高速公路软基处理中的水泥粉体喷射搅拌桩应用效果评析及检测

混凝土 2009-01-06

　摘要：本文以工程实例中所取得的实验检测数据，结合工程应用情况，对水泥粉体喷射搅拌桩在道路软基处理中的处理效果进行分析评价，以此说明采用水泥粉喷桩处理道路软基的方法是可行的，并较之其他处理方法具有更多的优点和经济效益：同时也介绍了对粉喷桩施工质量检测的基本方法。
　　关键词：道路软基处理；水泥粉喷桩；应用效果评析；检测方法
　　
　　1　前言
　　
　　对软弱地基的处理历来是工程技术界一个较为棘手的问题，一旦处理失误或达不到预期的处理效果，将会给工程造成质量隐患和经济损失。然而在软弱地基的处理中，依据不同软弱地基情况和不同结构对承载力的要求，处理的方法多种多样。本文介绍某高速公路路段采用水泥粉体喷射搅拌桩进行软基处理的应用与检测。
　　
　　2　路段软弱地基的原始地质地貌
　　
　　

　　本路段位于滨湖地区，原始地形为湖泊瘀积而成的湖滩，现为宽约2～3m的塘埂围成的面积数万平方米的渔塘，设计于上的路基长1.02km，红线宽度80m，路幅范围内地质勘探资料显示，其上层为灰黑色的淤泥层，厚2.9～6.1m不等，具有高含水量、高孔隙比、高压缩性、低渗透率、低固结系数的工程特征；第二层为洪积粘土层，可作为持力层，具体力学指标见表1。
　　
　　3　软基处理设计
　　
　　设计采用水泥粉体喷射搅拌桩(简称：粉喷桩)进行该路段软土地基的处理：按正方形布置桩位，快车道区域桩距为1.2m，其它区域桩距为1.4m；桩径为0.55m：喷灰量为56～66kg/m，采用R32.5级普通硅酸盐水泥；桩底置于粘土层中，桩顶置于1m厚的新填土层中。设计要求桩身强度≥1.55mpa，处理后的复合地基强度100kpa，工后沉降≤15cm，纵向100m范围内沉降≤10cm。
　　4　工程质量检测与效果分析
　　
　　为保证工程质量，对该工程采用了N10轻型动力触探，抽芯试验，荷载试验三种检测方法进行控制。

　　4．1 N10轻型动力触探

　　抽检数量为总桩数的0.3%，桩体N10<10击为不合格：10击≤N10≤15击的桩数如占抽样20%以上，视为疑问桩，该检测域作为质量疑问域，需结合其它检测结果评定；N10>15击则初定为合格，并从桩身强度及桩体均匀性两方面结合进行评价。

　　4．1．1桩身强度评定

　　由于粉喷桩基本均位于填土层和淤泥层中，因此分填土层(地表至填土层底面)，淤泥层1(填土层底面至地表下4.0m)，淤泥层Ⅱ(地表下4.0m至桩底)等3层对各桩N10进行统计，统计结果见表2。
　　表2显示各土层中桩身N10处于10≤N10≤15的比例均小于20%，且N10<10的比例也很小，从而可判定桩身强度符合设计要求；同时从桩身N10平均值与桩间土N10平均值对比可知，地基加固效果显著，尤其是淤泥层中的桩体。

　　4．1．2桩身均匀性评价

　　为了评价桩身质量均匀性，对各桩N10的变异性也分3层土层进行统计分析，其结果见桩身N10变异系数δ统计表(表3)

　　从表3可看出填土层中成桩的均匀性较差，N10平均变异系数达0.42，50%以上的抽检桩的N10变异系数大于0.40，淤泥层中成桩的均匀性较好，N10平均变异系数为0.23，且88％以上抽检桩的变异系数均小于0.40，同时由桩身N10的δ平均值可以判断该工程粉喷桩整体上成桩质量相对较均匀，质量较好。
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　　4．2抽芯试验
　　

　　通过抽芯检测，可以更直观的观察喷粉及搅拌的均匀性，准确确定实际桩长，并检查桩端土层是否与设计相符。抽芯检验按总桩数的0.3%进行，并选取21个代表性的桩芯进行5cm立方体无侧限抗压强度试验，以进行桩身强度及均匀性评价。

　　4．2．1桩身强度评价

　　由所取21组桩芯的试验结果表明：桩身强度平均为3.7Mpa，强度最大值为6.18Mpa，最小值为2.02Mpa，均超过设计强度值1.55Mpa，由此可以判定该路段粉喷桩的强度均满足设计要求。

　　4．2．2桩身均匀性评价

　　现场抽芯的情况90%以上可见桩芯完整，连续性好，断口明显，搅拌均匀，经统计：成桩均匀性好的占总抽检桩的92.5%，一般的占4%，较差的占3.5%。

　　4．3载荷试验

　　静载试验是检查复合地基整体加固效果的一种有效方法，它不但可以对设计的正确性，对该地层的适应性和施工对设计的实现情况进行检查，还可以对地层水化物生成情况进行检查。本路段共进行了6组载荷试验，其中试验的2组单桩，强度平均值为130kpa，4组双桩强度平均值为135kpa，均大于设计要求处理后复合地基强度值100kpa，具体结果见表4。
　　
　　5　结语
　　
　　5．1采用粉喷桩对道路软基处理效果能满足设计要求，说明该方法是可行的。

　　5．2施工较简便快捷，经济可行，经与同类情况综合比较，每平方米造价为强夯块石墩软基处理方法的84.4%，为动力排水固结软基处理方法的101.6%。

　　5．3工后沉降观测结果平均为2.62cm，纵向100m沉降差仅1.8cm，沉降很小，不会影响车辆运行。　原作者：高飞　胡新民
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