水泥粉喷桩复合地基的工程特性

D0I:10.13374/j.issn1001-053x.2002.01.029 第24卷第1期 北京科技大学学报 VoL24 No.1 2002年2月 Journal of University of Science and Technology Beijing Feb.2002 水泥粉喷桩复合地基的工程特性 杨为民2)密荣山》李占强王晖) 1)中国地质大学工程技术学院，北京1000832)准南工业学院，淮南2320013)石家庄铁路工程职业技术学院，石家庄050041 4)河北省建筑设计研究院岩土所，石家庄050011) 摘要通过现场原位试验，研究了粉喷桩复合地基受荷作用后的工作性状和桩土应力比的 特点，并据此提出了复合地基承载力标准值的取值方法.依据桩身变形破坏特点，分析了粉喷 桩复合地基的变形破坏机理，探讨了其变形计算方法， 关键词水泥粉喷柱；复合地基；工程特性；桩土应力比；变形和破坏 分类号TU472.36 粉喷桩复合地基一般用于上部结构荷载均 1.1静载荷试验结果分析 匀，场地地基土层厚度比较均一、含水量高、孔 图1中曲线B为粉喷桩单桩载荷p一沉降s 隙比大、土的工程性质较差的地基士，因为制桩 曲线.在荷载较小时，单桩p一s曲线近似呈直 时不再向地基土中注入水分，水泥干粉与土搅 线，但由于粉喷桩桩身压缩变形量较大，p一S曲 拌后反而吸收桩周围软土中的水分，使桩周土 线很快出现弯曲，桩身发生塑性变形；当荷载大 的含水量降低.所以，加固后的地基土初期强度 于桩身极限承载力（口。）时，曲线出现陡降段，沉 较高，对含水量较高的软土加固效果尤为显著. 降急剧增加，桩身趋于破坏.桩身破坏表现为脆 对含有软弱薄夹层的地基土，采用此法应慎重， 性材料的破坏特点，与室内水泥土的应力一应 因为若薄夹层的软弱土层处理不好，易引起处 理后的复合地基承载力不足，本文在前人工作 D 的基础上，通过现场原位试验和工程实践，系统 6 分析了粉喷桩复合地基的工程特性，以期完善 8 粉喷桩复合地基的设计理论 10 ·一4桩复合地基B ·一单桩复合地基 12 ·一粉喷桩单桩 1粉喷桩复合地基的工作性状 14 一地基土 16 目前，一般通过静载荷试验研究粉喷桩复 0 50100150200250300 合地基的工作性状.试验场地为廊坊市某工程 p/kPa 场地，现场打设3组试柱，每组4根，进行四桩 图1粉喷桩及其复合地基载荷试验p一5曲线 复合地基静载荷试验，其承压板为2.0m×2.0m Fig.1 The p-s curve of static loading test of DJM pile and 的方板.试验技术参数为桩径d=500mm,桩长 its composite foundation 1=8.0m;试桩桩距为1.0m,面积置换率m= 变曲线（图5）相似.单桩p一3曲线总体呈陡降型， 0.20；水泥掺入质量比率a=15%;桩间土为粉 P为曲线上明显陡降段起点所对应的荷载.但 土，桩端土为粉砂.在工程完工后对粉喷单桩和 由于曲线起始直线段较短，难以确定比例极限 桩间土进行了载荷试验，以比较单桩、单桩复合 荷载po. 地基、多桩复合地基的承载特性.单桩复合地基 图1中曲线C为19根单桩复合地基静载 静载荷试验采用1.0m×1.0m承压板. 荷试验p一s曲线的拟合结果，总体也呈陡降型. 但由于桩土共同承载，当即较小时，复合地基荷 收稿日期2001-06-08 杨为民男，36岁，博士，副散授 载与沉降有较好的线性关系，随即的增加，桩土 发生塑性变形，p一S曲线出现弯曲段；当p≥p

