水泥搅拌桩
1软土地基加固机理
对于场地内地表水系发育的典型软土地基。 如何加固地基是施工中碰到的最大问题。为了解决软土地基加固, 采用水泥土搅拌桩的支护措施, 可以使这一问题得到很好的解决。
水泥土搅拌桩加固机理是用水泥做固化剂,通过使用特制的深层搅拌机械,在钻进的同时往软土中喷射水泥浆液,在地基深处将软土固化成为具有足够的强度、变形模量和稳定性的水泥土, 这些加固土、柱体与柱体间的土构成了一种复合地基, 从而达到地基加固的目的。水泥土搅拌桩加固的特点是施工工期短，效率高, 施工中无振动，无噪声，无地面隆起，不排污，不挤土，不污染环境，施工工具简易，费用低廉等。
水泥土搅拌桩使用的固化剂, 分为水泥浆液和干水泥粉。水泥浆液又分为双头深层水泥土搅拌和单头水泥土搅拌。通过福建龙岩某变电站基础施工实践, 双头深层水泥土搅拌桩对软土地基加固效果理想, 达到了工程质量标准要求。
2 双头深层水泥土搅拌桩的工艺流程及施工方法
2.1 双头深层水泥土搅拌桩施工工艺流程
图1为双头深层水泥土搅拌桩加固某变电站软土地基的施工工艺流程。
2.2主要施工方法
( 1 ) 水泥浆配制。本项目水泥采用 42.5级普通硅酸盐水泥, 水、灰质量比为 (0.5~0.55)：1。水泥用量严格计量, 加水用专用定量器。浆液每次搅拌时间不得少于3min, 浆液搅拌均匀，不得离析、沉淀, 停置1h以上的浆液应清理。
( 2 ) 搅拌桩钻机就位。搅拌桩钻机在配制浆液的同时, 在指定的桩位就位, 让搅拌轴对中, 用水平尺调平机座, 导向架对地面的垂直偏差不超过1%,对位偏差不大于5cm, 且必须保证搅拌桩相互搭接200mm。
( 3 ) 预搅拌浆下沉。搅拌浆下沉过程中, 距离设计桩顶标高0.5m发出信号通知后台, 喷浆钻进, 直至设计桩底标高。
( 4 ) 喷浆提升。预搅下沉至设计深度时并保持原地搅拌, 待浆液送至30S后再提升, 为保证搅拌桩桩顶质量, 停浆面在设计桩顶标高以上500mm。根据试成桩工艺参数确定的钻机转速，提升速度，注浆泵压力和泵量等注浆, 保证注浆量。在施工过程中若发生喷浆中断, 必须对该段桩上下0.5m复喷复搅,以防止断桩。
( 5 ) 复搅复喷。为了搅拌充分和提高桩身水泥土强度, 应复搅复喷有效桩的长桩身段。
3 水泥土搅拌桩施工质量标准及要求
( 1 ) 桩位的标准及要求。桩机移架就位后, 应根据总承包方提供的控制点测设桩位(用竹签做标记), 测量误差小于1cm, 搅拌头对准竹签误差小于1cm, 累计误差小于2cm, 在桩区处必须设置一定数量的控制检查桩, 打桩前核对竹签有无变化, 若有变化应及时更正。
( 2 ) 垂直度的标准及要求。设计要求桩身垂直度≤1.0%, 按照此要求在桩架上两个方向设置水平尺(牢固绑扎或焊接)及2m高的线砣, 使垂直线球保持在刻度范围内, 每根桩打桩前检查一次, 每钻进提升一次,必须检查一次, 使打桩全过程保持在允许的垂直度
范围内。每根桩确保钻进，提升上下各两次。
( 3 ) 送浆控制的标准及要求。在灰浆挤压泵上安装挤压表或自动记录仪, 防止送浆压力不足和桩身断浆。在送浆过程中应专人观察与记录, 发现问题及时与前台取得联系, 并进行补喷，补搅。
