譯文-混凝土芯水泥土攪拌樁在公路橋頭軟基處理中的應(yīng)用

1、混凝土芯水泥土攪拌樁在公路橋頭軟基處理中的應(yīng)用摘要：混凝土芯水泥土攪拌樁應(yīng)用于加強(qiáng)公路橋頭軟基。它是由一個(gè)內(nèi)的 預(yù)制混凝土樁和外部的水泥土攪拌樁插座，其中高強(qiáng)度混凝土樁設(shè)計(jì)上能承受的 負(fù)載，和dcm樁插座的作用軸向力轉(zhuǎn)移到周圍的皮膚摩擦的土壤。所得到的結(jié)果 的靜態(tài)負(fù)載測(cè)試和沉降觀測(cè)表明：軸承能力和解決混凝土芯水泥土攪拌樁能滿足 工程的需要。從軸向力深度內(nèi)混凝土樁與承載沉降的曲線看，與普通的水泥攪拌 樁相比，混凝土芯水泥土攪拌樁復(fù)合地基的剛性樁，和低樁土的應(yīng)力比的特點(diǎn)， 也表明其柔性樁復(fù)合地基的特點(diǎn)。因此，混凝土芯水泥土攪拌樁是一個(gè)剛性和柔 性樁的過渡樁，適合在軟基處理橋頭堡減少跳車的現(xiàn)象。引言

2、：隨著時(shí)代的發(fā)展，中國的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，公路建設(shè)在厚軟土壤的地 區(qū)變得越來越多。這些軟土的特點(diǎn)低強(qiáng)度，高壓縮性，低滲透性。軟粘土可能會(huì) 導(dǎo)致過大沉降量（mesri和氏璧，1985年），和結(jié)構(gòu)故障，如果建筑業(yè)企業(yè)沒有 合適的措施，建設(shè)預(yù)算的增加可能會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致弱的土壤層控制沉降和提高承載 能力。顛簸的橋頭堡，是一個(gè)共同的問題，具有極大的損害，主要是由引橋和之 間的不均勻沉降橋臺(tái)基礎(chǔ)構(gòu)成（沉等，2005）o柔性樁，如dcm樁，土工布和其 他普通堿土加固方法，經(jīng)常被用來加固軟土地基的橋頭堡，但這些方法都難以滿 足嚴(yán)格的計(jì)算要求，而且其強(qiáng)度不高（蘇等，2006）o同吋，剛性樁，這樣混凝 土或鑄灌注的橋，

3、將被視為不符合經(jīng)濟(jì)原則座位摩擦樁的目的用于此，因?yàn)榇蟛?分樁的強(qiáng)度材料還沒有產(chǎn)生時(shí)的低容量的地面失敗（韓，徐，2000）o復(fù)合樁地基處理可以是一個(gè)經(jīng)濟(jì)有效的方法，趁著高承載能力的增強(qiáng)和大 表面的外部樁插座。這種復(fù)合樁的起源可以轉(zhuǎn)換回廣泛用于地面的腳樁的改進(jìn)方 法（xanthakos 等，1994 年）smw （smwi法）方法（肌mg 等人，1998）。然而， 腳樁只適用于沙理由，smw工法最初是在日木發(fā)展和現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于基坑支護(hù)系 統(tǒng)在中國的控制橫向基坑變形，它們不適合承擔(dān)豎向荷載作用下軟粘土地面。同 時(shí)，基于這樣的理念，新的復(fù)合樁命名混凝土芯水泥土攪拌樁已完成開發(fā)，努力 支持屮在軟土地基的

4、設(shè)計(jì)荷載。它的設(shè)計(jì)不僅具有更高的工作負(fù)載比其他土的加 固方法，但要便宜比鑄鐵現(xiàn)場(chǎng)混凝土樁?；炷列舅嗤翑嚢铇兜暮?jiǎn)單結(jié)構(gòu)示意如圖1所示，復(fù)合樁組成是外部水泥 土攪拌樁插槽和內(nèi)預(yù)制混凝土樁。要安裝混凝土芯dcm,我們需要在岀廠前做一 個(gè)混凝土承臺(tái)，然后將dcm樁列放在在原地。dcm樁列處理的原則方法是，先切 下的土柱旋轉(zhuǎn)葉片，然后注入水泥漿或入土壤和機(jī)械壓力下與現(xiàn)場(chǎng)土壤混合的粉 末形成固態(tài)原位在深度的土壤水泥。完成右dcm樁列后，我們用旋轉(zhuǎn)葉片，混凝 土樁和樁推到未凝固的水泥土中。插入混凝土樁一般要求在12小時(shí)內(nèi)完成，復(fù) 合樁的施工已完成后，保持強(qiáng)度的保護(hù)。保護(hù)這堆相吻合的時(shí)間和程序與普通 dc

