1、2014/12/19 2014/12/19 1 1 SMC SMC劲性复合桩的 劲性复合桩的 基本理论与工程实践 基本理论与工程实践 基本理论与工程实践 基本理论与工程实践 南京工业大学交通学院 南京工业大学交通学院 李俊才 李俊才 江苏省如东县水利电力建筑工程有限公司 江苏省如东县水利电力建筑工程有限公司 邓亚光 邓亚光 2014.1 2014.12.18 2.18 目 目录 录 一、引言 一、引言 二、 二、SMC SMC劲性复合桩的基本理论 劲性复合桩的基本理论 21 21单 桩型的构造及特点 单 桩型的构造及特点 2.1 2.1 单一桩型的构造及特点 单一桩型的构造及特点 2.2 2.
2、2 SMC SMC劲性复合桩的构造及特点 劲性复合桩的构造及特点 2.3 2.3 SMC SMC劲性复合桩的作用机理 劲性复合桩的作用机理 三、 三、SMC SMC劲性复合桩的工程实践 劲性复合桩的工程实践 3.1 3.1 MC MC桩在 桩在淮安市淮阴区书香名苑住宅小区 淮安市淮阴区书香名苑住宅小区项目中的应用 项目中的应用 3.2 3.2 管桩水泥土复合基桩在如东中天润园住宅小区中的应用 管桩水泥土复合基桩在如东中天润园住宅小区中的应用 3.3 3.3 在南大港龙园住宅小区基坑支护中的应用 在南大港龙园住宅小区基坑支护中的应用 3.4 3.4 在淮安市板闸家苑项目中的应用 在淮安市板闸家苑
3、项目中的应用 四、结论 四、结论2014/12/19 2014/12/19 2 2 一、引言 一、引言 在江苏、浙江、广东、福建等沿江、沿海地区，广泛分布着 在江苏、浙江、广东、福建等沿江、沿海地区，广泛分布着含水率高、 含水率高、 强度低、压缩性高、垂直渗透系数较低、层厚变化大的淤泥质粉粘土 强度低、压缩性高、垂直渗透系数较低、层厚变化大的淤泥质粉粘土，且有 ，且有 大量暗河浜共生。由于其工程性质特殊性，必须采取相应的措施来改善其工 大量暗河浜共生。由于其工程性质特殊性，必须采取相应的措施来改善其工 程特性，以满足工程建设所需的承载力和沉降的要求。软土基础工程中一般 程特性，以满足工程建设所
4、需的承载力和沉降的要求。软土基础工程中一般 采用地基处理和桩基础两类措施来改善工程特性。 采用地基处理和桩基础两类措施来改善工程特性。各类地基处理方法均有各 各类地基处理方法均有各 采用地基处理和桩基础两类措施来改善工程特性。 采用地基处理和桩基础两类措施来改善工程特性。各类地基处理方法均有各 各类地基处理方法均有各 自的适用范围和局限性 自的适用范围和局限性。 。 采用 采用砂石桩、 砂石桩、水泥搅拌桩 水泥搅拌桩、粉喷桩或 、粉喷桩或管桩 管桩等 等单一 单一桩型 桩型难以同时满足技术 难以同时满足技术 可行 可行、 、质量可靠、经济合理等方面的要求 质量可靠、经济合理等方面的要求。 。工
5、程实践中迫切希望找到一种更 工程实践中迫切希望找到一种更 好的桩型，能综合 好的桩型，能综合各自单一桩型的优点，实现桩身强度和桩周 各自单一桩型的优点，实现桩身强度和桩周( (端 端) )土承载力 土承载力 的良好匹配。 的良好匹配。 复合桩是一种十分适用于沿海软基处理的经济有效的新桩型 复合桩是一种十分适用于沿海软基处理的经济有效的新桩型 它 它综合了 综合了 复合桩是一种十分适用于沿海软基处理的经济有效的新桩型， 复合桩是一种十分适用于沿海软基处理的经济有效的新桩型，它 它综合了 综合了 二种或 二种或三种单元桩型的优点 三种单元桩型的优点， ，能根据土质条件、上部结构要求、加固目的有 能
