试验场地原始地貌为冲积阶地及剥蚀残丘，勘察时场地为荒地、平地及小山坡，地形起伏不大。场地地下水位埋深为0.5~2.7 m，场地土层分布及主要的物力力学性质指标展示如下表1所示。

表1 地基土物理力学性质指标Table 1 Physical-mechanical indexes of soil layers

采用孔内深层强夯挤密桩处理地基，竖向增强体按正方形布置，间距3.5 m×3.5 m。增强体成孔直径1.2 m，成孔深度8.0 m，各试验点的竖向增强体入土情况见表2。竖向增强体施工采用的夯锤重7.42 t，锤高12 m，空夯锤击数3击，每层填料的夯击数4击，最顶面一层填料夯击数2击，每层填料2.5 m³，填料采用土与碎石以5∶5的比例混合成的碎石土作为填料。竖向增强体成桩直径1.8 m，成桩施工完成后使用平底夯锤满夯2遍，采用夯锤重10 t，提升高度10 m，夯击能量1000 kN•m，夯击次数2击。施工完成28 d后，在场地内布置5组孔内深层强夯桩桩试验点进行静载荷试验，静载荷试验加载装置如图1所示。载荷试验承压板边长为3.5 m，承压板面积12.25 m，最大试验荷载为2940 kN，加压系统为630 t油压千斤顶，测读系统方式采用全自动沉降观测仪，静载荷实验采用分级加荷、慢速维持法。桩土应力比试验和单桩复合地基静载试验同时进行。

表2 各测点的竖向增强体土层情况Table 2 Soil layers of vertical reinforcement at each measuring point

试验采用压力盒测量桩顶和桩间土压力，土压力盒埋设平面布置示意图如图2所示。试验仪器为振弦式压力计，测量桩间土压力的土压力盒量程为0~0.6 MPa，测量桩顶压力的土压力盒0~2 MPa。埋设采用砂垫层法，埋设时将埋设处的地基削平，将桩顶削平使桩顶和桩间土表面在同一高程上，安装在桩顶土压力盒底部应采用中砂垫平，桩间土压力盒底部填入20 mm深中砂压实垫平，然后再安装压力盒就位。安装好后，在上方及周围覆盖200 mm厚的褥垫层，后夯实。褥垫层材料采用级配砂石材料，褥垫层材料的配合比为瓜米石∶中砂=2∶1。土压力盒埋设如图3所示，桩顶采用0~2 MPa的土压力盒，桩周土采用四个0~0.6 MPa的土压力盒，土压力盒间距1 m。试验时，承压板下铺设200 mm厚砂垫层，以防桩顶受力过于集中。桩顶和桩间土压力盒电缆均逐一编号和妥善保护。承压板水平放置在试验点上，且对准桩中心。压重平台安装水平，混凝土配重安放无偏载现象。

图1 静载荷试验加载装置图Fig.1 Static load test loading device diagram

图2 土压力盒埋设平面布置示意图Fig.2 Schematic diagram of the plan layout of the buried earth pressure box

图3 土压力盒埋设图Fig.3 Burial diagram of earth pressure box

每级荷载稳定后，使用钢弦式频率仪测读桩顶和桩间土各土压力计的频率值。根据土压力计频率与荷载关系标定系数，计算得到不同荷载压力作用下的桩顶应力、桩间土应力、平均桩顶应力、平均桩间土应力和桩土应力比。

为检验孔内深层强夯桩桩对处理地基土的影响，推算处理后地基土的承载力特征值，本次试验布置了轻型动力触探试验孔30个。

图4为五个测点的荷载—沉降曲线，表3为试验结果汇总表。由图4可知，五个试点的P-S曲线变化规律差别不大，沉降随着桩顶荷载的增大缓慢变大，加载过程中无明显拐点，最大加载值为240 kPa时，对应的桩顶最大沉降量分别为22.41 mm、26.04 mm、33.03 mm、42.21 mm、43.19 mm。