第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 加 艳 】 、 肠 水泥粉喷桩复合地基的工程特性 杨 为 民 ， ， 中国地质大学工程技术学院 ， 北京 密荣山 ” 李 占强 ， 王 晖 ， 准南工业学院 ， 淮南 石家庄铁路工程职业技术学院 ， 石家庄 河北省建筑设计研究院岩土所 ， 石家庄 摘 要 通过现场原位试验 ， 研究 了粉喷桩复合地基受荷作用后 的工作性状和 桩土应力 比的 特点 ， 并据此提出 了复合地基承载力标准值的取值方法 依据桩身变形破坏特点 ， 分析 了粉喷 桩复合地基的变形破坏机理 ， 探讨 了其变形计算方法 关键词 水泥粉喷桩 复合地基 工程特性 桩土应力 比 变形和破坏 分类号 粉喷桩复合地基一般用 于上部结构荷载均 匀 ， 场地地基土层厚度 比较均一 、 含水量高 、 孔 隙 比大 、 土 的工程性质较差 的地基土 ， 因为制桩 时不再 向地基土 中注人水分 ， 水泥干 粉与土搅 拌后反而 吸收桩周 围软土 中的水分 ， 使桩周 土 的含水量降低 所 以 ， 加 固后 的地基土初期强度 较高 ， 对含水量较高的软土加 固效果尤为显著 对含有软弱 薄夹层 的地基土 ， 采用此法应慎重 ， 因为若薄夹层 的软弱 土层处理不好 ， 易 引起处 理后 的复合地基承载力不 足 本文在前人工作 的基础上 ， 通过现场原位试验和工程实践 ， 系统 分析 了粉喷桩复合地基 的工程特性 ， 以 期完善 粉喷桩复合地基 的设计理论 静载荷试验结果分析 图 中曲线 为粉喷桩单桩载荷片沉降 曲线 在荷载较小 时 ， 单桩尹月曲线近似呈 直 线 ， 但 由于粉喷桩桩身压缩变形量较大 尹一，曲 线很快 出现弯曲 ， 桩身发生塑性变形 当荷载大 于桩身极 限承载力俩 时 ， 曲线 出现陡降段 ， 沉 降急剧增加 ， 桩身趋于破坏 桩身破坏表现为脆 性材料 的破坏特点 ， 与室 内水泥土 的应力一应 尸 月里， 月后乏理不二‘ 二石二二二二 ， 一一— ， 粉喷桩复合地基的工作性状 目前 ， 一般通过静载荷试验研究粉喷桩复 合地基 的工作性状 试验场地为廊坊市某工程 场地 ， 现场打设 组试桩 ， 每组 根 ， 进行 四桩 复合地基静载荷试验 ， 其承压板 为 ‘ 的方板 试验技术参数为桩径 ， 桩长 试桩桩距为 ， 面积置换率 水泥掺入质量 比率 口‘ 桩间土 为粉 土 ， 桩端土为粉砂 在工程完工后对粉喷单桩和 桩间土进行 了载荷试验 ， 以 比较单桩 、 单桩复合 地基 、 多桩复合地基的承载特性 单桩复合地基 静载荷试验采用 承压板 一 桩复合地基 ‘ 一 单桩复合地基 一 粉喷桩单桩 ‘ 一 地基土 ，‘凡月 吸二︸﹃ 日 之 勿 收稿 日期 刁 ‘ 杨为民 男 ， 岁 ， 博士 ， 副教授 瓜 图 粉喷桩及其盆合地基载荷试脸夕一心 曲线 啥 声卜， 血 业 变 曲线 图 相似 单柏沪弓曲线总体呈 陡降型 ， 几 为 曲线上 明显 陡降段起点所对应 的荷载 但 由于 曲线起始直线段较短 ， 难 以确定 比例极 限 荷载沪 。 图 中曲线 为 根单桩复合地基静载 荷试验夕 曲线 的拟合结果 ， 总体也呈 陡降型 但 由于 桩土共 同承载 ， 当夕较小时 ， 复合地基荷 载与沉降有较好 的线性关系 ， 随夕的增加 ， 桩土 发生塑 性变形 沪一 ，曲线 出现弯 曲段 当 几 DOI ：10．13374／j ．issn1001—053x．2002．01．029

2 北京科技大学学报 2002年第1期 时，沉降急剧增加，p一s曲线出现陡降段 合地基承载力标准值f取值为175kPa. 曲线D为3组4根桩长为6m多桩复合地 基的静载荷试验结果.其p一s曲线既无直线段， 2桩土应力比的试验研究 也无明显的陡降段，表现为缓变型曲线，说明粉 喷桩复合地基的变形特点与原地基土的变形特 粉喷桩与桩间土二者组成复合地基，在上 部荷载作用下，若粉喷柱承担的荷载为σ，桩间 征（图1中曲线A)相似，即粉喷桩复合地基属于 土承担的荷载为o,则o6,称为桩土应力比.目 地基范畴.