6、根据土质条件、上部结构要求、加固目的有 针对性地、灵活地采取多种组合方式，调整各种桩的桩径、桩长、掺灰量、 针对性地、灵活地采取多种组合方式，调整各种桩的桩径、桩长、掺灰量、 强度、级配、搅拌和复打次数等，使 强度、级配、搅拌和复打次数等，使复合桩充分发挥出桩周软土摩阻力和桩 复合桩充分发挥出桩周软土摩阻力和桩 底阻力又匹配材料强度而产生的足够高的单桩承载力，且能显著提高桩间土 底阻力又匹配材料强度而产生的足够高的单桩承载力，且能显著提高桩间土 体强度和对承载的参与度，满足不同的设计要求 体强度和对承载的参与度，满足不同的设计要求。 。 近几年申请获得的部分专利 近几年申请获得的部分专利 “复
7、合桩的施工方法”获国家发明专利（专利号：ZL01108106.6）， 国际专利主分类号：E02D 3/10）并获香港国际新技术博览会金奖，发明 人：邓亚光等； “粉喷复合桩”获国家实用新型专利（专利号：ZL2004 2 0024553.2） ，发明人：邓亚光等； “劲芯复合桩及施工方法”已申报国家发明专利，并已公告（申请号： 2003101127919； 公告号：CN1632236A） “散粒体注浆复合桩”（实用型申请号：200520076119.3） “劲性水泥土砂石复合桩”（实用型申请号 200520076117 4） “劲性水泥土砂石复合桩”（实用型申请号：200520076117.4）
8、 “砼芯水泥土搅拌桩桩机及其施工工艺方法”获国家发明专利（专利 号：ZL 2005 1 0041006.4），发明人：董平等； “砼芯水泥土搅拌桩基坑支护方法”获国家发明专利（专利号：ZL 2004 1 0014596.7），发明人：董平等。2014/12/19 2014/12/19 3 3 国家住建部及省住建厅发布的劲性复合桩技术规程 二、 二、SMC SMC劲性复合桩的基本理论 劲性复合桩的基本理论 SMC三元复合桩示意图2014/12/19 2014/12/19 4 4 “ “S S”表示柔性砂石桩： ”表示柔性砂石桩： 柔性散粒体 柔性散粒体可由碎石、砂、卵石、砖瓦碎块、钢渣、矿渣、煤
9、矸石碎块、砼 可由碎石、砂、卵石、砖瓦碎块、钢渣、矿渣、煤矸石碎块、砼 碎块、其它建筑垃圾组成。 碎块、其它建筑垃圾组成。 可采用锤击沉管 振动沉管 螺旋成孔 强夯置换 振动水冲 气冲 干振 可采用锤击沉管 振动沉管 螺旋成孔 强夯置换 振动水冲 气冲 干振 2.1 2.1 单一桩型的构造及特点 单一桩型的构造及特点 可采用锤击沉管、振动沉管、螺旋成孔，强夯置换、振动水冲、气冲、干振、 可采用锤击沉管、振动沉管、螺旋成孔，强夯置换、振动水冲、气冲、干振、 人工挖孔、水冲等方法成桩。 人工挖孔、水冲等方法成桩。土质较软时可增大散粒体的粒径。 土质较软时可增大散粒体的粒径。 它对软土起 它对软土起
10、振密、挤密和置换 振密、挤密和置换作用并 作用并加速软土固结排水作用 加速软土固结排水作用，但由于桩身是 ，但由于桩身是 散粒体，在上部荷载作用下其桩身的承载力主要由桩周软土的侧向约束提供，且 散粒体，在上部荷载作用下其桩身的承载力主要由桩周软土的侧向约束提供，且 荷载传递深度仅为桩径的 荷载传递深度仅为桩径的2 2- -3 3倍，易产生鼓胀破坏，因而承载力较低，沉降量较 倍，易产生鼓胀破坏，因而承载力较低，沉降量较 大。 大。 “ “M M”表示半刚性的水泥土类桩 ”表示半刚性的水泥土类桩： ： M M 表示半刚性的水泥土类桩 表示半刚性的水泥土类桩： ： 主要指 主要指水泥土类桩 水泥土类
11、桩，也可为粉煤灰、石灰、炉渣、化学浆液或混合料。 ，也可为粉煤灰、石灰、炉渣、化学浆液或混合料。 可采用粉喷、湿喷、高压旋喷、注浆形成水泥土类桩体。 可采用粉喷、湿喷、高压旋喷、注浆形成水泥土类桩体。 其特点是桩体具有 其特点是桩体具有较高的胶结强度，体积较大、造价较低 较高的胶结强度，体积较大、造价较低，但桩身强度受土 ，但桩身强度受土 质影响较大，且桩身均匀性较差，在上部荷载作用下，荷载传递深度一般为桩径 质影响较大，且桩身均匀性较差，在上部荷载作用下，荷载传递深度一般为桩径 的 的5 5- -7 7倍。一般地基加固后承载力的提高幅度为原地基的二倍左右。 倍。一般地基加固后承载力的提高幅度
