豫東地區(qū)組合樁豎向承載機(jī)理實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、組合樁作為一種新型樁，以混凝土內(nèi)芯和水泥土外芯共同作用來(lái)承擔(dān)上部荷載，其荷載傳遞路線為混凝土內(nèi)芯—內(nèi)外芯摩擦力—水泥土外芯—樁土摩擦力—土體，傳遞方式非常復(fù)雜。本文以豫東地區(qū)特殊土質(zhì)為原材料，首先通過(guò)水泥土的室內(nèi)試驗(yàn)研究了單摻水泥類(lèi)水泥土、粉煤灰類(lèi)(FCS)水泥土、水泥+FCS類(lèi)水泥土、摻砂類(lèi)水泥土以及摻石膏類(lèi)水泥土的強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律，然后以得到的最佳配合比進(jìn)行室內(nèi)模型樁實(shí)驗(yàn)，對(duì)其荷載—沉降關(guān)系以及樁身軸力分布進(jìn)行研究，取得的主要成果如下:

2、
　　1.水泥土強(qiáng)度發(fā)展的規(guī)律研究。通過(guò)對(duì)單摻水泥類(lèi)水泥土的實(shí)驗(yàn)研究表明:水泥土強(qiáng)度隨水泥摻量的增加呈跳躍式增加，水泥摻量10％以下為第一段，14％～18％為第二段，22％～26％為第三段，各段內(nèi)強(qiáng)度變化不大，段與段之間強(qiáng)度有突變。粉煤灰類(lèi)試驗(yàn)表明以粉煤灰+生石灰+硫酸鈉(FCS)為組合可以在常溫常壓下激發(fā)粉煤灰的活性，各組分的比例為F∶C∶S=77∶20∶3效果最好，但若僅以FCS作為膠凝材料時(shí)所形成的水泥土強(qiáng)度較低。以水泥∶F

3、CS=1∶2共同作為膠凝材料，在水泥摻量相同的情況下可以提高水泥土強(qiáng)度80％左右，在強(qiáng)度相同的情況下可以減少水泥用量50％左右，從而為粉煤灰在水泥土中的應(yīng)用提供了依據(jù)。摻砂類(lèi)實(shí)驗(yàn)表明水泥土強(qiáng)度隨砂摻量的大呈先減小后增大的趨勢(shì)，并且在摻砂量為15％時(shí)達(dá)到最低值，建議以35％左右為宜，90d齡期水泥土強(qiáng)度略高于同等條件下的單摻水泥類(lèi)。摻石膏類(lèi)實(shí)驗(yàn)表明石膏的摻入可以顯著提高水泥土的早期強(qiáng)度，但是對(duì)后期強(qiáng)度有害，并且過(guò)高的石膏摻量會(huì)對(duì)施工造成不

4、利，建議以2％左右為宜。
　　2.組合樁室內(nèi)豎向承載力的實(shí)驗(yàn)研究。采用內(nèi)外芯長(zhǎng)比為0.7和1.3兩種，以單摻水泥、水泥+FCS、水泥+砂、水泥+石膏制作四組共八根模型樁。實(shí)驗(yàn)研究表明，組合樁的荷載-沉降曲線存在明顯的拐點(diǎn)，試驗(yàn)中組合樁的破壞形態(tài)均為刺入式破壞。長(zhǎng)樁的存在可以使荷載得以有效的向下傳遞，從而充分發(fā)揮樁側(cè)摩阻力，在同等荷載下，長(zhǎng)樁的沉降要小于短樁。在水泥土外芯完全相同的情況下，長(zhǎng)樁的承載力相對(duì)于短樁可以提高50％～80％

5、。在豎向荷載作用下，由于內(nèi)芯的彈性模量遠(yuǎn)大于外芯，因此混凝土內(nèi)芯將承擔(dān)絕大部分荷載，然后通過(guò)內(nèi)外芯接觸面的摩擦力傳至外芯，最后通過(guò)樁土接觸面的摩擦力將荷載傳遞至樁周土體中。粉煤灰+生石灰+硫酸鈉的組合即FCS可以有效激發(fā)粉煤灰的活性，采用1份水泥+2份FCS的效果與采用2.5份水泥相當(dāng)。砂的存在可以提高組合樁的承載力10％左右。石膏的存在會(huì)降低組合樁的承載力，但降低幅度不大。樁芯軸力隨樁長(zhǎng)呈上大下小的趨勢(shì)，并且對(duì)于短樁在樁頂以下5～25

6、cm范圍內(nèi)軸力下降為總荷載的50％，之后下降緩慢;長(zhǎng)樁在樁頂以下5～40cm范圍內(nèi)軸力下降為總荷載的50％。隨著荷載的增加，組合樁上半段軸力下降速率增大，傳至樁端的荷載約占總荷載的5％左右，因此組合樁為摩擦樁，設(shè)計(jì)時(shí)可不考慮樁的端承力，作為安全儲(chǔ)備值。組合樁內(nèi)外芯之間、樁土之間的單位側(cè)摩阻力均呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。影響組合樁單樁承載力的因素主要有水泥土的強(qiáng)度、樁身剛度、擠土效應(yīng)以及芯長(zhǎng)比等原因，其中提高水泥土的強(qiáng)度和擠土效應(yīng)增加了組合