水泥土搅拌桩复合地基桩土应力比计算与垫层优化

作     者：刘光秀 党发宁 马小莉 李玉根 

作者机构：西安理工大学岩土工程研究所 榆林学院建筑工程学院 榆林市特殊土力学与工程重点实验室 

出 版 物：《地下空间与工程学报》 (Chinese Journal of Underground Space and Engineering)

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家自然科学基金(51979225) 陕西省重点研发计划重点产业创新链(群)项目(2022ZDLSF07-02) 陕西省自然科学基础研究计划项目(2024JC-YBMS-415) 榆林高新区科技计划项目(CXY-2021-21) 榆林市BIM技术应用及装配式建筑智慧建造重点实验室(CXY-2021-146) 

主　　题：复合地基 水泥土搅拌桩 负摩阻力 桩土应力比 临界桩长 褥垫层 

摘      要：开展了刚性基础下设置褥垫层的水泥土搅拌桩复合地基桩土应力比计算及褥垫层优化设计研究。首先在对水泥土搅拌桩复合地基受力变形特性分析的基础上,取单桩等效加固单元体为研究对象,将桩侧摩阻力简化为分段线性分布模式,并从承载力角度定义水泥土搅拌桩的临界桩长。继而利用单元体荷载传递微分方程,基于中性面深度处桩土变形协调条件及临界桩长处桩体的力学平衡关系,建立了作用负摩阻力的水泥土搅拌桩复合地基桩土应力比的计算方法。通过工程实例验证了该计算方法的可行性,并分析了褥垫层厚度、褥垫层模量、桩径、桩间距、桩土模量等因素对水泥土搅拌桩复合地基的桩土应力比的影响。研究表明,水泥土搅拌桩复合地基的桩土应力比随褥垫层厚度、桩间土压缩模量的增大而减小,随褥垫层模量、桩间距、桩体弹性模量的增大而增大,随桩径的增加先增大后减小;桩土面积置换率对桩土应力比的影响不是唯一单调关系,受桩径与桩间距共同影响。最后,根据桩土应力比设计指标对该计算方法反演得出水泥土搅拌桩复合地基褥垫层的柔度系数值,结合地区经验对褥垫层厚度进行优化设计。