由于复合地基中桩体通过垫层与基 前有关桩土应力比的认识尚处于试验阶段 础相连，受荷后，复合地基的主要受力层在加固 为进一步研究粉喷桩复合地基桩、土荷载分担 体内，即桩与桩间土共同承载、协调变形 比及桩土应力比随荷载的变化规律，在桩顶和 12多桩复合地基承载力的确定方法 桩间土埋设钢弦式土压力盒，现场测试了荷载 实际工程应用中，用粉喷桩处理地基基本 上采用多桩复合地基，因此，现场实测的静载荷 作用下粉喷桩和地基土所产生的应力. 在上述工程其中一组试桩的桩顶、桩间土 试验p一s曲线大都为缓变型曲线为利用实测的 p一3曲线来确定多桩复合地基的承载力，按 分别埋设土压力盒（图3），共10只压力盒.压力 JGJ79一91规范，当曲线上未出现明显的比例极 盒埋设方法是在试桩打设一个月后，整平试验 限时，可按相对变形值确定，可取s/b或sd= 压力盒 0.0040.010所对应的荷载为复合地基承载力标 准值.张继文认为SB0.0060.008所对应的荷 载作为复合地基承载力基本值是合理的.杜海 金等也得出了类似的结论，即粉喷桩复合地基 一般表现为缓变型曲线，s/d在0.0050.008范围 慝力盒○粉喷桩 A-A剖视图 内取值，这种取值结果受桩端土性、桩身参数、 图3土压力盒埋设示意图 上部结构条件等因素的影响较大.图2为某工 Fig.3 Representation of soil pressure boxes-located 15.0 场地及桩头，埋设桩身土压力盒(1.5MPa),将土 10.0 压力盒嵌固于桩顶，并露出桩顶平面2mm.随 5.0 4.0 后铺设20mm中砂垫层，于砂垫层上表面处埋 3.0 2.0 设桩间土土压力盒(0.3MPa),然后浇注80mm 女 厚的水泥砂浆垫层，待其强度达到要求后放置 1.0 承压板，进行现场试验 0.5 根据现场实测结果，绘制粉喷桩复合地基 0.3 10 203050 100150200300 桩土应力比与荷载之间的关系曲线（图4），由图 1g(p/kPa) 中可以看出： 图2利用g一即曲线确定复合地基承载力 (1)在加荷的初期，由于桩体的刚度比桩间 Fig.2 Composite foundation bearing capacity determind 土大，桩体产生应力集中作用，桩土应力比n随 by Igs-lgp curve 荷载的增加而增加，表明桩承担的荷载迅速增 大，而土承担的荷载比例则相应减少；当荷载增 程4根6m长多桩复合地基的1g~lgp曲线.该曲 至某一值时，n出现峰值，一般n≥10，继续施加 线显示了3段性的变化特点：AB段，由于沉降变 荷载，桩承担荷载的比例诚小，而土承担荷载的 形很小，可视为复合地基的弹性变形阶段；BC 比例增大，桩间土的承载力得到进·步发挥. 段为曲线段，相当于复合地基的弹塑性变形阶 (2)图4中，曲线A为4根多桩复合地基的n 段；CD段亦为直线段，为塑性变形阶段.取AB、 一p的关系曲线，当荷载小于160kPa时，随荷载 CD段延长线的交点E所对应的荷载作为复合地 的增加桩土应力比增加.当荷载大于160kPa 基承载力标准值，与复合地基理论公式验算的 时，随荷载的增加桩土应力比减小，并逐渐稳定 结果基本一致，反映了取值的可信性.该工程复 在某一定值，说明此时桩身已进入屈服状态，而

北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 时 ， 沉降急剧增加 沪一 ，曲线 出现 陡降段 曲线 为 组 根桩长为 多桩复合地 基的静载荷试验结果 其夕刊曲线既无直线段 ， 也无明显 的陡降段 ， 表现为缓变型 曲线 ， 说明粉 喷桩复合地基 的变形特点与原地基土 的变形特 征 图 中曲线 相似 ， 即粉喷桩复合地基属 于 地基范畴 由于复合地基 中桩体通过垫层 与基 础 相连 ， 受荷后 ， 复合地基的主要受力层在加 固 体 内 ， 即桩与桩间土共 同承载 、 协调 变形 ‘ 多桩复合地基承载力的确定方法 实际工程应用 中 ， 用 粉喷桩处理地基基本 上采用多桩复合地基 ， 因此 ， 现场实测 的静载荷 试验夕月曲线大都为缓变型 