( 4 ) 深度控制的标准及要求。设计有效桩长为7.5m和4m, 设计桩顶标高-2m(支护)和-4.6m( 基底加固桩 ), 测出场地高程, 计算好施工桩长。成桩前量好钻杆长度, 并在桩架上做好标记, 包括每米刻度( 用油漆做好标记 )，开始喷浆位置及最终深度的标记, 要求夜晚也能明显看到标记, 保证深度误差小于5cm, 严格掌握好喷浆位置。
( 5 ) 桩距离的标准及要求。每次施工作业以前, 仔细度量钻杆间距, 确保桩与桩之间咬合的距离保持在200mm以上, 从而彻底保证水泥搅拌桩的整体稳定性及强度能达到设计目的。
4 施工过程中的质量控制点
在软土地基基础上建变电站，对地基加固的标准要求很高, 施工质量必须严格得到控制, 保证施工质量达到设计要求。在施工中, 必须对每根桩的垂直度，搅拌桩的强度，桩长，桩位，送浆等严格按操作程序及技术标准去操作完成。在这些质量控制点上要严格进行技术监督, 发现任何差错都必须立即纠正, 否则可能酿成质量事故。
( 1 ) 垂直度。其质量控制要求, 在桩架上两个方向设置水平尺及2m高的线砣, 使垂直线球保持在刻度范围内, 每根桩打桩前检查一次, 每钻进提升一次时, 必须检查一次, 使打桩全过程保持在允许的垂直度范围内。
( 2 ) 搅拌桩强度。其质量控制要求是对入场的施工材料及时抽查、送验, 对不符合技术要求的施工材料杜绝使用; 随机检查水泥灰与水的配合比是否符合要求, 达到标准。
( 3 ) 桩长。其质量控制要求是计算好施工桩长, 成桩前量好钻杆长度, 并在桩架上做好标记, 保证深度误差小于5cm, 严格掌握好喷浆位置。
( 4 ) 桩位。其质量控制要求是根据总承包方提供的控制点测量设置桩位( 用竹签作标记 ), 测量误差要小于1cm, 搅拌头对准竹签误差也应小于1cm, 累计误差小于2cm。 ( 5 ) 送浆。其质量控制要求, 在灰浆挤压泵上安装挤压表或自动记录仪, 防止送浆压力不足和桩身断浆。在送浆过程中, 设专人观察，记录, 发现问题及时与前台取得联系并进行补喷，补搅。
变电站项目所采用的软土地基水泥土搅拌桩支护, 通过严格执行项目设计标准, 强化施工质量控制, 一次性通过了地基加固的检验。实践证明, 水泥土搅拌桩是解决软土地基加固的好方法。
刚性桩-水泥土搅拌桩在软土地基中的应用
2008-11-10 【大 中 小】【打印】
摘要：由刚性桩、水泥土搅拌桩及桩间土组成的复合地基，其承载力是由桩和桩间土共同分担的，通过刚性桩和水泥土搅拌桩的施工，实现对桩间土的挤密加固，可充分
发挥和利用地基土的承载潜力，有效地解决软土地基承载力不足的问题。
关键词：刚性桩；水泥土搅拌桩；复合地基；合模量；承载力
1、概述
近年来，地基处理技术得到快速发展，地基处理技术的发展不仅反映在机械、材料、设计理论、施工工艺、现场监测技术以及地基处理新方法的不断更新和进步等方面，而
且反映在多种地基处理方法的综合应用方面。
鉴于竖向增强体复合地基中桩的承载能力和变形特性不同，地基处理的技术效果和适用范围均不相同，刚性桩—水泥土搅拌桩复合地基结合柔性桩复合地基和刚性复合地基的特点，以充分发挥其各自的优势，大幅度提高地基承载力，减少地基沉降，从而取
得良好的技术效果和经济效益。
2、复合地基设计思想
2.1 设计的基本思路
采用由刚性桩、水泥土搅拌桩和桩间土组成的复合地基，主要从以下几个方面[1]
考虑：
