对于水泥土搅拌桩复合地基而言，由于其成桩施工过程不存在挤密效应，因此其桩间距主要依据所需要的承载力大小来确定。结合当地经验，本次试验采用1.5m作为水泥土复合地基试验的桩间距，试验复合地基的置换率为10％。设计桩长10m，桩径50cm，按等正三角形布桩，具体平面布置图如图8.27所示：
图8.27 水泥土搅拌桩复合地基试桩平面布置图
图8.28 水泥土搅拌桩复合地基单桩载荷试验现场
（1）水泥土搅拌桩复合地基单桩载荷试验
为了确定振冲水泥土搅拌桩单桩的承载力特征值（比例极限）及极限承载力，进行了水泥土搅拌桩单桩承载力原位静载荷试验，采用最大堆载120t，载荷板直径为50cm，采用200t千斤顶油泵加压，设计每级荷载增量为127.3kPa。同时，为了对水泥土搅拌桩的有效桩长进行研究，预先在桩心钻孔，并埋设特制应力计后注浆回填（详见后）。试验步骤主要包括清理桩头、应力计埋设、场地整平、铺设褥垫层、载荷板及千斤顶的放置、堆载、变形测量装置的安装、加载、现象观察及记录等，试验现场如图8.28所示。
试验过程中，当加载到第9级1145.7kPa时，载荷板突然大幅下沉（沉降100mm），载荷板周围土裂隙发育明显，并伴随有隆起现象出现（图8.29），P-s曲线出现陡降段（图8.30），说明桩体已发生破坏，此时继续加载至第10级1273kPa试验终止。
图8.29 达到极限荷载时载荷板周围的裂隙、侧向挤土及隆起现象
从P-s曲线（图8.30）可以看出，P-s曲线拐点较明显，因此可以推断地基破坏形式为整体剪切破坏。在第4级荷载509.2kPa之前曲线近乎直线，表明第4级对应的509.2kPa为其比例极限值。从第4～8级为塑性变形阶段，由P-s曲线在第8级载荷后出现明显的第二拐点，因此确定第8级所对应的荷载1018.4kPa为单桩极限荷载。从试验现象上看，由第9级荷载开始载荷板突然大幅下沉，承压板周围的土出现较明显的侧向挤土与裂隙，因此从试验现象也可进一步确定第8级荷载（1018.4kPa）为水泥土搅拌桩单桩的极限荷载。
图8.30 水泥土搅拌桩单桩（取心）极限承载力载荷试验P-s曲线
为了对比应力计埋设对桩体强度构成的影响，对未埋设应力计的水泥土搅拌桩进行了单桩原位极限载荷对比试验。同样采用最大堆载120t，载荷板直径为50cm，采用200t千斤顶油泵加压，设计每级荷载增量为127.3kPa，试验步骤同前。
试验过程中前期沉降较小，当加载到第11级1400.3kPa时，载荷板突然大幅下沉（沉降100mm），有明显的裂隙与侧向挤土、隆起现象出现（图8.31），P-s曲线出现陡降段（图8.32），继续加载至1527.6kPa试验终止。
图8.31 达到极限荷载时载荷板周围土裂隙、侧向挤土与隆起现象
从P-s曲线（图8.32）可以看出，P-s曲线拐点明显，因此可以推断地基破坏形式为局部剪切破坏。在第4级荷载509.2kPa之前曲线近乎直线，可判定第4级荷载之前桩体处于弹性变形阶段，因此临塑荷载可确定为509.2kPa，第4级荷载以后随着承压板上的荷载逐渐增大，桩体整体进入塑性变形阶段。P-s曲线在第10级载荷处出现拐点，说明此后地基已进入破坏阶段，由此可判断第10级荷载1273.0kPa即为极限荷载；同时，从实验现象上看，从第11级荷载开始，承压板陡然下沉，周围土出现明显的侧向挤土与隆起，因此可以进一步确定第10级荷载（1273.0kPa）为单桩极限荷载。
图8.32 水泥土搅拌桩单桩（不取心）极限承载力载荷试验P-s曲线
从试验过程中观察到的现象及极限承载力数据来看，是否埋设应力计对测定的水泥土搅拌桩单桩临塑荷载并无影响，二者临塑荷载均为509.2kPa，但从测试的结果来看，对桩体极限荷载还是有一定的影响（降低255kPa）。
