水泥土搅拌桩加固公路深厚软弱地基应用研究 王成军,贾宏伟 (东营市公路勘察设计院,山东东营257091) 摘要:通过对水泥土搅拌桩复合地基的桩间土承 载力和复合地基承载力的计算分析以及现场试验 地质勘察报告显示,在长约100 m并拟进行地基 处理的路段内,地层结构自上而下可分为:(1)第一层 为人工素填土,颜色为暗黄色,土体结构较为疏松,主 要成分为粉质粘土和耕植土,厚度在0.5~l m之间, 检测结果,表明水泥土搅拌桩可有效处理深厚软 弱地基,并满足公路地基的相关要求0 关键词:水泥土搅拌桩;公路软土地基;计算分析; 现场检测 标准贯入试验平均锤击数为1.0击。(2)第二层为淤 泥质粘土,土体颜色为灰色,处于饱和状态,含少量腐 中图分类号:TU471.8 文献标识码:A 殖质,土体略有滑腻和粘性感,土层厚度0.5~8 1TI不 等,标准贯人试验平均锤击数为2.5击。(3)第三层 为粉质粘土,土体颜色为灰黄色,处于饱和状态,流塑 状,偶尔夹层少量砂颗粒,土层厚度1~9.5 in不等, 标准贯入试验平均锤击数为5.5击。(4)第四层为粉 The research and application of cement soil mixing pile reinforce the deep soft foundation of highway 细砂,颜色为浅黄色和褐色,处手饱和状态,稍密,土 层厚度2.5~l2.5 In不等,标准贯入试验平均锤击数 为7.5击。(5)第五层为砂砾岩,含少量花岗岩,主要 为灰白色,多块状和颗粒结构,土层厚度1~18 m不 WANG Cheng—jun。JIA Hong—wei (Dongying Highway Survey and Design Institute, sh口nd0凡g Dongying 257091 China) 等,标准贯入试验平均锤击数为36击。 2复合地基设计及计算 Abstract:The foundation bearing capacity calculation of the soil between piles and the composite foundation and field test results show that the cement soil mixing pile can effectively deal with the deep soft 采用水泥土搅拌桩处理软弱地基,水泥搅拌桩选 用了32.5级以上的硅酸盐水泥,水泥土搅拌桩布置 为矩形,桩直径为50 am,桩水平间距和竖向间距均为 1.5 in,桩长度为15 In;基础采用条形基础,埋深为 0.5 m,宽度为24 m;为了使桩和土形成复合地基,共 同提供承载力,在基底设置了30 em厚的垫层。水泥 foundation,and meet the relevant requirements of highway foundation. Key words:cement soil mixing pile;highway soft foundation; calculation and analysis;field test 引罱 水泥土搅拌桩与桩间土组成复合地基,从而达到 土搅拌桩处理地基的路段长约100 m,宽24 m,所需 水泥土搅拌桩数600根。根据《建筑桩基技术规范》 (JGJ94—2008)的规定 :水泥土搅拌桩的单桩竖向 承载力特征值应通过现场单桩荷载试验确定,可按公 提高地基承载力,减少地基沉降的目的 1]。水泥浆搅 拌法 简称MIP法,大量应用到高速公路、水利大堤、 码头岸壁等实际工程领域。在全国软土地基处理中 推广开来 。 式(1)和公式(2)进行计算,并取其中较小值作为单 桩承载力特征值。 Q = ∑ Q = l 工程概况 工程地域内地势较为平坦,低洼地带多位鱼塘和 +aA q ………………………・・(1) 耕地,地下水位距地表大多1 in左右,公路沿线局部 路段的地基为深厚软弱地基,深度可达12 ITI。 一A。…………………………………(2) 式中:Q 一水泥土搅拌桩单桩承载力特征值; 桩身周长;qsl一桩侧第i层土的极限侧阻力标准 收稿日期:20l4—06—30 作者简介:王成军(1975一),男,山东东营人,工程师,研 究方向为公路桥梁工程的勘察设计。 一值;Ii一桩周第i层土的厚度; 一桩端天然地基土的 承载力折减系数;A 一桩端面积;qp一极限端阻力标准 值; 一桩身强度折减系数 以一与搅拌桩身水泥土配 72一 山东交通科技 方相同的室内加固土试块(边长为70.7 mm的立方 2014年第5期 试块在8个养护条件下90 d龄期的立方体抗压强度 体,也可采用50 mm的立方体)在标准养护条件下, 90 d龄期的无侧限抗压强度平均值。 