复合地基水泥土搅拌桩沉降分析

水泥土搅拌桩复合地基的沉降变形S 有两部分：搅拌桩加固区的沉降变形S1 和加固区下卧层的沉降变形S2，即

沉降变形S1 的计算主要有三种方法：

（1）常规规范计算法。将复合地基加固区连同地基土看作一个整体，把置换率加权模量作为复合模量（也可由试验确定），用分层总和法进行计算。群桩体的压缩变形用下式计算：

沉降变形S1 的计算主要有三种方法：

（1）常规规范计算法。将复合地基加固区连同地基土看作一个整体，把置换率加权模量作为复合模量（也可由试验确定），用分层总和法进行计算。群桩体的压缩变形用下式计算：

式中 S1——复合地基加固区的沉降变形，mm；

P0、Pb——加固区顶面和底面平均附加应力，kPa；

L——水泥土搅拌桩桩长，m；

Esp——桩土复合模量，MPa；

Ep——桩体压缩模量，MPa；

Es——桩间土压缩模量，MPa；

m——面积置换率，%。

有分析表明，按复合模量法计算得到的沉降量远大于实测沉降量，究其原因，主要是未能充分考虑水泥土搅拌桩的荷载传递特性，表现在：①加固区整体复合模量Esp的计算公式是在某些理想条件的假设下推导出来的，未考虑桩和桩间土的相互作用；②有效桩长（临界桩长）的影响没有考虑在内，而水泥土搅拌桩在荷载作用下，桩身变形和桩侧磨阻力主要发生在有效桩长范围内；③由于加固层的应力扩散作用，使桩端的附加应力Pb 并不等于（一般小于）基础底面的附加应力，在一些工程实践中将它们等同起来是值得研究的。

（2）复合模量法。加固区土层的复合模量，不采用整体计算的办法，而是根据土层的不同分层计算，即

式中 S1——复合地基加固区的沉降变形，mm；

P0、Pb——加固区顶面和底面平均附加应力，kPa；

L——水泥土搅拌桩桩长，m；

Esp——桩土复合模量，MPa；

Ep——桩体压缩模量，MPa；

Es——桩间土压缩模量，MPa；

m——面积置换率，%。

有分析表明，按复合模量法计算得到的沉降量远大于实测沉降量，究其原因，主要是未能充分考虑水泥土搅拌桩的荷载传递特性，表现在：①加固区整体复合模量Esp的计算公式是在某些理想条件的假设下推导出来的，未考虑桩和桩间土的相互作用；②有效桩长（临界桩长）的影响没有考虑在内，而水泥土搅拌桩在荷载作用下，桩身变形和桩侧磨阻力主要发生在有效桩长范围内；③由于加固层的应力扩散作用，使桩端的附加应力Pb 并不等于（一般小于）基础底面的附加应力，在一些工程实践中将它们等同起来是值得研究的。

（2）复合模量法。加固区土层的复合模量，不采用整体计算的办法，而是根据土层的不同分层计算，即

式中 σ1i——第i 层复合土层的附加应力，kPa；

hi——第i 层复合土层的厚度，m。

然后对所有土层的S1i求和。

采用复合模量法计算出的沉降量比常规规范法的计算更具准确性，但仍有理想化的因素在内。在加固区的附加应力仍然取天然地基的值，而这个值是假定空间为半无限长的均质弹性体得到的。然而，搅拌桩复合地基并非均质体，它的附加应力应该不同于天然地基。

（3）应力修正法。根据桩土模量比，求出桩和土各自分担的荷载，用弹性理论计算土中的应力，再用分层总和法求出加固区土体的变形，以此作为桩体的沉降。(www.xing528.com)

（4）桩身压缩量法。假定桩体不会发生刺入变形，通过模量比求出桩承担的荷载；再假设桩侧摩阻力分布的形式，通过材料力学中求压杆变形的积分方法，求出桩体的压缩量。

沉降变形S2 的计算目前一般有四种方法：

（1）应力扩散法。这种方法是将复合地基看作一双层地基，设置一个应力扩散角，通过这个应力扩散角计算未加固区顶面的应力，然后利用弹性理论求出整个下卧层的应力分布，最后用分层求和法得到S2。

（2）等效实体法。这种方法是把复合地基看作是由刚性桩群桩构成的等效体。而利用刚性桩群的沉降计算方法。假设加固区体四周的摩阻力呈均匀分布，把上部压力减掉摩阻力就得到未加固区顶面的应力，然后利用弹性理论求出整个下卧层的应力分布，最后用分层求和法得到S2。

（3）Mindlin Geddes法。将上部荷载按模量比分配给桩间土，并假定桩侧磨阻力的分布形式，再按Mindlin积分基本解，求出桩对未加固区形成的应力分布。然后按弹性理论求出桩间土分担的荷载对未加固区形成的应力分布，再与前面积分求得的应力分布叠加，最后用分层求和法得到S2。

（4）当量法。这种方法的思路是将加固区换算成与未加固区模量相当的土层，其当层厚度按下式计算：

式中 σ1i——第i 层复合土层的附加应力，kPa；

hi——第i 层复合土层的厚度，m。

然后对所有土层的S1i求和。

采用复合模量法计算出的沉降量比常规规范法的计算更具准确性，但仍有理想化的因素在内。在加固区的附加应力仍然取天然地基的值，而这个值是假定空间为半无限长的均质弹性体得到的。然而，搅拌桩复合地基并非均质体，它的附加应力应该不同于天然地基。

（3）应力修正法。根据桩土模量比，求出桩和土各自分担的荷载，用弹性理论计算土中的应力，再用分层总和法求出加固区土体的变形，以此作为桩体的沉降。

（4）桩身压缩量法。假定桩体不会发生刺入变形，通过模量比求出桩承担的荷载；再假设桩侧摩阻力分布的形式，通过材料力学中求压杆变形的积分方法，求出桩体的压缩量。

沉降变形S2 的计算目前一般有四种方法：

（1）应力扩散法。这种方法是将复合地基看作一双层地基，设置一个应力扩散角，通过这个应力扩散角计算未加固区顶面的应力，然后利用弹性理论求出整个下卧层的应力分布，最后用分层求和法得到S2。

（2）等效实体法。这种方法是把复合地基看作是由刚性桩群桩构成的等效体。而利用刚性桩群的沉降计算方法。假设加固区体四周的摩阻力呈均匀分布，把上部压力减掉摩阻力就得到未加固区顶面的应力，然后利用弹性理论求出整个下卧层的应力分布，最后用分层求和法得到S2。

（3）Mindlin Geddes法。将上部荷载按模量比分配给桩间土，并假定桩侧磨阻力的分布形式，再按Mindlin积分基本解，求出桩对未加固区形成的应力分布。然后按弹性理论求出桩间土分担的荷载对未加固区形成的应力分布，再与前面积分求得的应力分布叠加，最后用分层求和法得到S2。

（4）当量法。这种方法的思路是将加固区换算成与未加固区模量相当的土层，其当层厚度按下式计算：

式中 h1——当层厚度，m；

Esp——加固区复合模量，MPa；

Es——桩间土压缩模量，MPa。

则按弹性理论计算未加固层中的应力为

式中 h1——当层厚度，m；

Esp——加固区复合模量，MPa；

Es——桩间土压缩模量，MPa。

则按弹性理论计算未加固层中的应力为

然后再按分层求和法计算得到S2。

然后再按分层求和法计算得到S2。