12、为原地基的二倍左右。 “ “C C”表示刚性砼桩： ”表示刚性砼桩： 一般指高粘结度、高强度的 一般指高粘结度、高强度的混凝土类桩 混凝土类桩，可为预制的方桩、管桩，也可为现 ，可为预制的方桩、管桩，也可为现 浇的钢筋混凝土桩、 浇的钢筋混凝土桩、CFG CFG桩、素砼、钢桩、木桩等。 桩、素砼、钢桩、木桩等。 可采用钻孔灌注、振动沉管、锤击沉管、夯击成孔、螺旋钻孔、人工挖孔、 可采用钻孔灌注、振动沉管、锤击沉管、夯击成孔、螺旋钻孔、人工挖孔、 静压或二种以上方法结合成桩。 静压或二种以上方法结合成桩。 其特点是 其特点是桩身强度较高，荷载传递深度较大 桩身强度较高，荷载传递深度较大，可适用于
13、承载力要求较高、沉 ，可适用于承载力要求较高、沉 降量要求较严的工程，但造价高、工期长、设备投资高，且对场地要求高，有时 降量要求较严的工程，但造价高、工期长、设备投资高，且对场地要求高，有时 还有挤土、振动、泥浆排污、噪音等环境问题，且在软土地基加固工程中，由于 还有挤土、振动、泥浆排污、噪音等环境问题，且在软土地基加固工程中，由于 桩身材料强度较高而桩身体积相对较小，软土提供的侧摩阻力和端桩阻力较小， 桩身材料强度较高而桩身体积相对较小，软土提供的侧摩阻力和端桩阻力较小， 在桩身材料强度未充分发挥时由于桩身沉降量较大而达到极限状态，造成桩身材 在桩身材料强度未充分发挥时由于桩身沉降量较大而
14、达到极限状态，造成桩身材 料的强度浪费。 料的强度浪费。2014/12/19 2014/12/19 5 5 粉喷桩机和微型振动沉管桩机 2 2. .2 2. .1 1水泥土散粒体复合桩 水泥土散粒体复合桩构造及特点 构造及特点（ （SM SM桩 桩） ） 一般先打 一般先打S S桩 桩， ，再在部分 再在部分S S桩中心施打 桩中心施打M M桩 桩， ，形成 形成SM SM复合桩 复合桩， ，并与 并与 未被复合的 未被复合的S S桩形成多元复合地基 桩形成多元复合地基。 。要根据加固目的充分考虑两类桩的 要根据加固目的充分考虑两类桩的 2.2 2.2 复合桩的构造及特点 复合桩的构造及特点
15、材料 材料、 、成份 成份、 、粒径 粒径、 、桩径 桩径、 、桩长 桩长、 、成桩方式 成桩方式、 、相对位置及在土中的位置 相对位置及在土中的位置、 、 是否插筋 是否插筋、 、复合方式以及土质 复合方式以及土质、 、成桩效果等因素 成桩效果等因素， ，以确保 以确保SM SM桩达到理 桩达到理 想的设计效果 想的设计效果。 。 对于 对于较软土层 较软土层， ，当采用振动沉管或锤击沉管等方法施打散粒体桩 当采用振动沉管或锤击沉管等方法施打散粒体桩 发生缩径或不出料时可采用 发生缩径或不出料时可采用粉喷桩机直接喷射干砂搅拌后再进行水泥喷 粉喷桩机直接喷射干砂搅拌后再进行水泥喷 射并搅拌 射
16、并搅拌或者 或者直接喷射水泥干砂混合体并搅拌 直接喷射水泥干砂混合体并搅拌。 。 对于 对于含水量较低或用于基坑帷幕止水的土层 含水量较低或用于基坑帷幕止水的土层， ，可用 可用深搅桩机喷射 深搅桩机喷射 水泥砂浆并搅拌 水泥砂浆并搅拌， ，这样形成的水泥砂土复合搅拌桩强度要高于一般水泥 这样形成的水泥砂土复合搅拌桩强度要高于一般水泥 土搅拌桩 土搅拌桩。 。2014/12/19 2014/12/19 6 6 SM SM桩成桩步骤示意图 桩成桩步骤示意图 步骤二 步骤一 步骤 （ （1 1）在软弱土层部位先打砂石桩 ）在软弱土层部位先打砂石桩(S (S桩 桩) ) . . . . . . .