曲线 为利用实测 的 夕 召 曲线来 确 定 多桩 复合 地 基 的承载 力 ， 按 一 规范 ， 当曲线上未 出现 明显 的 比例极 限 时 ， 可 按 相 对 变 形 值确定 ， 可取 或 所对应 的荷载为复合地基承载力标 准值 张继文川认为夕召 所对应 的荷 载作为复合地基承载力基本值是合理 的 杜海 金等闭也得 出了类似的结论 ， 即粉喷桩复合地基 一般表现为缓变型 曲线 ， 在 刁 范围 内取值 ， 这种取值结果受桩端土性 、 桩身参数 、 上部结构条件等 因素的影 响较大 图 为某工 合地基承载力标准值沃 禽 取值为 甘 桩土应力比的试验研究 粉喷桩与桩间土二者组成复合地基 ， 在上 部荷载作用下 ， 若粉喷桩承担 的荷载为诉 ， 桩间 土承担 的荷载为氏 ， 则口声‘称为桩土应力 比 目 前有关桩土应力 比的认识 尚处于试验阶段【，一 为进一步研究粉喷桩复合地基桩 、 土荷载分担 比及桩土应力 比随荷载 的变化规律 ， 在桩顶 和 桩 间土埋设钢弦式土压力盒 ， 现场测试 了荷载 作用 下粉喷桩和地基土所产生 的应力 在上述工程其 中一组试桩的桩顶 、 桩间土 分别埋设土压力盒 图 ， 共 只压力盒 压力 盒埋设方法是在试桩打设一个月后 ， 整平试验 卜 任 一 叼 一 上 沙 认 ，， 卜 德〕 一 认 一 …厂一 二 、︸内﹃， ︸︵ ︵︶︸妙日、 以 瓜夕 图 利 用 妙一 妙曲线确定复合地甚承载力 啥 · 如 山 恤 勿 · 妙 程 根 长 多桩复合地基 的 一 曲线 该 曲 线显示 了 段性 的变化特点 段 ， 由于沉降变 形很小 ， 可视为复合地基 的弹性变形 阶段 段为 曲线段 ， 相 当于复合地基 的弹塑性变形 阶 段 段亦为直线段 ， 为塑性变形 阶段 取 、 段延长线 的交点百所对应 的荷载作为复合地 基承载力标准值 ， 与复合地基理论公式验算 的 结果基本一致 ， 反映 了取值的可信性 该工程复 压力盒 粉喷桩 ， 剖视图 圈 土压力盒埋设 示意圈 啥 。 拙 比 侧卜 此鱿曰 场地及桩头 ， 挥设桩身土压力盒 ， 将土 压力 盒嵌 固 于桩顶 ， 并露 出桩顶平面 们 随 后铺设 加 中砂垫层 ， 于砂垫层上表面处埋 设桩间土土压力盒 ， 然后浇注 厚 的水泥砂浆垫层 ， 待其强度达到要求后放置 承压板 ， 进行现场试验 根据现场实测结果 ， 绘制粉喷桩复合地基 桩土应力 比与荷载之间的关系 曲线 图 ， 由图 中可 以看 出 在加荷 的初期 ， 由于桩体的 刚度 比桩间 土大 ， 桩体产生应力集 中作用 ， 桩土应力 比 随 荷载 的增加 而增加 ， 表明桩承担 的荷载迅速增 大 ， 而土承担的荷载比例则相应减少 当荷载增 至某一值时 ， 出现峰值 ， 一般 ， 继续施加 荷载 ， 桩承担荷载的 比例减小 ， 而土承担荷载的 比例增大 ， 桩间土 的承载力得到进“ 步发挥 图 中曲线 为 根多桩复合地基的 夕 的关系 曲线 ， 当荷载小于 沙 时 ， 随荷载 的增加桩土应力 比增 加 当荷载大于 沙 时 ， 随荷载的增加桩土应力 比减小 ， 并逐渐稳定 在某一定值 ， 说明此时桩身已进人屈 服状态 ， 而

Vol.24 No.I 杨为民停：水泥粉喷桩复合地基的L程特性 3 16 ◆文献]单桩 原地基土强度有关，这一点也与李杰和方永凯 14 小女实测4桩 (1989)根据碎石桩复合地基的有关试验资料统 ◆实测单桩 12 计结果相吻合 文献[3引单柱 10 3粉喷桩桩身变形和破坏机理讨论 3.1变形破坏机理讨论 根据现场挖桩和载荷试验结果，桩身破坏 表现为环向拉裂和桩体横向压碎.它的变形破 坏机理与桩本身的材料性质有关.图5为根据 室内水泥土块的无侧限抗压强度试验结果绘制 0 160 320 480 640 p/kPa 图4粉喷复合地蕃的桩土应力比（川与戴荷关系曲线 a.