1 / 7 石灰桩用于深厚软土地基的沉降计算分析胡春善武钢设计研究院，建筑分院，武汉430080）提要： 本文通过理论及算例分析了当石灰桩用于深厚软土地基处理时沉降的主要来源。指出当石灰桩用于深厚软土地基处理时，不仅要验算承载力的大小，沉降计算也是很重要的。关键词： 石灰桩，软土地基，沉降一、前言：石灰桩处理软弱地基是一项源于我国的地基处理工艺，具有使软土迅速固化的特殊功能，它是我国悠久文化历史的表征之一。石灰桩复合地基作用机理概括为：将不同比例的生石灰块或粉）和掺合料 粉煤灰、炉渣、矿渣、钢渣、火山灰、土等常用掺合料以及少量附加剂，如石膏、水泥等）拌合后，用桩的形式灌入土中，通过桩体材料之间，以及这些材料与桩周土的一系列物理、化学反应，使桩具有一定强度，桩间土的力学性能得到改善，二者组成复合地基以承受荷载。四十年来，我国学者对石灰桩复合地基进行了广泛的研究和应用，并且针对研究和应用中的主要问题，开展了大规模的原位测试、室内实验及微观分析，进行了大量的工程实践和沉降观测。经过细致的分析研究，较全面地解决了作用机理、变形及应力测试、设计计算理论等关键问题，完善了一套适合我国国情的简便的施工工艺，使总体水平跨入国际先进行列，在石灰桩基础理论研究中处于国际先进地位，为石灰桩技术的进一步发展和应用创造了条件。由于受设备能力的限制，石灰桩主要适用于6m内的浅层加固。一般情况下，当软弱层厚度小于 6m，且经石灰桩处理以后，复合地基的沉降量很小约3-5cm）。因此，设计人员往往将注意力集中在对承载力的验算而忽视对沉降的计算。笔者认为，当软土层厚度较小6m以内），且石灰桩长度贯穿了软土层精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 7 页2 / 7 时，沉降计算不是设计的关键。但是，当软土层厚度很厚即本文提出的深厚软土层）而石灰桩又未穿透软土层时，沉降计算是必不可少的。本文通过理论分析及算例说明了这一点。二、沉降计算理论：石灰桩复合地基的变形由桩长范围内的变形和桩底以下下卧层变形两部分组成。这两部分的变形关系受桩、土模量、桩长、基础尺寸、荷载水平等因素的影响。石灰桩复合地基，桩土的模量比一般情况下小于的计算公式如下：式中 s按分层总和法计算出的地基沉降量(mm；沉降计算经验系数，根据地区沉降观测资料及经验确定； n地基沉降计算深度范围内所划分的土层数； p0对应于荷载标准值时的基础底面附加压力(KPa； Esi基础底面下第 i层土的压缩模量 (MPa； zi、zi-1基础底面至第 i层土、第 i-1层土底面的距离 (m；、基础底面的计算点至第 i层土、第 i-1层土底面范围内平均附加应力系数。表1 筏板基础中心点的沉降计算列表Zi (m Zi (m P0 (kPa Esi(Mpa So(mm 0 0 0 4.7 0.2500 1 1 0.2 4.7 0.2498 0.2498 125 6.5 4.80 2 1 0.4 4.7 0.2485 0.2472 125 6.5 4.75 3 1 0.6 4.7 0.2455 0.2395 125 6.5 4.61 4 1 0.8 4.7 0.2410 0.2275 125 6.5 4.38 5 1 1.0 4.7 0.2353 0.2125 125 3.2 8.30 6 1 1.2 4.7 0.2288 0.1963 125 3.2 7.67 7 1 1.4 4.7 0.2220 0.1812 125 3.2 7.08 8 1 1.6 4.7 0.2150 0.1660 125 3.0 6.92 9 1 1.8 4.7 0.2081 0.1529 125 3.0 6.37 10 1 2.0 4.7 0.2018 0.1411 125 3.0 5.88 11 1 2.2 4.7 0.1950 0.1310 125 3.0 5.46 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 7 页5 / 7 12 1 2.4 4.7 0.1888 0.1206 125 3.0 5.03 13 1 2.6 4.7 0.1830 0.1134 125 4.5 3.15 14 1 2.8 4.7 0.1774 