17、. . . . . . . . . . . （ （2 2）在部分砂石桩中心打水泥土搅拌桩 ）在部分砂石桩中心打水泥土搅拌桩( (M M桩 桩) )2014/12/19 2014/12/19 7 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . （ （3 3）在砂石桩中心打水泥土搅拌桩，形成 ）在砂石桩中心打水泥土搅拌桩，形成SM SM复合桩 复合桩 SM SM桩取样图 桩取样图2014/12/19 2014/12/19 8 8 MC MC桩 桩 在已经施打好的 在已经施打好的M M桩中心施打 桩中心施打C C桩，形成
18、劲芯水泥土类复合桩可作 桩，形成劲芯水泥土类复合桩可作 为 为刚性单桩 刚性单桩也可作为 也可作为刚性桩复合地基中的竖向增强体 刚性桩复合地基中的竖向增强体，与未被复合的 ，与未被复合的M M 2.2.2 2.2.2 劲芯水泥土复合桩构造及特点（ 劲芯水泥土复合桩构造及特点（MC MC桩、 桩、SMC SMC桩） 桩） 桩形成多元复合地基，如果在 桩形成多元复合地基，如果在C C桩中含有钢管、钢筋等筋材，则该复合 桩中含有钢管、钢筋等筋材，则该复合 桩 桩具有抗剪、抗弯和抗拔 具有抗剪、抗弯和抗拔作用。 作用。 SMC SMC桩 桩 在已经施工好的 在已经施工好的SM SM桩中 桩中水泥土未硬
19、凝时打入或压入 水泥土未硬凝时打入或压入C C桩 桩， ，形成 形成SMC SMC 复合桩 复合桩。 。可作 可作刚性单桩 刚性单桩使用 使用， ，也可与未被复合的 也可与未被复合的S S桩 桩、 、SM SM桩形成 桩形成多元复 多元复 合地基 合地基 合地基 合地基。 。 如在部分 如在部分SC SC桩的散粒体部位进行注浆 桩的散粒体部位进行注浆， ，即形成 即形成SCM SCM多元复合桩 多元复合桩， ，如 如 在夯扩载体的散粒体部位预设注浆管进行后期注浆加固或在部分砂石劲 在夯扩载体的散粒体部位预设注浆管进行后期注浆加固或在部分砂石劲 芯复合桩的砂石部位进行后期注浆加固 芯复合桩的砂石
20、部位进行后期注浆加固， ，形成强度较高的复合桩 形成强度较高的复合桩。 。 . . . . . . . . MC MC桩、 桩、SMC SMC桩成桩步骤示意图 桩成桩步骤示意图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 在 在M M或 或SM SM桩中心再打 桩中心再打C C桩，形成 桩，形成MC MC或 或SMC SMC桩 桩2014/12/19 2014/12/19 9 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 在相互搭接的M桩或SM桩中心再打C桩
21、(可插筋、钢筋笼、预 制管桩、钢管或型钢等)形成用于基坑的MC或SMC复合桩支护结构 MC MC桩成桩图 桩成桩图2014/12/19 2014/12/19 10 10 MC MC桩成桩图 桩成桩图 2.2.3 2.2.3 劲芯砂石复合桩构造及特点（ 劲芯砂石复合桩构造及特点（SC SC桩） 桩） 一般先打S桩，再在部分S桩中心施打C桩，形成劲芯散粒体复合桩， 并可与未被复合的S桩形成多元复合地基。 如在散粒体桩中心施打振动沉管灌注桩，由于散粒体被振动挤密至 桩周软土形成强度较高的散粒体护壁复合体，会有效防止软土地基中振 动沉管砼桩的缩径现象，同时散粒体会快速消散振动沉管桩施工时软土 地基中产
22、生的超孔隙水压力，保证C桩中心不渗水、析浆，保证了复合桩 中劲芯的强度和整体性。S桩的长度可短于、等于或大于C桩。 如将散粒体用夯扩沉管方法打入土中的持力层部位（即复合桩底 部），再打入C桩，可为预制管桩、方管、木桩、钢桩或现浇砼桩，形成 现在已成为行业规范并大量应用的复合载体夯扩桩。2014/12/19 2014/12/19 11 11 SC SC桩成桩步骤示意图 桩成桩步骤示意图 . . . . . . . . . 在砂石桩中心再打 在砂石桩中心再打C C桩，形成 桩，形成SC SC复合桩 复合桩 2.3 SMC 2.3 SMC劲性复合桩的作用机理 劲性复合桩的作用机理 2.3.1 2.3
23、.1 砂石水泥土复合桩的作用机理（ 砂石水泥土复合桩的作用机理（SM SM） ） 挤密置换作用 排水固结（通道）作用 增强复合桩体密度，增加荷载作用深度 SM SM桩作用机理 桩作用机理 SM SM桩作用机理 桩作用机理 改善桩间软土状态，构筑复合地基 简化施工程序，缩短工期2014/12/19 2014/12/19 12 12 2.3.2 2.3.2 劲芯水泥土复合桩的作用机理（ 劲芯水泥土复合桩的作用机理（MC MC或 或SMC SMC） ） 挤密挤扩作用 改善荷载传递途径及深度 MC MC、 、SMC SMC桩作用机理 桩作用机理 MC MC、 、SMC SMC桩作用机理 桩作用机理 提