该水泥土搅拌桩桩径为50 cm,桩身强度折减系 数取0.3,桩端承载力折减系数取0.5,第一层土厚 3.7 m,桩侧阻力特征值为6.0 kPa,第二层土厚5.5 m,桩的侧阻力特征值为10.0 kPa,第三层土厚5.8 m,桩的侧阻力特征值为20.0 kPa,桩的端阻力特征值 为200 kPa,与桩身加固土配合比相同的室内加固土 平均值经试验检测为3 500 kPa,采用理正岩土系列软 件按公式(1)和公式(2)计算单桩承载力特征值,并 取较小者,得到水泥土搅拌桩的单桩承载力特征值为 206.2 kPa。在确定了水泥土搅拌桩的单桩承载力特 征值后,采用公式计算复合地基承载力,相关参取值 及计算结果见表1、表2。由计算结果可知,采用水泥 土搅拌桩处理软弱地基后,复合地基承载力达到160 kPa,满足设计的相关要求。 表1 复合地基承载力计算相关参数 I _裹 O 2 4 6 8 O 2 4 6 8 表2水泥土搅拌桩桩复合地基承载力特征值 3现场试验检测 现场检测主要采用轻型动力触探和载荷试验进 行,检测结果见表3、图1。 表3 轻型动力触探检测结果 O 40 {;o 荷城队Pa l20 l6io 2o0 24o 图1荷载试验结果 轻型动力触探结果表明Ⅳl。均值在l9.5~22.6 之间,90 d龄期无侧限抗压强度在1.96~2.23 MPa 之间,达到设计规定90 d龄期无侧限抗压强度1.7 MPa的要求;桩体上水泥土连续完整,均匀性较好。 按照复合地基载荷试验方法和要求,取s为10 mm时 所对应的压力值为复合地基承载力特征值,由图1得 到水泥搅拌桩复合地基承载力特征值为165 kPa,满 足160 kPa复合地基承载力的设计要求。 评价 连续完连续完连续完连续完连续完 连续完 整,均匀整,均匀整,均匀整,均匀整,均匀整,均匀 性良好性良好性一般性良好性良好 性良好 2.16 2.04 2.23 1.96 2.02 2.09 在地势平缓的地区修筑公路,很可能出现在地基 上修筑路面结构的情况,也就是说浅层地基已经属于 路基结构,此时,地基应满足压实度和回弹模量两方 (下转第77页) 山东交通科技 2014年第5期 [J].混凝土,2001(1). [4] 柳恒伟.高强高性能预拌泵送混凝土原材料的优选 构件的截面尺寸,并增大构件的跨径、增强结构承载 能力,从而增大建筑结构的使用面积、降低工程造价、 节约了能源、减少了废物排放、保护环境、延长了建筑 结构的服务寿命。 参考文献: [J].混凝土,2001(1). [5] 马国靖等.高性能道面混凝土[J].混凝土,2000(6). [6] 钱晓倩等.高强混凝土的试件强度及检验[J].混凝 土,2000(6). [1] 朱清江.高强高性能混凝土研制及应用[M].北京: 中国建材工业出版社,1999. [2] 赵铁军等.高强与高性能混凝土及其应用[M].北 京:中国建材工业出版社,2004. [3] 吴历斌.高强高性能混凝土中集料对力学性能的影响 [7] 王玉堂.C80级高性能泵送混凝土的配制及试验研究 [J].混凝土,2000(6). 西土木建筑,2002(3). . [8] 刘铁.高性能混凝土在市政工程上应用展望[J].广 (上接第73页) 面的要求。《公路路基设计规范》(JTG D30— 2004) 中要求压实度达到96%,《公路沥青路面设 计规范》(JTG D50—2006) 中要求回弹模量达到30 MPa,因此,需要对复合地基的压实度和回弹模量进行 理技术,可大量用于公路软弱地基处理当中。 参考文献: [1] 徐至钧,曹名葆.水泥土搅拌法处理地基[M].北京: 机械工业出版社,2004. 检测。压实度采用环刀法检验,回弹模量采用《公路 路基路面现场测试规范》(JTG E60—2008) 中的承 载板试验,经现场检测,浅层地基的压实度可达98%, 回弹模量可达42 MPa,满足相关规范的要求。 [2] 邹坚.深搅桩复合地基的计算理论及其应用研究 [D].南京:河海大学,2001. [3] 龚晓南.地基处理技术发展与展望[M].北京:中国建 筑工业出版社,2004. 4结语 通过理论计算和现场试验检测表明,深厚软弱地 基经水泥搅拌桩加固后,承载力得到显著提高,达到 设计要求,并在刚度和强度方面满足公路建设对地基 [4] JGJ94—2008,建筑桩基技术规范[s]. [5]JTG D30—2004,公路路基设计规范[s]. 『6]JTG D50—2006,公路沥青路面设计规范[s]. [7] JTG E60—2008,公路路基路面现场测试规范[s]. 的要求。水泥土搅拌桩作为一种经济环保的地基处 一77—