⑴当竖向荷载施加于桩顶时，桩身的上部受到压缩发生相对于土的向下位移，桩周土在桩侧界面上形成向上的摩阻力；荷载沿桩身向下传递过程中不断克服摩阻力并通过它向土中扩散，因而桩身的轴力沿着深度逐渐减小，在桩端处与桩底反力相平衡；与此同时，桩端持力层在桩端压力作用下产生压缩，使桩身下沉，桩与桩间土的相对位移又使摩阻力进一步发挥。随着桩顶荷载的逐渐增加，上述过程周而复始地进行，直到变形稳定为止。由于桩身压缩量的累积，上部桩身位移总是大于下部，因此上部摩阻力总是先于下部发挥，桩侧摩阻力达到极限后就保持不变，继续增加的荷载就完全由桩端持力层承受，当桩底荷载达到桩端持力层的极限承载力时，桩便发生急剧的、不停滞的下沉而破坏。因此，增强桩身上部桩侧土的结构强度，对提高桩的承载力、改善桩的变形特
性具有现实意义。
⑵水泥土搅拌桩加固软土地基改善软土的固结特性。通常水泥土的压缩曲线表现出明显的超固结特性，可近似地认为水泥土桩体不存在固结现象，而只有弹性的桩身压缩。水泥土搅拌桩加固深厚软土地基一般不会贯穿整个软土层，由此形成的加固层和下卧层软土的固结特性仍可用双层地基一维固结理论来分析。从固结机理来看，加固层渗透性极低的水泥土搅拌桩（比原状土低3到4个数量级[2]）设置减小下卧层软土的排水固结；同时加固层竖向附加应力向水泥土搅拌桩集中而使桩间土所受应力大大减小，孔隙压力也大为降低，因此在下卧层软土和加固层桩间土之间形成较大的孔隙压力差，加快下卧
层软土的固结。
⑶水泥土搅拌桩改善天然软土的性质。流塑态软粘土拌入固化剂后形成的加固土呈坚硬状态。粘聚力和内摩擦角较原状土增加，其抗压、抗剪强度、变形模量等指标分别比天然软土提高数十倍至数百倍。当固化剂掺入比αw>5%时，加固土无侧限抗压强度qu可达500～4000kPa，相应抗拉强度σ1=（0.15～0.25）qu，粘聚力c=（0.2～0.3）qu，
摩擦角Ф变化于20o～30o之间，变形模量E50=（120～150）qu.加固土强度随固化剂掺入比、水泥标号和加固土龄期的增加而提高。随着水泥掺量的增加抗渗系数由原状土
的10-7㎝/s下降为（10-7～10-11）㎝/s数量级。
⑷桩、土复合构成的地基形成了平面及竖向合适的刚度级配梯度和三维共同工作的应力状态，达到对天然地基承载力的有效补强，满足设计要求，减少地基的沉降。 ⑸长刚性桩、短水泥土搅拌桩的布置，形成三层地基刚度，符合天然地基土层浅弱深强的规律以及地基应力传递特征，同时长刚性桩可以进入深层良好土层，减少复合地
基的沉降。
⑹复合地基与上部结构通过褥垫层的柔性连接，在水平荷载作用下，有效地传递垂
直荷载。
⑺复合地基与上部结构柔性连接的褥垫层调整复合地基的桩土荷载分配，发挥土体
的承载能力特别是浅层土体的承载作用；垫层的作用归纳为：
①保证桩体和桩间土共同承担荷载，在上部荷载作用下，桩体一定程度“剌入”褥垫层中，充分发挥桩间土作用。在实测的复合地基桩体和桩间土时程曲线（给定荷载下）
中，桩、土受力始终为一常数；
②调整桩、土荷载分担比，垫层越厚，桩间土承担的荷载越多；荷载水平越高，桩承担的荷载占总荷载的百分比越大。因此调整垫层厚度可调整桩土荷载分担比，反之根
据桩土应力的要求来确定垫层的厚度；
③缓解基础底面的应力集中，桩顶对应的基础应力与桩间土对应的基础底面应力之比随垫层厚度的变化而变化；据研究：当垫层厚度大于10㎝时，桩对基础底面产生的
应力集中已明显降低；当垫层厚度为30㎝时，n只有1.2左右；