=20% Fig.4 The relationship between pile-soil streas ratio and 6 a.=15% load of DJM pile composite foundation 增加的荷载将主要由桩问上来承担，一旦桩间 a.=10% 上进人屈服状态，则值将进一步减小，此时复 0 0.40.81.2 1.62.0 合地基进人极限状态.n-p曲线特点显示粉喷 e/% 桩复合地基在承载过程中其有2次屈服现象. 图5水泥土的应力应变曲线 (3)单桩复合地基的np曲线特点与多桩复 Fig.5 Stress-strain curve of soil mixed by cement 合地基不同.图4中B,D为单桩复合地基的n一 p曲线，在n达最大值前，其特点与多桩复合地基 的应力一应变曲线（图中α为水泥掺人比）.在受 相同，而在n达到最大值斤，随施加荷载的的增 力初期，水泥土块的成力应变关系基本符合虎 加，n值始终减小，但未出现多桩复合地基的2 克定律，二者近似呈线性增长；当外力达到极限 次屈服现象 强度的65%一85%时，应变开始增大，应力一应 因此，比较安全的做法是取略小于桩土应 变不再保持直线关系；当外力达到桩身极限强 力比最大值附近的荷载作为复合地基的承载力 度时，水泥土很快出现脆性破坏.此时切向拉应 标准值，复合地基的静载荷试验的结果也证明 力集中最强的部位位于与主压应力方向夹角为 这种做法是可行的. 30°~40°的裂隙端部，破裂首先沿这些方位的裂 文献[3]中的单桩复合地基桩土应力比n的 隙端部出现，随之扩展为分支裂隙，其初始方向 试验结果（图中C)与图中曲线B不同，其桩土应 与原有裂隙长轴夹角约等于60°~70°.随压应力 力比最大值在3.5左右，远小于曲线B的n值.其 的逐渐增大，逐渐转向与最大主压应力方向平 原因：①曲线C单桩复合地基的桩长为6m,而 行，最终在该方向形成拉裂面，若继续施加荷 曲线B的桩长为11.7m,可见随桩长的增加，桩 载，被拉裂的水泥士块将产生横向压碎.这种环 上应力比也在增加.②两试验上层的工程性质 向拉裂被称为压致拉裂.桩土应力比与荷载关 不同.表1比较了2种情况下的土层条件，表中 系曲线也证实了粉喷桩变形破坏过程 各项指标表明曲线B的试验土层其工程性质均 3.2粉啧桩复合地基的变形 比曲线C的地基土条件，说明桩土应力比与 粉喷桩复合地基变形（由部分组成： 表」2种试验条件下土层的各项物理力学指标 S=S,+s,+5 (1) Table 1 Various physical and mechanical index of soils un- 式中，，为基础顶面以卜，粉喷桩体复合地基以 der two kinds of testing conditions 上褥垫层的压缩变形量，因垫层材料性质一般 线处理粘土层厚度含水苹重孔隙 快剪 较好，且厚度仅I0-20cm,变形量很小，设计时 m量/%kN/m比e ,kCPaφ) 可忽略不计；为复合地基下卧层压缩变形量， B淤泥质粉质7.250.317.21.3917.21.531012.6 可按国家标准GBJ7一89规范规定，采用地基土 (CⅡ淤泥质5.2838.119.01.0617.61.011415.6 的压缩模量利用分层总和法计算即可：5，为复合 注：表巾各项指标均为平均值 地基加固区的压缩变形量，相当于桩土共同作

心 。 杨 为 民等 水 泥 粉 喷 桩 复合 地 基 的 程特 性 原地基 土 强 度 有关 ， 这 一 点也 与李 杰 和 方 永凯 根 据碎石 桩复合地 基 的有关试验资料统 计结果相吻合 粉喷桩桩身变形和破坏机理讨论 变形破坏机理讨论 根据 现场挖桩 和 载 荷试 验结 果 ， 桩 身破坏 表现 为环 向拉 裂 和 桩 体 横 向压 碎 它 的变形 破 坏 机 理 与桩本身的材料性质有关 图 为根据 室 内水泥 土块 的无侧限抗压 强度 试验结果绘 制 ‘，乙公 任谧吕 圈 粉喷 复合地‘ 的桩土 应 力 