0.1046 125 4.5 2.91 15 1 3.0 4.7 0.1722 0.0994 125 4.5 2.76 16 1 3.2 4.7 0.1672 0.0922 125 4.5 2.56 表2 筏板基础角点的沉降计算列表Zi (m Zi (m P0 (kPa Esi(Mpa So(mm 0 0 0.0 4.7 0.2500 1 1 0.1 4.7 0.2499 0.2499 125 6.5 4.81 2 1 0.2 4.7 0.2498 0.2497 125 6.5 4.80 3 1 0.3 4.7 0.2492 0.2480 125 6.5 4.77 4 1 0.4 4.7 0.2485 0.2464 125 6.5 4.74 5 1 0.5 4.7 0.2470 0.2410 125 3.2 9.41 6 1 0.6 4.7 0.2455 0.2380 125 3.2 9.30 7 1 0.7 4.7 0.2433 0.2301 125 3.2 8.99 8 1 0.8 4.7 0.2410 0.2249 125 3.0 9.37 9 1 0.9 4.7 0.2382 0.2158 125 3.0 8.99 10 1 1.0 4.7 0.2353 0.2092 125 3.0 8.72 11 1 1.1 4.7 0.2321 0.2001 125 3.0 8.34 12 1 1.2 4.7 0.2288 0.1925 125 3.0 8.02 13 1 1.3 4.7 0.2254 0.1846 125 4.5 5.13 14 1 1.4 4.7 0.2220 0.1778 125 4.5 4.94 15 1 1.5 4.7 0.2185 0.1695 125 4.5 4.71 16 1 1.6 4.7 0.2150 0.1625 125 4.5 4.51 石灰桩复合地基压缩模量：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 7 页6 / 7 将m=0.219, n=3, Es=4.5MPa代入上式得 Esp=6.5MPa 沉降计算深度：经计算 Zn取16m 沉降计算结果见表 1及表2。根据表 1及表2将中心点及角点的沉降计算结果统计如下：加固区沉降 Sf 下卧层沉降 Sx 总沉降 Sz Sf / Sz Sf / Sz中心点74 256 330 22% 78% 角 点19 90 109 17.4% 82.6% 平 均47 173 220 21% 79% 四、结论：通过计算分析，得到以下有益结论：1.如果采用石灰桩浅层加固深厚的软土基础，沉降计算应予重视，而且沉降主要来自于软弱下卧层，这部分沉降约占总沉降的80%，加固层沉降约为桩长的0.5-1%。2.沉降计算的理论值往往大于实测值，笔者认为有以下几点原因：(a)基础板对复合地基的沉降有一定的影响，可以明显减小加固区的沉降，并对下卧层的沉降也有一定的减小作用。而我们的计算结果是没有考虑基础板这一有利作用的。(b)地基变形是与时间有关系的，例如厚的饱和黏土层，其固结变形需要几年甚至几十年的时间才能完成。最终沉降通常是由瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降三部分组成，我们的计算结果为最终沉降，而实际测得的往往为瞬时沉降。3.不能认为地基已经加固就忽视对基础的设计。基础要有较大的刚度及好的整体性，以保证其均匀下沉。如果采用条基，就更应该注意条基的纵横向拉接，否则容易造成较大的沉降差引起房屋的倾斜。参考文献 : 1华南工学院等. 地基及基础 . 中国建筑工业出版社, 1991. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 7 页7 / 7 2建筑地基基础设计规范(GBJ10-89. 北京中国建筑工业出版社, 1989. 3阎明礼 . 地基处理技术. 中国环境科学出版社, 1996. 4郑俊杰等 . 石灰桩 -粉煤灰桩在深厚软土地基中的应用. 建筑结构 , 1997(4. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 7 页