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摘 要

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劲性水泥土搅拌桩竖向承载力计算与分析

21813104 刘宜昭

指导教师 章定文

摘要

劲性复合桩是一种由刚性桩、柔性桩和散体桩中的两到三种复合而成有互补增强作用的新桩型。其造价较低而承载能力比较高，自诞生以来得到广泛应用。目前国内外对此桩型承载、沉降性能的研究尚有欠缺。本文以预制钢筋砼芯桩与水泥土搅拌桩复合成的劲性复合桩为研究对象。结合国内外的研究成果和国内较有代表性的6本规范，对劲性复合桩竖向承载力的计算公式进行补全、改进。再利用得到的公式，借助Excel的公式编辑功能，用给参数赋值计算的方法得到不同芯长比、含芯率和水泥土强度对应的劲性复合桩竖向承载力，从而分析它们对劲性复合桩竖向承载力以及破坏模式的影响。

得到了长芯桩、等芯桩和短芯桩在不同破坏模式下的单桩竖向承载力特征值的计算公式。根据对劲性复合桩在不同破坏模式下竖向承载力曲线、实际竖向承载力曲线以及不同破坏模式竖向承载力标准差曲线的分析、对比，建议在实际工程中，短芯桩的含芯率较为合理范围为20%—40%，芯长比达到0.7以上，短芯桩外芯的水泥土强度达到1900KPa—2500KPa；长芯桩的含芯率为15%—35%，长芯桩搅拌桩部分的水泥土强度范围取700 KPa—1500KPa，搅拌桩长比为0.25—0.45。对短芯桩竖向承载力的提高效果由强到弱依次为芯长比、水泥土强度和含芯率。提高含芯率能较为有效地增大长芯桩的竖向承载力，水泥土强度和搅拌桩长比对长芯桩竖向承载力的提高效果较差。

关键词：劲性复合桩；竖向承载力；破坏模式；含芯率；芯长比；水泥土强度；搅拌桩长比

VERTICAL BEARING CAPACITY OF STIFFENED DCM PILE

21813104 LIU Yi-zhao

Supervised by ZHANG Ding-wen

Abstract

Stiffened deep cement mixing (SDCM) pile is a new kind of pile, which is made of two or three combinations of rigid pile, flexible pile and loose pile. It’s cost is relatively low but bearing capacity is high, and is widely used in projects since it was developed. At present, there is still a lack of research on the bearing capacity and settlement of pile type at home and abroad. The SDCM pile referred here is made of precast reinforced concrete core pile and cement soil mixing pile. The calculation formulas of axial bearing capacity of stiffened DCM pile are completed and improved refer to domestic and foreign research results and the six domestic standards which are representative. With the formula and the Excel formula editing function, the bearing capacity of stiffened DCM pile with different core-column length ratios, core rates and strength of cement soil is calculated by assigning value to parameters, so as to analyze the influence on the bearing capacity and the failure mode.

The calculation formulas of axial bearing capacity of long core pile, equal core pile and short core pile under different failure modes are obtained. According to the analysis and comparison of the axial bearing capacity curve under different failure modes, the actual axial bearing capacity curve and the standard deviation curve of the axial bearing capacity under different failure modes, the following suggestions are given. In actual engineering, as for short core pile it suggest that the proper core rate is 20%—40%, core-column length ratio is at least 0.7 and the strength of the cement soil is up to 1900KPa—2500KPa.For long core pile, it suggest that the proper core rate is 15%—35%, the strength of the cement soil is up to 700 KPa—1500KPa and cement soil mixing pile length ratio is 0.25—0.45. The improvement effect of the axial bearing capacity of the short core pile is followed by core length ratio, cement soil strength and core rate from strong to weak. Increasing the core ratio can effectively increase the axial bearing capacity of the long core pile, while the cement soil strength and cement soil mixing pile length ratio can not.

Key words：SDCM pile; axial bearing capacity; core-column length ratio; failure mode; core rate; strength of cement soil; cement soil mixing pile length ratio

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 劲性复合桩的研究背景 1

1.2 劲性复合桩国内外研究现状 4

1.2.1 劲性复合桩发展历史 4

1.2.2 劲性复合桩的界面特性 4

1.2.3 劲性复合桩的荷载传递规律 6

1.2.4 劲性复合桩的竖向承载特性 6

1.2.5 存在问题 7

1.3 本文研究内容及技术路线 7

1.3.1 研究内容与方法 7

1.3.2 技术路线 8

第二章 劲性复合桩竖向承载力计算公式 10

2.1 各规范中劲性复合桩单桩竖向承载力的计算公式 10

2.1.1 《混凝土芯水泥土组合桩复合地基技术规程》DB13(J)50-2005 10

2.1.2 《刚性芯夯实水泥土桩复合地基技术规程》DB13(J)70-2007 10

2.1.3 《加芯搅拌桩技术规程》YB-2007 11

2.1.4 《劲性复合桩技术规程》DGJ32/TJ 151-2013 12

2.1.5 《劲性复合桩技术规程》JGJ/T 327-2014 13

2.1.6 《水泥土复合管桩基础技术规程》JGJ/T 330-2014 14

2.1.7 各规范对劲性复合桩在竖向荷载作用下破坏模式的考虑 16

2.2 单桩竖向承载力计算公式及公式说明 16

2.2.1 劲性复合桩单桩竖向承载力特征值计算公式 16

2.2.2 公式参数和取值标准 17

2.2.3 公式改进说明 19

2.3 本章小结 19

第三章 短芯桩竖向承载力分析 21

3.1 地层条件和基本参数取值 21

3.2 含芯率对短芯桩竖向承载力影响 23

3.3 芯长比对短芯桩竖向承载力影响 29

3.4 水泥土强度对短芯桩竖向承载力影响 33

3.5 短芯桩竖向承载力提高效果对比 37

3.6 从荷载传递分析破坏模式 38

3.7 本章小结 39

第四章 长芯桩竖向承载力分析 40

4.1 地层条件和基本参数取值 40

4.2 含芯率对长芯桩竖向承载力影响 42

4.3 水泥土强度影响对长芯桩竖向承载力影响 47

4.4 搅拌桩长比对长芯桩竖向承载力影响 52

4.5 提高桩周土强度措施 55

4.6 长芯桩竖向承载力提高效果对比 56

4.7 本章小结 57

第五章 总结与展望 58

5.1 本文主要结论 58

5.2 展望 59

参考文献 60

附 录 62

致 谢 68

绪论

劲性复合桩的研究背景

在我域、河岸，软泛，此类点是天比大、天高、压高、固长、抗低、灵高、扰大。受到时，软土载力低，沉大，不均也大，且沉降较长，不程建求，因土地般要基理。水搅、钻桩和混凝制桩是软土处理的的型。

劲性复合桩是一种由散体桩（由砂、碎石、矿渣、钢渣或砖瓦碎块等散体材料形成的桩）、柔性桩（石灰、水泥等胶结材料与土混合形成的桩，一般为水泥土搅拌桩）和刚性桩（一般为灌注桩或钢筋混凝土预制桩）中的两种或三种复合而成有互补增强作用的新桩型^[1]。劲性水泥土搅拌也叫组合桩^[2]、加芯搅拌桩^[3]、水泥土组合桩^[4]、混凝土芯水泥土搅拌桩^[5]、砼芯水泥土搅拌桩^[6]、劲芯搅拌桩^[7]和劲性搅拌桩^[8]，是在水泥土桩施工完成后立即插（压）入钢筋混凝土预制桩形成的柔刚劲性复合桩。

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