24、高整体强度和刚度 构成复合地基或复合基桩 2.3.3 2.3.3 劲芯砂石复合桩的作用机理（ 劲芯砂石复合桩的作用机理（SC SC） ） 砂石外芯的护壁作用 砂石外芯的排水作用 改善桩体边界条件 SC SC桩作用机理 桩作用机理 SC SC桩作用机理 桩作用机理 组成三元复合地基2014/12/19 2014/12/19 13 13 3.1 3.1 MC MC桩在 桩在淮安市淮阴区书香名苑住宅小区项目中的应用 淮安市淮阴区书香名苑住宅小区项目中的应用 淮安市淮阴区 淮安市淮阴区书香名苑住宅小区 书香名苑住宅小区位于市区沈阳路西侧，淮涟路北侧， 位于市区沈阳路西侧，淮涟路北侧， 规划总用地面积
25、规划总用地面积24100 24100，总建筑面积为 ，总建筑面积为46694 46694，其中拟建小高层 ，其中拟建小高层4 4幢， 幢， 为 为9 9层，拟采用桩基础，设计要求单桩 层，拟采用桩基础，设计要求单桩承载力 承载力为 为350 kPa 350 kPa，复合地基 ，复合地基承载 承载 三、 三、SMC劲性复合桩的工程实践 为 为9 9层，拟采用桩基础，设计要求单桩 层，拟采用桩基础，设计要求单桩承载力 承载力为 为350 kPa 350 kPa，复合地基 ，复合地基承载 承载 力 力为 为240 kPa 240 kPa。拟建场地位于扬子准地台苏北坳陷区，全区均为第四纪巨 。拟建场地
26、位于扬子准地台苏北坳陷区，全区均为第四纪巨 厚的中新生代地层覆盖，属 厚的中新生代地层覆盖，属黄泛冲积平原地貌 黄泛冲积平原地貌，地表下 ，地表下12.0 m 12.0 m 左右为承 左右为承 载力特征值达 载力特征值达1 160 60 190 kPa 190 kPa 的粉质粘土层（详见下表 的粉质粘土层（详见下表3.1 3.1- -1 1），可作浅层地 ），可作浅层地 基持力层。该地区常用水泥土桩和微型振动沉管桩加固多层或小高层建 基持力层。该地区常用水泥土桩和微型振动沉管桩加固多层或小高层建 筑的软基，但采用单一地基处理方法加固较为复杂的软土地基，很难取 筑的软基，但采用单一地基处理方法加
27、固较为复杂的软土地基，很难取 得理想的经济技术效果。 得理想的经济技术效果。 经多方案比选，本工程采用 经多方案比选，本工程采用素混凝土劲芯水泥土复合桩 素混凝土劲芯水泥土复合桩（ （MC MC桩） 桩） 进行处理，复合基桩进入第层粉质粘土，复合地基的承载力为 进行处理，复合基桩进入第层粉质粘土，复合地基的承载力为240 kPa 240 kPa。 。 素混凝土劲性水泥土复合桩按正方形布置，桩间距为 素混凝土劲性水泥土复合桩按正方形布置，桩间距为1.1m 1.1m，水泥土桩 ，水泥土桩 （粉喷桩）桩径 （粉喷桩）桩径 600mm 600mm，桩长 ，桩长11.5m 11.5m，水泥掺入比 ，水泥
28、掺入比15% 15%；素混凝土桩桩 ；素混凝土桩桩 径 径 220mm 220mm，强度等级为 ，强度等级为C20 C20，桩长 ，桩长7m 7m。 。 地基土层及基本物理力学性质见表 地基土层及基本物理力学性质见表3.1 3.1- -1 1 层 层号 号 土层名称 土层名称 层厚 层厚 重度 重度 压缩模量 压缩模量 承载力特征值 承载力特征值 /m /m /( /(kN kN/m3) /m3) / /MPa MPa / /kPa kPa 填 土 填土 0.2 0.2 1.0 1.0 110 110 3. 1 MC桩在淮安市淮阴区书香名苑住宅小区项目中的应用 粉 土 粉土 0.6 0.6 1
29、.5 1.5 18.86 18.86 7.57 7.57 80 80 - -1 1 粘土 粘土 0.3 0.3 0.9 0.9 18.65 18.65 3.28 3.28 115 115 - -2 2 粘土 粘土 0.4 0.4 1.4 1.4 18.99 18.99 4.87 4.87 130 130 粉 土 粉土 1.5 1.5 5.0 5.0 19.33 19.33 12.90 12.90 125 125 粘 土 粘土 0.9 0.9 3.2 3.2 19.08 19.08 4.73 4.73 160 160 粉 土 粉土 0.5 0.5 3.7 3.7 19.53 19.53 16.4
30、4 16.44 150 150 粉粘 粉粘 粉质粘土 粉质粘土 1.5 1.5 3.5 3.5 19.54 19.54 5.90 5.90 190 190 粘 土 粘土 1.5 1.5 2.6 2.6 19.74 19.74 7.02 7.02 110 110 - -1 1 粘土 粘土 10.5 10.5 18.4 18.4 18.61 18.61 3.92 3.92 150 150 - -2 2 粘土 粘土 4.7 4.7 9.0 9.0 18.71 18.71 5.67 5.67 220 220 - -3 3 粘土 粘土 6.0 6.0 6.5 6.5 19.66 19.66 6.10 6
