐拓展到了粘体材料。技术进行一步发展，概念被进一步拓展，复合地基有了柔性与刚性之分。

2.软土处理方法及原则

软基处理主要遵循技术可行、造价合理的原则，结合施工区域的具体情况、地勘报告、周边建筑物分布情况等因素，对于不同情况采用不同软基处理方法。主要有浅层处理，深层处理，特殊处理三种方式。

当浅层处理软土层厚度小于3m时常采用浅层换填法处理；否则采用强夯法处理。深层处理对软土厚度的要求较小，当厚度小于15m时采用水泥搅拌桩处理；大于此数值时采用素砼桩处理。

3.素混凝土桩在软土处理中的应用

3.1素混凝土桩复合地基的作用

置换作用。由于桩间土的强度要小于素混凝土桩，同时混凝土桩的模量也要大于桩间土，桩间土表的应力要小于桩顶，通过桩身可以将载荷向较深的土层中传递。实践已经证明，置换作用的大小取决于桩体材料的组成，混凝土在外部力量的作用下不会像碎石桩一样出现膨胀现象，桩落在土层上有较为明显的端承力，复合地基的承载力可以大幅度的提高。

挤密及振密作用。施工过程中通过振动沉灌机打入互混凝土桩，并将原来的地基进行填土，在成桩的过程中，沉管与振管在运动时向两侧挤压，可以使土壤间的空隙缩小，桩间土的强度和模量就会提高，对土壤起到了挤密振密的作用。采用该方法的不足之处在于对土质的要求较高，否则振动不会达到预期的效果反而会对现有的土体强度造成一定的影响。因此在采用此种方法的时候，方案的设计要考虑到土壤的含水量及土壤的成分，对照不同方法依据实际的情况选择最佳的处理方法。

排水作用。素混凝土桩在软地基的处理过程中，由于沉管与拔管产生的振动，桩间土被挤密，桩间土的承载力得到了有效提升。而刚施工结束的混凝土桩则是较佳的排水通道，孔隙水从桩体向上排出，一直到桩体固化。

对土的约束作用。桩对土产生的变形作用能够起到一定的程度上的抑制。桩、土、褥垫层一起形成了复合地基，桩在向上刺入的过程中垫层材料不断的调整并补充至桩间土，从而保证了在一定条件下桩与土共同参与了作用。

3.2素混凝土桩的加固机理

桩体作用。相比较于碎石桩和石灰桩，混凝土桩的整体强度及模量较高，在外力的作用下，变形程度要小于桩间土，因此会出现应力集中现象。大量的实践已经证明，混凝土桩的效果要好于一般的柔性桩及碎石桩。

挤密作用。对于挤密效果较好的土壤来说，采用振动沉管的方法，使桩间土被挤密，土的强度得到提升，从而将复合地基的承载力提升，对于不可挤密的土而言，承载力的提升只是置换作用。

褥垫层的作用。复合地基的许多的特性都和该层有关，通过对该层厚度的改变，可以实现对桩与土的载荷承担比的有效调整。并且当桩越薄的时候，比例就越大。

4.复合地基的计算

复合地基计算通常采用的是沉降控制方法，软土地基沉降较大，经过处理后沉降产生的变形能够满足相应的要求，那么承载力也就能满足相应的要求。

复合地基在载荷的作用下，总的沉降量由两部分组成，加固区及下卧层沉降量。由于褥垫层的变形较小，计算时可以忽略不计。对下卧层的计算通常采用总和法。对于加固区而言，工程情况不同以及桩型存在的差异导致了计算方法多样，如复合模量，桩身压缩，应力修正等。复合模量是将加固区桩体及原土地看作是一个整体，在对压缩性进行表述的时候，采用的是分层总和计算将土层分为n层。而桩身压缩的方法对于软土地基素混凝土桩的计算不适合，该方法适用于柔性桩或者是下卧层刚度较大的情况。对于应力修正方法，其难点在于受到多方面因素的影响，在取值方面有一定难度。其影响因素主要有，桩体与基土的应力比，桩体与基土的刚度，载荷大小，施压方式，置换率，褥垫层，下卧层物理性质。

在下卧层的计算方面，方法主要有应力扩散，等效实体。前者的难度在于扩散角确定。

5.效果检测

其一桩检测。在施工完成28天后，进行低应变、单桩和单桩复合地基检测，确保工程质量不存在问题。

其二是沉降监测。正常情况下，沉降量会随着填土高度增加而相应增大，沉降的速率呈现出增快的趋势，当达到某个数值时，就会基本趋于稳定。如果出现与正常情况较大的差异，要及时的查找原因，并采取相应的补救措施。

6.结束语

素混凝土桩是一种刚性桩体，其粘度较高，承载能力也有大幅度提升，根据相关科学计算，提升的幅度在50%—100%区间内。承载能力幅度具有可调性，适合深厚软土地基施工。从技术上来说，可靠性与可行性都较高，并且具有一定的成本优势，施工效果也比较理想。在具体的操作的过程中，要注意对于关键点的把握，以确保施工的质量。

参考文献

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