④调整桩土水平荷载的分配，未设置褥垫层时，水平荷载主要由桩承担。随着褥垫层的设置和增厚，桩顶承受的水平荷载逐渐变小。当褥垫层厚度大到一定程度时，水平荷载主要由桩间土承担，桩体发生水平折断的可能性减小，桩在复合地基中失去工作能
力的机会减小。
⑤褥垫层的设置，复合地基中桩体存在向上的剌入变形，阻止桩间土的变形。
2.2 复合地基承载力计算
刚性桩—水泥土搅拌桩复合地基承载力计算的思路：⑴由天然地基和刚性桩复合形成复合地基，视为一种新的等效天然地基，其承载力特征值为fspk1.⑵将等效天然地基和水泥土搅拌桩复合形成复合地基，求得复合地基承载力即刚性桩—水泥土搅拌桩复合
地基承载力。
具体推导如下[3]：
2.3 复合地基的复合模量
复合模量表征的是复合土体抵抗变形的能力。由于复合地基是由土和增强体（桩）组成，复合模量与土和桩的模量密切相关。确定刚性桩－水泥土搅拌桩复合地基复合模量的基本方法为：⑴按单一桩型复合地基复合模量确定方法求得天然地基和刚性桩所形成复合地基的复合模量，并将其视为一等效天然地基；⑵按单一桩型复合地基确定方法，求得等效天然地基和水泥土搅拌桩形成复合地基的复合模量即为刚性桩—水泥土搅拌
桩复合地基的复合模量。
2.4 刚性桩—水泥土搅拌桩复合地基检测
桩身质量检测，可依照各类桩的检测方法分别进行检测，如刚性桩可采用低应变检
测，水泥土搅拌桩可采用轻便触探或抽芯检测。
对于一般的复合地基加固效果检测，《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）规定采用复合地基静载荷试验，单桩复合地基载荷试验的承压板可用圆形或方形，面积为一根桩承担的处理面积；多桩复合地基载荷试验的承压板可用方形或矩形，其尺寸按实际
桩数所承担的处理面积确定。
在确定刚性桩－水泥土搅拌桩复合地基承载力特征值时，当Q～S曲线上有明显的比例极限时，而其值不小于对应比例界限的2倍，可取比例界限；当其值小于对应比例界限的2倍时，可取极限荷载的一半；当Q～S曲线是平缓的光滑曲线时，可按相对变
形值确定；即取沉降比s/b或s/d等于0.006所对应的压力。
3、现场静载荷试验
3.1 PTC＋水泥土搅拌桩复合地基
某教学楼工程，地基土物理力学指标如表1.工程采用PTC＋水泥土搅拌桩复合地基，PTC桩径Φ500，桩长37m，桩端进入⑨层砾石；水泥土搅拌桩桩径Φ500，桩长15m，桩端进入③层淤泥质粘土，1根PTC与4根水泥土搅拌桩组合成一个处理单元；
3.2 预制桩＋水泥土搅拌桩复合地基
某地下水池工程，场地岩土主要工程特性指标如表2.地基采用水泥土搅拌桩复合地基，桩径Φ500，桩长16.0m，按1000×1000mm纵横双向均匀布置，设计单桩竖向承载力标准值不小于150kN，单桩复合地基承载力标准值不小于180kPa；施工后抽检8根桩进行载荷试验，水泥土搅拌桩单桩或单桩复合地基承载力标准值均未达到设计要求。 采用预制钢筋砼桩加固，桩身截面200×200㎜，砼强度C30，主筋4ф16，箍筋φ6@200；桩长20m，分五段浇制，底段带桩靴。桩段间用焊接法接桩（或硫磺胶泥）；布桩采用每4根水泥土搅拌桩间插入1根预制桩，形成复合地基；在桩顶铺设一层厚为350mm的天然级配卵石垫层，改良地基中桩土荷载分配，充分发挥地基土的承载力。施工完毕后，选择4组复合地基进行静荷载试验；结果见图3，试验得到的复合地基承
载力标准值均大于200kPa.