31、.10 250 250 粘 土 粘土 未穿 未穿 19.99 19.99 11.07 11.07 110 1102014/12/19 2014/12/19 14 14 （ （1 1） ）静载试验和 静载试验和桩身 桩身应力监测 应力监测 为了研究素 为了研究素混凝土劲性水泥土复合桩 混凝土劲性水泥土复合桩 （ （MC MC桩）的承载机理 桩）的承载机理，在进行静载试验的 ，在进行静载试验的 各桩桩身上安置了应力监测设备，在静载 各桩桩身上安置了应力监测设备，在静载 试验过程中，同步测试素混凝土劲性桩的 试验过程中，同步测试素混凝土劲性桩的 承压板 沉降量及桩、土中各测试点的应力值。应 沉降量及
32、桩、土中各测试点的应力值。应 力测试点位置见图 力测试点位置见图3. 3.1 1- -1 1、 、图 图3.1 3.1- -2 2。 。 R=110 测点 2 测点 3 测点 5 测点 4 R=300 测点 1 素混凝土桩 水泥土桩 承压板 图3.1-1 应力测试点分布图 (单位: mm) 测点 6 桩土应力测试点分布图 桩土应力测试点分布图 承压板 R=300 R=110 测点 3 测点 2 测点 4 测点 5 素混凝土桩 测点 6 承压板 测点 1 水泥土桩 图3.1-2 应力测试点分布图 (单位: mm) 测点 82014/12/19 2014/12/19 15 15 静载试验和应力监测
33、 静载试验和应力监测 复合桩单桩应力测试结果表3.1-2 测试结果 测试结果 荷载 荷载/kN /kN 140 140 210 210 280 280 350 350 420 420 490 490 560 560 630 630 沉降量 沉降量/mm /mm 4.58 4.58 6.61 6.61 8.94 8.94 12.30 12.30 16.61 16.61 22.36 22.36 32.04 32.04 45.35 45.35 应力 应力 /MPa /MPa 测试点 测试点1 1 - -0.1902 0.1902 - -0.3012 0.3012 - -0.5377 0.5377 -
34、 -0.6581 0.6581 - -0.7749 0.7749 - -0.9793 0.9793 - -1.0425 1.0425 - -1.0737 1.0737 测试点 测试点2 2 - -2.0812 2.0812 - -2.9639 2.9639 - -4.1246 4.1246 - -5.6828 5.6828 - -7.0151 7.0151 - -8.1370 8.1370 - -9.2420 9.2420 - -10.413 10.413 测试点 测试点3 3 - -0.0986 0.0986 - -0.1694 0.1694 - -0.3272 0.3272 - -0.51
35、65 0.5165 - -0.6425 0.6425 - -1.0752 1.0752 - -1.2752 1.2752 - -1.4635 1.4635 测试点 测试点4 4 - -1.5621 1.5621 - -2.0232 2.0232 - -2.5646 2.5646 - -3.3231 3.3231 - -4.8202 4.8202 - -6.211 6.211 - -7.1312 7.1312 - -8.9241 8.9241 测试点 测试点5 5 - -0.7815 0.7815 - -0.2112 0.2112 - -1.9621 1.9621 - -2.5616 2.561
36、6 - -3.6232 3.6232 - -5.2424 5.2424 - -6.3818 6.3818 - -7.5623 7.5623 测试点 测试点5 5 测试点 测试点6 6 - -0.1221 0.1221 - -0.2112 0.2112 - -0.2618 0.2618 - -0.3442 0.3442 - -0.4221 0.4221 - -0.7617 0.7617 - -0.9812 0.9812 - -1.5432 1.5432 静载试验和应力监测 静载试验和应力监测 复合桩桩土应力测试结果表3.1-3 测试结果 测试结果 荷载 荷载/kN /kN 132 132 198