应该说明的是，水泥搅拌桩复合地基的承载力与水泥土的硬化龄期有着较为密切的关系，虽然28d内强度增长迅速，但28～90d期间其强度也有增长余地，由于研究时间所限本次试验是在成桩后28d后进行的，这对水泥土搅拌桩桩体承载力的测定结果具有一定影响。
（2）水泥土搅拌桩复合地基载荷试验
为了对水泥土搅拌桩复合地基中桩土分担荷载的特性以及承载力特性进行研究，开展了水泥土搅拌桩复合地基承载力原位静载荷试验，采用最大堆载200t，圆形载荷板直径为1.68m，采用200t千斤顶油泵加压，设计每级荷载增量为45kPa。为研究水泥土搅拌桩复合地基中桩土分担荷载的特性，在载荷板覆盖范围下的桩顶和桩间土表面不同位置埋置土压力盒并编号，虚铺风积砂填平，然后放置载荷板，测得载荷试验以及压力盒数据用来分析。试验现场如图8.33所示。试验过程中，加载前以及每一级载荷测得土压力盒读数，在加载到315kPa的情况下，由于承力梁向一边倾斜，导致有效堆载降低，因此试验终止。
图8.33 试验压力盒的布设及堆载现场
试验得到的P-s曲线如图8.34所示。本次试验由于用的载荷板很大，所提供的荷载不够，无法达到极限值，由图8.34可知，由开始加载到加载至第6级135kPa时P-s曲线出现第一拐点，其对应的第3级荷载135kPa为复合地基比例极限，此后一直到地基进入塑性变形阶段。由于载荷板直径较大和有效堆载降低两方面原因，地基未发生破坏，因此可以肯定的是，在第3级荷载（比例极限）后直至试验终止（315kPa），复合地基一直处于塑性变形阶段，而远未达到其理论极限承载力。
图8.34 水泥土搅拌桩复合地基承载力载荷试验P-s曲线
（3）水泥土搅拌桩复合地基桩土应力比
A.桩土应力比
由试验结果绘制的水泥土搅拌桩复合地基桩土应力随荷级的变化关系曲线如图8.35所示。由图8.35可见，n值随着荷载的增加呈现出先减小后增加的规律，n-P曲线总体上为向上弯曲的凹形曲线。在加荷初期，桩土应力比较小，而当荷载大于某一值时，随着荷载的增加，n值逐渐增大。
图8.35 水泥土搅拌桩复合地基载荷试验桩土应力比n P曲线
由振冲桩复合的地基桩土应力比曲线可见（图8.35），桩间土的应力并非均匀分布，其应力的大小除与上部荷载大小有关外，还主要与距桩心的距离及群桩的侧限情况有关。
B.桩间土应力分布情况
由图8.36可见，同级荷载下，对于侧限条件相同的桩间土，距离桩心越近则其应力也越高，距离桩心越远则其应力越低。而由图8.37也可以发现，距桩心相同距离的桩间土，由于群桩侧限条件的不同，其应力大小也有明显不同，表现为越靠近最近的两桩心轴线，桩间土应力越高，反之亦然。由此可见，水泥土搅拌桩复合地基在各级荷载作用下，不仅桩体与桩间土之间的应力发生调整，而且桩间土不同部位的应力同时也在发生调整，这一规律与振冲砂桩复合地基较为一致。
图8.36 距桩心不同距离的桩间土应力随荷载变化关系曲线（同侧限条件）
图8.37 不同侧限条件的桩间土应力比随荷载变化关系曲线
C.桩土应力比的影响因素
水泥土搅拌桩复合地基桩土应力比及其随荷载的变化规律也主要与桩体与桩间土的相对刚度有关。当桩体相对刚度较大时（相对于桩间土），应力集中程度较高，同级荷载下的桩土应力比较大，反之，当桩体刚度相对较小时（相对于桩间土），应力集中程度较低，同级荷载下的桩土应力比也相应较小。因此为了使桩体承担更多荷载以提高复合地基整体承载力，水泥土桩体本身的质量就显得特别重要。水泥土搅拌桩复合地基桩体与桩间土的相对刚度较大，砂桩复合地基桩体与桩间土的相对刚度较小，因此二者的桩土应力比n P曲线呈现出不同的形态。除了桩体与桩间土的相对刚度的影响外，桩土应力比还与每级荷载施加后的时间段长短有关，即桩土应力比的稳定过程具有一定的时间效应，而桩土应力比及其稳定过程的时间效应同样也与复合地基的置换率及桩长等因素有关，此不赘述。
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