（a）水泥土搅拌桩Q～S曲线 （b）预制桩＋水泥土搅拌桩Q～S曲线
4、结束语
⑴ 刚性桩—水泥土搅拌桩所形成的复合地基可得到较高的复合地基承载力，改善地基的平面刚度组合与竖向刚度梯度，提高桩间土的参与作用，使复合地基承载力大幅
度提高；减少复合地基的沉降量，具有较好的技术和经济效益；
⑵ 刚性桩—水泥土搅拌桩组成的复合地基，其承载力发挥与桩的类别、强度、长
度、置换率、桩端土及桩间土的类别及强度有关；
⑶ 刚性桩—水泥土搅拌桩复合地基静载荷检测时，其压板宜采用方形或矩形，尺
寸按实际桩数所承担的处理面积确定。
水泥搅拌桩
1软土地基加固机理
对于场地内地表水系发育的典型软土地基。 如何加固地基是施工中碰到的最大问题。为了解决软土地基加固, 采用水泥土搅拌桩的支护措施, 可以使这一问题得到很好的解决。
水泥土搅拌桩加固机理是用水泥做固化剂,通过使用特制的深层搅拌机械,在钻进的同时往软土中喷射水泥浆液,在地基深处将软土固化成为具有足够的强度、变形模量和稳定性的水泥土, 这些加固土、柱体与柱体间的土构成了一种复合地基, 从而达到地基加固的目的。水泥土搅拌桩加固的特点是施工工期短，效率高, 施工中无振动，无噪声，无地面隆起，不排污，不挤土，不污染环境，施工工具简易，费用低廉等。
水泥土搅拌桩使用的固化剂, 分为水泥浆液和干水泥粉。水泥浆液又分为双头深层水泥土搅拌和单头水泥土搅拌。通过福建龙岩某变电站基础施工实践, 双头深层水泥土搅拌桩对软土地基加固效果理想, 达到了工程质量标准要求。
2 双头深层水泥土搅拌桩的工艺流程及施工方法
2.1 双头深层水泥土搅拌桩施工工艺流程
图1为双头深层水泥土搅拌桩加固某变电站软土地基的施工工艺流程。
2.2主要施工方法
( 1 ) 水泥浆配制。本项目水泥采用 42.5级普通硅酸盐水泥, 水、灰质量比为 (0.5~0.55)：1。水泥用量严格计量, 加水用专用定量器。浆液每次搅拌时间不得少于3min, 浆液搅拌均匀，不得离析、沉淀, 停置1h以上的浆液应清理。
( 2 ) 搅拌桩钻机就位。搅拌桩钻机在配制浆液的同时, 在指定的桩位就位, 让搅拌轴对中, 用水平尺调平机座, 导向架对地面的垂直偏差不超过1%,对位偏差不大于5cm, 且必须保证搅拌桩相互搭接200mm。
( 3 ) 预搅拌浆下沉。搅拌浆下沉过程中, 距离设计桩顶标高0.5m发出信号通知后台, 喷浆钻进, 直至设计桩底标高。
( 4 ) 喷浆提升。预搅下沉至设计深度时并保持原地搅拌, 待浆液送至30S后再提升, 为保证搅拌桩桩顶质量, 停浆面在设计桩顶标高以上500mm。根据试成桩工艺参数确定的钻机转速，提升速度，注浆泵压力和泵量等注浆, 保证注浆量。在施工过程中若发生喷浆中断, 必须对该段桩上下0.5m复喷复搅,以防止断桩。
( 5 ) 复搅复喷。为了搅拌充分和提高桩身水泥土强度, 应复搅复喷有效桩的长桩身段。
3 水泥土搅拌桩施工质量标准及要求
( 1 ) 桩位的标准及要求。桩机移架就位后, 应根据总承包方提供的控制点测设桩位(用竹签做标记), 测量误差小于1cm, 搅拌头对准竹签误差小于1cm, 累计误差小于2cm, 在桩区处必须设置一定数量的控制检查桩, 打桩前核对竹签有无变化, 若有变化应及时更正。
( 2 ) 垂直度的标准及要求。设计要求桩身垂直度≤1.0%, 按照此要求在桩架上两个方向设置水平尺(牢固绑扎或焊接)及2m高的线砣, 使垂直线球保持在刻度范围内, 每根桩打桩前检查一次, 每钻进提升一次,必须检查一次, 使打桩全过程保持在允许的垂直度
范围内。每根桩确保钻进，提升上下各两次。