37、 198 264 264 330 330 396 396 462 462 528 528 594 594 660 660 沉降量 沉降量/mm /mm 2.06 2.06 3.15 3.15 4.32 4.32 6.53 6.53 8.59 8.59 11.51 11.51 15.38 15.38 20.72 20.72 29.56 29.56 应力 应力 /MP /MPa a 测试点 测试点1 1 - -0.0079 0.0079 - -0.0101 0.0101 - -0.0118 0.0118 - -0.0132 0.0132 - -0.0162 0.0162 - -0.0186 0.0
38、186 - -0.0227 0.0227 - -0.0292 0.0292 测试点 测试点2 2 - -0.1202 0.1202 - -0.1904 0.1904 - -0.3399 0.3399 - -0.4160 0.4160 - -0.4898 0.4898 - -0.5577 0.5577 - -0.6190 0.6190 - -0.6590 0.6590 - -0.6787 0.6787 测试点 测试点3 3 - -0.1882 0.1882 - -0.2569 0.2569 - -0.6673 0.6673 - -1.0834 1.0834 - -1.5215 1.5215 -
39、-2.1663 2.1663 - -3.1386 3.1386 - -4.4008 4.4008 - -6.5737 6.5737 测试点 测试点4 4 - -0.0623 0.0623 - -0.1071 0.1071 - -0.2068 0.2068 - -0.3265 0.3265 - -0.4205 0.4205 - -0.5438 0.5438 - -0.6797 0.6797 - -0.8061 0.8061 - -0.9251 0.9251 测试点 测试点5 5 - -0.0566 0.0566 - -0.0654 0.0654 - -0.0706 0.0706 - -0.080
40、9 0.0809 - -0.0896 0.0896 - -0.1056 0.1056 - -0.1247 0.1247 - -0.1417 0.1417 - -0.1523 0.1523 测试点 测试点 测试点 测试点6 6 - -0.0280 0.0280 - -0.0517 0.0517 - -0.0957 0.0957 - -0.1874 0.1874 - -0.2402 0.2402 - -0.3128 0.3128 - -0.6324 0.6324 - -1.2891 1.2891 - -2.6182 2.6182 测试点 测试点7 7 - -0.0051 0.0051 - -0.0
41、087 0.0087 - -0.0123 0.0123 - -0.0194 0.0194 - -0.0228 0.0228 - -0.0263 0.0263 - -0.0390 0.0390 - -0.0637 0.0637 - -0.1091 0.1091 2014/12/19 2014/12/19 16 16 静载试验和应力监测 静载试验和应力监测 -1 0 1234 测试点 0 123456测试点 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 1应力/MPa140kN210kN280kN350kN420kN490kN560kN 630kN -6 -5 -4 -3 -2 -113
42、2198264330396462528594 应力/MPa -12 -11 -7660 图3.1-3 MC复合桩 单桩水平向应力分布图 图3.1-4 MC复合桩 桩土水平向应力分布图 0 0- 2- 4- 6- 8- 1 0- 1 2应力/M Pa 0 01234567 应力/MPa静载试验和应力监测 静载试验和应力监测 7 6 5 4 3 2 1140kN210kN280kN350kN420kN490kN 560kN 测试点 7 6 5 4 3 2 1测试点132198264330396462528594 660 9 8 560kN630kN 8 7 660 图3.1-5 MC复合桩 单桩桩
43、身竖向应力分布图 图3.1-6 MC复合桩 桩身竖向应力分布图2014/12/19 2014/12/19 17 17 静载试验和应力监测 静载试验和应力监测 测试结果分析 随着竖向荷载的不断增加，单桩和复合地基的沉降量都 增大 直至最大荷载 最终的累积沉降量均较小 单桩沉降为 增大，直至最大荷载，最终的累积沉降量均较小，单桩沉降为 45.34 mm，复合桩基沉降为29.56 mm，单桩和复合地基承 载力均满足设计要求。随着竖向荷载的增加，水平向各应力测 试点的应力也随之增加，但桩中及桩周土中各测试点的应力值 差别明显，水泥土和桩周土体应力测试点的应力值随着荷载的 增加而缓慢增加 而桩芯的应力值