比 与雌荷关 系 曲线 · 咖 既 一 旧 ， 增加 的荷载将主要 由桩 间上 来承担 ， 一 旦 桩 间 进 人 屈 服状态 ， 则 值将进 一 步减小 ， 此 时复 合地基 进入极 限状 态 一 尹 曲线特点显 示 粉喷 桩 复合地 基 在承载过 程 中具有 次屈 服 现象 单桩复合地 基 的 一夕 曲线特点 与多桩复 合地 基 不 同 图 中 、 为单桩复合地 基 的 一 曲线 ， 在 达最 大值前 ， 其特点 与多桩复合地 基 相 同 ， 而在 达到最 大 值后 ， 随施 加荷载 的的增 加 ， 值始终减小 ， 但 未 出现 多桩复合地 基 的 次屈 服 现 象 因此 ， 比较安全 的做法是取 略小 于桩土 应 力 比最 大值附近 的荷载作 为复合地基 的承载 力 标 准值 ， 复合地 基 的静 载 荷试验 的结果也证 明 这 种做法是 可行 的 文 献 」中的单桩复 合地 基桩土 应 力 比 的 试验结果 图 中 与 图 中 曲线 不 同 ， 其桩 土 应 力 比最 大值在 左 右 ， 远 小 于 曲线 的 值 其 原 因 ① 曲线 单桩 复合地基 的桩长 为 ， 而 曲线 的桩长 为 ， 可 见随桩长 的增加 ， 桩 上 应 力 比也在增 加 ② 两 试 验上 层 的 工 程性 质 不 同 表 比较 了 种 情 况 下 的 土 层 条件 ， 表 中 各项 指 标 表 明 曲线 的试 验 土 层 其工 程 性质均 比 曲线 的地 基 土 条件 差 ， 说 明桩土 应 力 比 ’ 表 种试脸 条件下 土 层 的各项物理 力学指标 ， 毫 仁狡 ’ 一 厂二卫止岁之 声丫 “ 一 州 圈 水 泥 土 的应 力应 变 曲线 一 云 曲 ， ， 处理 …枯 土…居 线 厚度 含水 容敢 孔隙 快 剪 最 ， 淤泥质粉质 淤泥质 注 表中各项 指标 均 为平均位 。匕。 ‘ ， ‘ ’ 而而丽币 的应 力一应变 曲线 图 中 ， 为水泥掺人 比 在受 力 初 期 ， 水泥 土 块 的应 力 应 变 关 系基 本 符合虎 克定律 ， 二者近 似呈线性增长 当外 力达到极 限 强度 的 一 时 ， 应 变 开 始增 大 ， 应 力一应 变 不 再保持直 线 关 系 当外 力 达 到 桩 身极 限 强 度时 ， 水泥 土很快 出现脆性 破坏 此时切 向拉应 力集 中最强 的部位位 于 与主压应 力方 向夹角为 的裂隙端部 ， 破 裂 首先沿这 些 方位的裂 隙端部 出现 ， 随之扩 展 为分 支裂隙 ， 其初 始 方 向 与原有裂隙长轴夹 角约等于 一 随压 应 力 的逐渐增 大 ， 逐 渐 转 向与最 大 主压 应 力 方 向平 行 ， 最终在该 方 向形 成 拉裂 面 ， 若继 续 施 加 荷 载 ， 被拉裂的水泥 土块将产生横向压碎 这种环 向拉裂被称 为压 致拉裂‘习 桩土应 力 比 与荷载关 系 曲线也证实 了粉 喷桩 变形 破 坏 过 程 粉喷桩复合地基的变形 粉喷桩复合地 基 变形 由 二部分组 成 ， ， 式 中 ， 为基础 顶 面 以 卜 、 粉 喷桩 体复合地基 以 卜褥垫层 的压 缩变形 量 ， 因垫 层 材料性 质一 般 较好 ， 且厚 度 仅 一 ， 变形 量 很 小 ， 设 计 时 可 忽 略 不 计 ， 为复合 地 基 下 卧层 压 缩 变 形 量 ， 可按 国家标准 一 规范规 定 ， 采用地基 土 的压缩模量 利 用 分层 总 和 法计算 即 可 为复 合 地基 加 固 区 的压 缩 变 形 量 ， 相 当于 桩 上 共 同作