( 3 ) 送浆控制的标准及要求。在灰浆挤压泵上安装挤压表或自动记录仪, 防止送浆压力不足和桩身断浆。在送浆过程中应专人观察与记录, 发现问题及时与前台取得联系, 并进行补喷，补搅。
( 4 ) 深度控制的标准及要求。设计有效桩长为7.5m和4m, 设计桩顶标高-2m(支护)和-4.6m( 基底加固桩 ), 测出场地高程, 计算好施工桩长。成桩前量好钻杆长度, 并在桩架上做好标记, 包括每米刻度( 用油漆做好标记 )，开始喷浆位置及最终深度的标记, 要求夜晚也能明显看到标记, 保证深度误差小于5cm, 严格掌握好喷浆位置。
( 5 ) 桩距离的标准及要求。每次施工作业以前, 仔细度量钻杆间距, 确保桩与桩之间咬合的距离保持在200mm以上, 从而彻底保证水泥搅拌桩的整体稳定性及强度能达到设计目的。
4 施工过程中的质量控制点
在软土地基基础上建变电站，对地基加固的标准要求很高, 施工质量必须严格得到控制, 保证施工质量达到设计要求。在施工中, 必须对每根桩的垂直度，搅拌桩的强度，桩长，桩位，送浆等严格按操作程序及技术标准去操作完成。在这些质量控制点上要严格进行技术监督, 发现任何差错都必须立即纠正, 否则可能酿成质量事故。
( 1 ) 垂直度。其质量控制要求, 在桩架上两个方向设置水平尺及2m高的线砣, 使垂直线球保持在刻度范围内, 每根桩打桩前检查一次, 每钻进提升一次时, 必须检查一次, 使打桩全过程保持在允许的垂直度范围内。
( 2 ) 搅拌桩强度。其质量控制要求是对入场的施工材料及时抽查、送验, 对不符合技术要求的施工材料杜绝使用; 随机检查水泥灰与水的配合比是否符合要求, 达到标准。
( 3 ) 桩长。其质量控制要求是计算好施工桩长, 成桩前量好钻杆长度, 并在桩架上做好标记, 保证深度误差小于5cm, 严格掌握好喷浆位置。
( 4 ) 桩位。其质量控制要求是根据总承包方提供的控制点测量设置桩位( 用竹签作标记 ), 测量误差要小于1cm, 搅拌头对准竹签误差也应小于1cm, 累计误差小于2cm。 ( 5 ) 送浆。其质量控制要求, 在灰浆挤压泵上安装挤压表或自动记录仪, 防止送浆压力不足和桩身断浆。在送浆过程中, 设专人观察，记录, 发现问题及时与前台取得联系并进行补喷，补搅。
变电站项目所采用的软土地基水泥土搅拌桩支护, 通过严格执行项目设计标准, 强化施工质量控制, 一次性通过了地基加固的检验。实践证明, 水泥土搅拌桩是解决软土地基加固的好方法。
刚性桩-水泥土搅拌桩在软土地基中的应用
2008-11-10 【大 中 小】【打印】
摘要：由刚性桩、水泥土搅拌桩及桩间土组成的复合地基，其承载力是由桩和桩间土共同分担的，通过刚性桩和水泥土搅拌桩的施工，实现对桩间土的挤密加固，可充分
发挥和利用地基土的承载潜力，有效地解决软土地基承载力不足的问题。
关键词：刚性桩；水泥土搅拌桩；复合地基；合模量；承载力
1、概述
近年来，地基处理技术得到快速发展，地基处理技术的发展不仅反映在机械、材料、设计理论、施工工艺、现场监测技术以及地基处理新方法的不断更新和进步等方面，而
且反映在多种地基处理方法的综合应用方面。
鉴于竖向增强体复合地基中桩的承载能力和变形特性不同，地基处理的技术效果和适用范围均不相同，刚性桩—水泥土搅拌桩复合地基结合柔性桩复合地基和刚性复合地基的特点，以充分发挥其各自的优势，大幅度提高地基承载力，减少地基沉降，从而取
得良好的技术效果和经济效益。
2、复合地基设计思想
2.1 设计的基本思路
采用由刚性桩、水泥土搅拌桩和桩间土组成的复合地基，主要从以下几个方面[1]
考虑：
