锥形群桩复合地基载荷试验研究★

聂振刚 赵 良 郭亚鑫

(1.中冶沈勘工程技术有限公司，辽宁 沈阳 110015； 2.辽宁省阜新市细河区政府，辽宁 阜新 123000； 3.辽宁工程技术大学，辽宁 阜新 123000)



·岩土工程·地基基础·

锥形群桩复合地基载荷试验研究★

聂振刚1赵 良2郭亚鑫3

(1.中冶沈勘工程技术有限公司，辽宁 沈阳 110015； 2.辽宁省阜新市细河区政府，辽宁 阜新 123000； 3.辽宁工程技术大学，辽宁 阜新 123000)

采用相同桩体参数、两种不同桩距比的锥形桩，开展了锥形群桩复合地基的试验研究，结果表明：随着桩距比增大，极限荷载时基桩的桩顶位移快速增大、向上刺入褥垫层，桩距比为4.5时，桩间土的工作效率较高，桩土协同工作较好。

桩基础，复合地基，锥形桩，载荷试验

1 概述

锥形桩研究主要集中在单桩基础的承载特性研究[1-3]，其群桩基础的承载试验研究较少，群桩基础和群桩复合地基设计沿袭传统等截面桩基础的设计理论。因此作者开展了锥形群桩复合地基的载荷试验，揭示锥形群桩的工作机理。

2 锥形群桩复合地基载荷试验设计

2.1 布桩形式和试验场地相关参数

本次试验的锥形群桩地基加固试验场地的地表下20 cm为建筑垃圾和黏土混合物，以下为3 m深的黑褐色粉质黏土。地基材料采用该处试验基坑的取出土后，填筑于基坑内，轻便触探N10=12击，含水率为19%。试验地基采用长1 500 mm、宽1 250 mm、深800 mm的试验基坑，其c=20.91 kPa，φ=21.12°，桩距为两种，重点研究1号～3号，2号～3号桩间的桩土相互作用，见图1。

锥形桩埋设过程中，原状土样试验得到黏聚力和内摩擦角分别为12.3 kPa和13.05°。在静载荷试验完成后，褥垫层下部地基(黏土)材料的黏聚力和内摩擦角分别为32 kPa和22.7°；桩顶下部200 mm处地基(黏土)材料的黏聚力和内摩擦角分别为51.66 kPa和19.5°。

2.2 模型锥形桩制作与传感器布设

锥形桩采用壁厚0.3 mm薄壁钢管内焊接，长度为800 mm，桩顶直径80 mm，桩端直径60 mm，锥角1.43°，桩体刚度和强度较好。将环氧树脂和固化剂调制后均匀涂刷到清除氧化层的钢管上，均匀地将细砂撒在胶体表面，制成模型桩。群桩加固体原布置的桩体20个应变测点、2个土渗流计测点和18个土应力计(见图2a)，图2b))，加载前有效传感器见图2c)。

2.3 锥形桩复合地基加载试验

采用堆载试验，在桩土加固体上部设计了100 mm的砂层，然后铺设900 mm×1 200 mm加载板，分3级加载，加载总量730 kg，每一级载荷施加的稳定时间10 min，而后在第20分钟和第40分钟分两次测量位移、桩体应力和土应力。当出现以下情况时终止加载：1)堆载物出现失稳；2)桩荷载—位移曲线出现陡降段；3)传感器的微应变超过1.5倍量程。

3 试验分析

1号和3号桩间距为650 mm，桩间距与桩直径比B1(桩距径比)=8.125；2号桩与3号桩的间距为360 mm，桩间距与桩直径比B2=4.5，试验过程中桩顶位移和桩间土应力见表1。

表1 桩顶位移和桩间土应力数据表

121号位置土应力在第一级荷载随稳载时间的增加而逐渐增加，第二级荷载先增加后衰减，表面地基出现了局部塑性变形，消减了局部应力，第三级荷载表现同第一级荷载。122号位置土应力随载荷稳定时间的延续而应力降低。2号桩端的224号土应力计第一级荷载后快速衰减，在第二、第三级荷载变化趋于平缓；121号位于1号和3号桩之间的褥垫层和软基结合面，122号位于1号和3号桩之间桩顶下400 mm，两点位置的土应力变化趋势基本一致，但122号位置的土应力远大于121号和224号位置土应力，表明锥形桩出现明显的桩侧应力传递现象，桩距径比B=4.5时桩间土的工作效率较高。

4 结语

1)极限荷载时，随着桩距径比增大，锥形群桩复合地基中基桩的桩顶位移快速增大。

2)基桩向上刺入褥垫层，在复合地基上部形成较好的桩土协同工作。不同桩距条件下，锥形群桩基础荷载侧向传递效率不同，当桩距比为4.5时，桩间土的工作效率较高。

[1] 徐学燕，张培柱.锥形桩改良土体冻胀性和融沉性研究[J].冰川冻土，1997(4)：354-358.

[2] Mahmoud Ghazavi. Analysis of kinematic seismic response of tapered piles[J].Geotechnical & Geological Engineering,2007,25(1)：37-44.

[3] M Hesham El Naggar,Jin Qi Wei.Uplift behaviour of tapered piles established from model tests[J].Canadian Geotechnical Journal,2000,37(1)：56-74.

Static loading test for the composite foundation of tapered pile★

Nie Zhengang1Zhao Liang2Guo Yaxin3

(1.ShenkanEngineering&TechnologyCorporation,Shenyang110015,China; 2.FuxinCity,LiaoningProvinceFineRiverfrontGovernment,Fuxin123000,China； 3.LiaoningTechnicalUniversity,Fuxin123000，China)

The testing research on the tapered pile group foundation and composite foundation be made by same parameter of pile body and two kinds of pile spacing ratios. Conclusions from the experiment including: on ultimately load, pile-top displacements increases and thrust into cushion, when the pile spacing is 4.5, the working efficiency of soil between piles is higher than others.

pile foundation, composite foundation, tapered pile, static loading test

1009-6825(2016)10-0063-02

2016-01-25★:中冶沈勘科技项目(项目编号：KJYF2014-001)

聂振刚(1961- )，男，高级工程师； 赵 良(1991- )，男，工程师； 郭亚鑫(1995- )，男，在读本科生

TU473.1

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