·4 北京科技大学学报 2002年第1期 用时复合土层的变形量，可采用下式先计算复 (2)粉喷柱复合地基的桩土应力比与荷载之 合地基的压缩模量(E),后用分层总和法计算： 间的关系曲线显示了桩土应力比具有峰值的特 Ep=7:[1+m(n-l)】-E. (2) 点，且n一p曲线显示粉喷柱复合地基有时具有 式中E、E分别为第层复合地基和桩间土的压 2次屈服.实际工程可取柱土应力比最大值所 缩模量；m为桩土面积置换率；n为桩土应力比， 对应的荷载作为复合地基承载力标准值，但这 一般取10左右；”为考虑应力水平大小对复合 样做并未发挥复合地基承载力的最大潜能，是 地基压缩模量的修正系数，刘一林等(1990年) 否可以取粉喷桩第一次屈服后一p曲线上桩土 给出了修正系数取值的关系曲线 应力比较稳定的值，还需做进一步的研究工作， CFG桩受荷作用后，由于桩身强度较高，桩 (3)从水泥粉喷桩的变形破坏特点来看，桩 身易产生向上的刺人变形向.粉喷桩受荷作用后 身主要表现为脆性破裂，它的破坏机理与脆性 一般向上刺入变形量很小，因为桩身强度较低， 材料在轴向压应力作用下的变形破坏机理相 受荷后，初始的变形(p一s曲线直线段)主要是由 似.在工作荷载下，粉喷桩的变形由桩身本身的 桩身压缩变形而引起.在不同的荷载水平下，桩 压缩变形和复合地基及复合地基以下土的压缩 体应力主要集中于柱身上部(0~3m),若产生向 变形组成.桩身压缩变形可采用虎克定律计算， 上的刺人变形，则桩土相对位移量则很小，这很 而复合地基及以下土的变形可采用不同的压缩 难解释桩受荷后桩身上部应力很大的现象.另 模量用分层总和法计算. 外，粉喷桩复合地基的垫层材料大都为粗砂或 数谢：本文在成文过程中，与中国建筑科学研究院地基 碎石等材料，桩受荷后，即使有向上的刺入变 所张东刚高级工程师进行了讨论，获益非浅，在此致谢 形，那么这种刺人变形也是瓣时变形量，即载荷 参考文献 试验加载时的瞬时变形量很大，但实际测试时 !张继文.粉喷桩工程性状试验研究).岩士力学， 并未发现有此特点. 2000,21(3):260 2杜海金，史三元.载荷试验确定粉喷桩承截力的标 4结语 准探讨[切].工程勘察，2001，(1)：17 3林形.粉体喷射搅拌法加固软基静藏荷试验研究[) (1)粉喷桩复合地基的p一s曲线一般表现为 地球科学，1997,22(1)：86 缓变形曲线，这与被加固地基土的p一s曲线特 4王朝东，陈静曦.关于水泥粉喷桩有效柱长的探讨 点相似，反映了粉喷桩复合地基仍属地基范畴. [川岩土力学，1996,173)：43 利用其g-一g即曲线可以估算复合地基的承载 5张伸元，王士天，王兰生，工程地质分析原理[.北 京：地质出版社，1994 力标准值. 6阉明礼，吴春林，杨军.水泥粉煤灰碎石桩复合地基 试验研究[.岩土工程学报，1996,18(2)：55 Engineering Features of Composite Foundation of Dry Jet Mixing Pile YANG Weimin'",MI Rongshan',LI Zhangiang",WANG Hui" 1)Engineering Technological Institute ofCUGB,Beijing 100083.China 2)Huainan Institute of Technology.Huainan 232001 3)ProfesoCol- lege of Railway Engineering.Shijiazhuang 050041,China 4)Architecture Design and Research Institute,Shijiazhuang 050011,China ABSTRACT By means of in-situ tests,the engineering features and characteristics of pile-soil stress ratio have been considered after composite foundations of Dry Jet Mixing method piles are loaded,and ways how to get bearing capacity have been