⑴当竖向荷载施加于桩顶时，桩身的上部受到压缩发生相对于土的向下位移，桩周土在桩侧界面上形成向上的摩阻力；荷载沿桩身向下传递过程中不断克服摩阻力并通过它向土中扩散，因而桩身的轴力沿着深度逐渐减小，在桩端处与桩底反力相平衡；与此同时，桩端持力层在桩端压力作用下产生压缩，使桩身下沉，桩与桩间土的相对位移又使摩阻力进一步发挥。随着桩顶荷载的逐渐增加，上述过程周而复始地进行，直到变形稳定为止。由于桩身压缩量的累积，上部桩身位移总是大于下部，因此上部摩阻力总是先于下部发挥，桩侧摩阻力达到极限后就保持不变，继续增加的荷载就完全由桩端持力层承受，当桩底荷载达到桩端持力层的极限承载力时，桩便发生急剧的、不停滞的下沉而破坏。因此，增强桩身上部桩侧土的结构强度，对提高桩的承载力、改善桩的变形特
性具有现实意义。
⑵水泥土搅拌桩加固软土地基改善软土的固结特性。通常水泥土的压缩曲线表现出明显的超固结特性，可近似地认为水泥土桩体不存在固结现象，而只有弹性的桩身压缩。水泥土搅拌桩加固深厚软土地基一般不会贯穿整个软土层，由此形成的加固层和下卧层软土的固结特性仍可用双层地基一维固结理论来分析。从固结机理来看，加固层渗透性极低的水泥土搅拌桩（比原状土低3到4个数量级[2]）设置减小下卧层软土的排水固结；同时加固层竖向附加应力向水泥土搅拌桩集中而使桩间土所受应力大大减小，孔隙压力也大为降低，因此在下卧层软土和加固层桩间土之间形成较大的孔隙压力差，加快下卧
层软土的固结。
⑶水泥土搅拌桩改善天然软土的性质。流塑态软粘土拌入固化剂后形成的加固土呈坚硬状态。粘聚力和内摩擦角较原状土增加，其抗压、抗剪强度、变形模量等指标分别比天然软土提高数十倍至数百倍。当固化剂掺入比αw>5%时，加固土无侧限抗压强度qu可达500～4000kPa，相应抗拉强度σ1=（0.15～0.25）qu，粘聚力c=（0.2～0.3）qu，
摩擦角Ф变化于20o～30o之间，变形模量E50=（120～150）qu.加固土强度随固化剂掺入比、水泥标号和加固土龄期的增加而提高。随着水泥掺量的增加抗渗系数由原状土
的10-7㎝/s下降为（10-7～10-11）㎝/s数量级。
⑷桩、土复合构成的地基形成了平面及竖向合适的刚度级配梯度和三维共同工作的应力状态，达到对天然地基承载力的有效补强，满足设计要求，减少地基的沉降。 ⑸长刚性桩、短水泥土搅拌桩的布置，形成三层地基刚度，符合天然地基土层浅弱深强的规律以及地基应力传递特征，同时长刚性桩可以进入深层良好土层，减少复合地
基的沉降。
⑹复合地基与上部结构通过褥垫层的柔性连接，在水平荷载作用下，有效地传递垂
直荷载。
⑺复合地基与上部结构柔性连接的褥垫层调整复合地基的桩土荷载分配，发挥土体
的承载能力特别是浅层土体的承载作用；垫层的作用归纳为：
①保证桩体和桩间土共同承担荷载，在上部荷载作用下，桩体一定程度“剌入”褥垫层中，充分发挥桩间土作用。在实测的复合地基桩体和桩间土时程曲线（给定荷载下）
中，桩、土受力始终为一常数；
②调整桩、土荷载分担比，垫层越厚，桩间土承担的荷载越多；荷载水平越高，桩承担的荷载占总荷载的百分比越大。因此调整垫层厚度可调整桩土荷载分担比，反之根
据桩土应力的要求来确定垫层的厚度；
③缓解基础底面的应力集中，桩顶对应的基础应力与桩间土对应的基础底面应力之比随垫层厚度的变化而变化；据研究：当垫层厚度大于10㎝时，桩对基础底面产生的
应力集中已明显降低；当垫层厚度为30㎝时，n只有1.2左右；
④调整桩土水平荷载的分配，未设置褥垫层时，水平荷载主要由桩承担。随着褥垫层的设置和增厚，桩顶承受的水平荷载逐渐变小。当褥垫层厚度大到一定程度时，水平荷载主要由桩间土承担，桩体发生水平折断的可能性减小，桩在复合地基中失去工作能
力的机会减小。
⑤褥垫层的设置，复合地基中桩体存在向上的剌入变形，阻止桩间土的变形。