图4 静载荷试验荷载—沉降曲线Fig.4 Load-settlement curve of static load test

表3 试验结果汇总表Table 3 Summary of test results

5组孔内深层强夯复合地基的静载试验的均为平缓的光滑曲线，无明显拐点，根据《建筑地基基础设计规范》^[7]之附录B规定，地基承载力特征值可取s/d等于0.01，当采用边长或者直径大于2 m的承压板进行试验时，d按2 m计算，也就是沉降量等于20 mm时所对应的压力值。见图4，根据试验结果，桩体土地基承载力特征值取120 kPa时，即试验荷载为1470.0 kN时，对应的地基土沉降量分别为均小于20 mm；承载力加载至240 kPa时，对应的地基沉降量均小于120 mm（承压板的累计沉降量已大于其直径的6%，即120 mm）。因此，5个测点复合地基承载力特征值均不小于120 kPa。

将各荷载作用下的实测桩顶应力和4个方向的桩间土应力绘制成桩土应力随荷载变化曲线，如图5所示。在加载阶段，桩顶应力和各桩间土应力均随着荷载增加而增大，在前四级加载下，桩顶应力大小和增长率均明显高于桩间土应力，桩顶应力变化强烈，桩间土应力变化平缓，在第五级到第七级加载下，桩顶应力大小增长率逐渐减小，桩间土应力平缓增加。在卸载阶段，桩顶应力和桩间土应力均随着荷载的下降而减小，桩间土应力逐渐恢复至加载初期的应力水平，而桩顶应力仍然保持较大的应力水平。

图5 各测点下桩、土应力分布Fig.5 The distribution of pile top stress and soil stress between piles at each measuring point

在试验的承载力较小的时候，由图6和7可见，桩顶首先发挥其承载力，桩顶应力在200~300 kPa区间，桩间土应力平均值在58 kPa，随着荷载的提升，桩顶应力和桩间土应力也相应提升，在达到较高的荷载后，桩顶应力上升的幅度很小，桩顶最大应力平均值为592 kPa，桩间土最大应力平均值264 kPa。

各试验点桩土荷载分担比如图8所示。在第一级荷载下，桩顶承载力占比在53%左右，随着荷载的提升，桩间土承载力比例逐渐提高且大于桩顶承载力，在最大荷载下，桩顶承载力比例下降到37%左右，卸载期间，桩顶承载力又回升到50%左右，当荷载较小时，桩与土共同发挥其承载性能，当荷载较大时，桩间土承载力占大部分。

图6 各试验点平均桩间土应力大小Fig.6 Average soil stress between piles at each measuring point

图7 各试验点桩顶应力大小Fig.7 Pile top stress at each measuring point

桩土应力比变化曲线如图9所示，在试验初期，桩土应力比比较大，桩身要比桩周土要先发挥其承载性能，桩土应力比平均值为4.5，随着荷载的提升，桩和桩间土的不断变形，基底压力从桩顶向桩周土转移，桩土应力比随荷载增加呈线性减小，这是由于桩身受力膨胀，向桩周土挤压，提高了桩间土的刚度，应力由桩身转移到桩间土，桩间土应力上升，桩土应力比达到最小值，其值区间为2.07~2.40。

图8 各测点桩顶承载力与桩间土承载力的比值Fig.8 Ratio of pile top bearing capacity to soil bearing capacity between piles at each measuring point

图9 各测点下桩土应力比变化曲线Fig.9 Change curve of pile-soil stress ratio at each measuring point

通过标准贯入试验锤击数N值，可对粘性土的物理状态，土的强度、变形参数、地基承载力、单桩承载力，成桩的可能性等做出评价，经勘察报告得，统计个数为50，此次粘性素填土的标贯修正击数平均值N为3.7，粘性素填土地基承载力特征值对应值为120 kPa^[8]，孔内深层强夯工法处理之后，本次试验共完成30个孔内深层强夯轻型动力触探原位试验，结果为最大值78.5，最小值60.5，平均值71.7，轻型动力触探平均锤击数>50，轻型动力触探推定的承载力特征值的可取为170 kPa^[8]，比勘察报告提供的地基承载力提高了41.7%，在做静载荷试验时，由图6可知，桩间土最大应力平均值为264 kPa，比勘察报告提供的地基承载力提高到220%。