suggested.According to deformation and failure of DJM pile,the mechanism of deformation and failure of DJM ground and its method of designing and calculating have been analyzed. KEY WORDS DJM(dry jet mixing method)pile;composite foundation;engineering feature

北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 愚 用时复合土层 的变形 量 ， 可采用下式先计算复 合地基 的压缩模 刃 ， 后用分层 总和法计算 凡 叮 · 【 一 」 · 几 式 中 ， 、 瓦 分别为第 层复合地基和桩间土 的压 缩模最 为桩土 面积置换率 为桩土 应力 比 ， 一 般取 左 右 叮为考虑应力 水 平 大小对复合 地 基压缩模量 的修正 系数 ， 刘 一林等 年 给出了修正 系数取值的关系曲线 桩受荷作用后 ， 由于桩身强度较高 ， 桩 身易产生 向上 的刺人变形 粉喷桩受荷作用后 一般 向上刺人变形量很小 ， 因为桩身强度较低 ， 受荷后 ， 初始的变形切一 夕曲线直线段 主要是由 桩 身压缩变形而 引起 在不 同的荷载水平下 ， 桩 体应 力 主要集 中于桩身上 部 一 ， 若产生 向 上 的刺人变形 ， 则桩土相对位移量则很小 ， 这很 难解释桩受荷后 桩身上 部应力很大 的现象 另 外 ， 粉喷桩复合地基 的垫层 材料大都 为粗砂或 碎石等材料 ， 桩受荷后 ， 即使有 向上 的刺人变 形 ， 那么这种刺人变形也是瞬时变形量 ， 即载荷 试验加载时的瞬时变形 量很大 ， 但实 际测试时 并未发现有此特点 结语 粉喷桩复合地基的夕一心 曲线一 般表现为 缓变形 曲线 ， 这 与被 加 固地基土 的尹一 曲线特 点相似 ， 反 映了粉喷桩复合地基仍属地基范畴 利用其 一】 曲线 可 以估算复合地基 的承载 力标准值 粉喷桩复合地基的桩土应力 比与荷载之 间的关系曲线显示 了桩土应力 比具有峰值的特 点 ， 且” 一夕 曲线显示 粉喷桩复合地 基有时具有 次屈服 实际工程可取桩土 应力 比最大值所 对应的荷载作为复合地基承载力标准值 但这 样做并未发挥复合地基承载力 的最大潜能 ， 是 否 可 以取粉喷桩第一次屈 服后刀一夕 曲线上桩土 应力 比较稳定的值 ， 还需做进一步 的研究工作 从水泥 粉喷桩 的变形破坏特点来看 ， 桩 身主要表现为脆性破 裂 ， 它 的破坏机理与脆性 材 料 在 轴 向压 应 力 作用 下 的变形 破 坏 机理相 似 在工作荷载下 ， 粉喷桩的变形 由桩身本身的 压缩变形和 复合地基及复合地基 以下土 的压缩 变形组成 桩身压缩变形可采用虎克定律计算 ， 而复合地基及 以下土 的变形可采用不 同的压缩 模 用分层 总和 法计算 致谢 本文在成文过程 中 ， 与 中国建筑科学研究院地基 所张东刚高级工程师进行了讨论 ， 获益非浅 ， 在此致谢 考 文 献 张继 文 粉喷桩工程性状试验研究 岩土力学 ， ， 杜 海金 ， 史三元 载荷试验确定粉喷桩承载力 的标 准探讨 工程勘察 ， ， 林彤 粉体喷射搅拌法加 固软基静载荷试验研究 地球科学 ， ， 王 朝东 ， 陈静曦 关于水泥粉喷桩有效桩长的探讨 岩土力学 ， ， 张 体元 ， 王 士天 ， 王 兰 生 工程地质分析原理 明 北 京 地质出版社 ， 阎明礼 ， 昊 春林 ， 杨军 水泥粉煤灰碎石桩复合地基 试验研究 岩土 工程学报 ， ， 别刀口 肠 ， 沁 田 丫 ， 川酬 ， 洲刀 尸 尽介 如 扣 ， ， 沁 加五加 ’ 咖明 ， 苟 认 户 加 代 妙 。峨 ， ‘ 山 一 · 加 一 ， 甘 一 ， 玩 ， 血 也 饥