2.2 复合地基承载力计算
刚性桩—水泥土搅拌桩复合地基承载力计算的思路：⑴由天然地基和刚性桩复合形成复合地基，视为一种新的等效天然地基，其承载力特征值为fspk1.⑵将等效天然地基和水泥土搅拌桩复合形成复合地基，求得复合地基承载力即刚性桩—水泥土搅拌桩复合
地基承载力。
具体推导如下[3]：
2.3 复合地基的复合模量
复合模量表征的是复合土体抵抗变形的能力。由于复合地基是由土和增强体（桩）组成，复合模量与土和桩的模量密切相关。确定刚性桩－水泥土搅拌桩复合地基复合模量的基本方法为：⑴按单一桩型复合地基复合模量确定方法求得天然地基和刚性桩所形成复合地基的复合模量，并将其视为一等效天然地基；⑵按单一桩型复合地基确定方法，求得等效天然地基和水泥土搅拌桩形成复合地基的复合模量即为刚性桩—水泥土搅拌
桩复合地基的复合模量。
2.4 刚性桩—水泥土搅拌桩复合地基检测
桩身质量检测，可依照各类桩的检测方法分别进行检测，如刚性桩可采用低应变检
测，水泥土搅拌桩可采用轻便触探或抽芯检测。
对于一般的复合地基加固效果检测，《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）规定采用复合地基静载荷试验，单桩复合地基载荷试验的承压板可用圆形或方形，面积为一根桩承担的处理面积；多桩复合地基载荷试验的承压板可用方形或矩形，其尺寸按实际
桩数所承担的处理面积确定。
在确定刚性桩－水泥土搅拌桩复合地基承载力特征值时，当Q～S曲线上有明显的比例极限时，而其值不小于对应比例界限的2倍，可取比例界限；当其值小于对应比例界限的2倍时，可取极限荷载的一半；当Q～S曲线是平缓的光滑曲线时，可按相对变
形值确定；即取沉降比s/b或s/d等于0.006所对应的压力。
3、现场静载荷试验
3.1 PTC＋水泥土搅拌桩复合地基
某教学楼工程，地基土物理力学指标如表1.工程采用PTC＋水泥土搅拌桩复合地基，PTC桩径Φ500，桩长37m，桩端进入⑨层砾石；水泥土搅拌桩桩径Φ500，桩长15m，桩端进入③层淤泥质粘土，1根PTC与4根水泥土搅拌桩组合成一个处理单元；
3.2 预制桩＋水泥土搅拌桩复合地基
某地下水池工程，场地岩土主要工程特性指标如表2.地基采用水泥土搅拌桩复合地基，桩径Φ500，桩长16.0m，按1000×1000mm纵横双向均匀布置，设计单桩竖向承载力标准值不小于150kN，单桩复合地基承载力标准值不小于180kPa；施工后抽检8根桩进行载荷试验，水泥土搅拌桩单桩或单桩复合地基承载力标准值均未达到设计要求。 采用预制钢筋砼桩加固，桩身截面200×200㎜，砼强度C30，主筋4ф16，箍筋φ6@200；桩长20m，分五段浇制，底段带桩靴。桩段间用焊接法接桩（或硫磺胶泥）；布桩采用每4根水泥土搅拌桩间插入1根预制桩，形成复合地基；在桩顶铺设一层厚为350mm的天然级配卵石垫层，改良地基中桩土荷载分配，充分发挥地基土的承载力。施工完毕后，选择4组复合地基进行静荷载试验；结果见图3，试验得到的复合地基承
载力标准值均大于200kPa.
（a）水泥土搅拌桩Q～S曲线 （b）预制桩＋水泥土搅拌桩Q～S曲线
4、结束语
⑴ 刚性桩—水泥土搅拌桩所形成的复合地基可得到较高的复合地基承载力，改善地基的平面刚度组合与竖向刚度梯度，提高桩间土的参与作用，使复合地基承载力大幅
度提高；减少复合地基的沉降量，具有较好的技术和经济效益；
⑵ 刚性桩—水泥土搅拌桩组成的复合地基，其承载力发挥与桩的类别、强度、长
度、置换率、桩端土及桩间土的类别及强度有关；
⑶ 刚性桩—水泥土搅拌桩复合地基静载荷检测时，其压板宜采用方形或矩形，尺
寸按实际桩数所承担的处理面积确定。