44、远较桩间土和水泥土外芯的 增加而缓慢增加，而桩芯的应力值远较桩间土和水泥土外芯的 应力值增加得快。沿素混凝土桩芯的桩身方向，应力随深度的 增加急剧减小，桩端应力趋向于“0”。 （ 2）有限元模拟计算 有限元计算模型 以静载试验作为有限元分析的原型，便于模拟计算结果 与试验结果的对比分析。根据桩身荷载的影响范围，模型计算 范围取：深度方向为20.0 m，水平方向取半径为5.0 m。由于 结构体系是轴对称的，则取1/4 结构进行计算。计算模型中的 素混凝土桩芯、水泥土桩及承压钢板均按线弹性体考虑，桩周 土体的本构模型采用 模型 单元划分时 在 土体的本构模型采用Mohr-Coulomb模型。单元划
45、分时，在 应力集中的素混凝土桩芯及水泥土桩的网格相对较密，素混凝 土桩芯的网格密于水泥土桩，桩周土体网格相对较疏。2014/12/19 2014/12/19 18 18 （ 2）有限元模拟计算 有限元分析图表 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 载荷/kPa0 -2 -4 -6 -8 -10 -12 -14 -16 -18 应力/MPa-50 -40 -30 -20 -10 0 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 沉降深度/m试验值计算
46、值 6 5 4 3 2 1 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 深度/m140kN210kN280kN350kN420kN490kN -70 -60 8 7560kN630kN 图3.1-7 MC桩单桩Q-S曲线 图3.1-8 单桩素混凝土桩芯桩身应力 （ 2）有限元模拟计算 有限元分析图表 0 0 100 200 300 400 500 600载荷/kPa 0 0- 2- 4- 6- 8- 1 0- 1 2 应力/MPa-25 -20 -15 -10 -5 0试验值计算值 沉降量/mm 6 5 4 3 2 1 0140kN210kN280kN350kN420kN490kN5
47、60kN 深度/m -35 -30 图3.1-9 MC桩复合桩基Q-S曲线 8 7 630kN 图3.1-10 MC桩复合桩基素混凝土 桩芯桩身应力2014/12/19 2014/12/19 19 19 （ 2）有限元模拟计算 有限元分析结果 图表表明，MC桩单桩、复合桩基QS曲线计算值与实测值较为接近， 图表表明 桩单桩 复合桩基Q 曲线计算值与实测值较为接 沉降量的发展趋势一致。模拟计算表明，应力在素混凝土桩芯集中明显， 桩芯应力值远较外芯和桩间土大，且沿深度方向线性递减，接近桩芯底部 应力值迅速向“0”收敛，模拟计算结果与现场实测值基本一致。水泥土 桩及桩周土体的应力值相对较小，应力沿深
48、度方向的递减速率也较小，这 是因为素混凝土桩芯是挤入桩，施工时的挤土效应提高了素混凝土桩芯的 桩侧摩阻力，使应力更多地向水泥土桩及桩周土体传递，同时也提高了周 边水泥土及土体的压缩模量，使水泥土及桩周土体的承载能力提高。从多 个不同的MC桩场地的测试结果来看，素混凝土桩芯的长度决定了上部荷 载影响和传递的深度。 （ 3）结论 素混凝土桩芯 MC桩增大了荷载作 用于水泥土体的面积 使 复 的长度决定了上部荷 载影响和传递的深度 用于水泥土体的面积 ，使复 合桩全长范围内的侧阻力 得 到充分发挥 MC桩加固浅层 素混凝土桩芯 通过调整素混 地基土时具有造价低、 单桩承载力高、沉降小 的优点 的侧摩
49、阻力大，桩芯 不会刺入水泥土外芯 的底端 凝土劲性桩和水泥搅 拌桩可调控MC桩承 载力的提高幅度2014/12/19 2014/12/19 20 20 3.2 3.2管桩水泥土复合基桩在如东中天润园住宅小区中的应用 管桩水泥土复合基桩在如东中天润园住宅小区中的应用 中天润园项目位于江苏省如东县掘港镇，历史上曾是古长江 出海口 项目规划建设14栋181层 2栋261层高层住宅建筑 出海口。项目规划建设14栋181层、2栋261层高层住宅建筑 群，地下一层连片贯通地下室，设计有民防工程、非机动车位、 小汽车泊位。 建设场地地貌类型属于长江下游冲积平原区（滨海平原）， 以粉土、粉砂、粉质粘土为主。自然地面以下65m孔探范围内， 分为12个工程地质层（细分21个亚层）；35m深以内浅地基土体， 分为9个工程地质层（细分15个亚层）。 土层分布及物理力学性质如表3.2-1、表3.2-2： 土层 编号 地层名称 层底标高(m) 层厚(m) 承载力 特征值 (kPa) 备注 1 素填土混杂 填土 -1.782.79 0.55.0 50 开挖范