5、m樁一樣。施工流程可以簡(jiǎn)單的介紹執(zhí)行以下操作：混凝土芯dcm樁的設(shè)計(jì)，它是預(yù)期的高強(qiáng)度混凝土樁最能承受的垂直荷載, 而便宜dcm列使用大側(cè)面的負(fù)載向下向外轉(zhuǎn)移到周圍的土壤中。這種新的復(fù)合樁 內(nèi)，承載能力高的優(yōu)勢(shì)混凝土樁和大的外部樁插座的表面，從而形成一個(gè)合理的 樁結(jié)構(gòu)。樁的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，它可避免對(duì)環(huán)境的問題的噪聲和擠壓的土壤，是常 見的打入樁。靜載荷試驗(yàn)證明，這種設(shè)計(jì)在軟土路基下的建筑（東等人，2004 年，秦2001年）。然而，性能的混凝土芯水泥土攪拌樁路堤下復(fù)合地基，它是基 于共享的原則，路堤荷載群樁和土壤及其相互關(guān)系，一育沒有的報(bào)道。在現(xiàn)場(chǎng)測(cè) 試的初步分析其行為的基礎(chǔ)上南京-常州高速公路

6、橋頭在下面的章節(jié)。測(cè)試情況試驗(yàn)場(chǎng)地工程地質(zhì)條件南京-常州高速公路橋頭地區(qū)位于沖積和湖泊的太湖平原，地勢(shì)平坦。試 驗(yàn)區(qū)是91米長(zhǎng)，包括兩個(gè)鉆孔。根據(jù)地質(zhì)勘探資料的鉆孔，地面土層的物理和 機(jī)械參數(shù)示于表1中，其中，w是水含量，sr是飽和比，es是壓縮模量，o 0 是容許承載力的基礎(chǔ)。鉆井資料的兩個(gè)相鄰的孔是非常相似的，因此，它們的平 均值在表1中列岀。內(nèi)預(yù)制圖1混凝土芯水泥土攪拌樁結(jié)構(gòu)圖編號(hào)0s%)/v0土 粘 亞511.67.7346.2011fl土 粘 亞63.til113%9.42011態(tài) 塑軟fl土 粘 亞59o34.%o70011flo9.11342.89o3八80fl土 粘 亞o295

7、.28945.8011態(tài) 塑3土 粘 亞o7295.25996.602態(tài) 塑7292e59s態(tài) 塑軟8530.表1 土層的物理力學(xué)參數(shù)測(cè)試方案從表1屮得到：第4層是厚十米左右高的特點(diǎn)天然含水量比和低壓縮模量。它的自然地承載能力是80kp,不能滿足設(shè)計(jì)要求的軸承容量為140kp,這使得這個(gè)區(qū)域適合于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的混凝土芯水泥土攪拌樁。靜在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)試，因?yàn)闇y(cè)試 結(jié)果是最可靠的極限承載力和沉降評(píng)價(jià)。樁的布局被設(shè)計(jì)為與樁間距為一個(gè)等邊三角形15米。樁設(shè)計(jì)長(zhǎng)度約19.5 米，以確保外部dcm樁插座穿透整個(gè)軟土層。試樁的參數(shù)表2中列，內(nèi)混凝土樁 在橫截面是正方形的，與12鋼壓力平方面上焊接到加固（兩個(gè)為各六

8、個(gè)截面如 在圖2中所示）來測(cè)量的垂直應(yīng)力沿每個(gè)測(cè)試混凝土芯樁。6個(gè)土壓力盒被嵌 入在表層土壤（在不同的距離遠(yuǎn)離樁中心，如在圖3中示出）周圍樁#pl, #p3 和# p5到測(cè)試樁表土z間的壓力。鋼筋應(yīng)力計(jì)內(nèi)咅13混凝丄樁口lm口n twj丄丄丄口lj/ ±±±-x丄丄丄/1 ol13m圖2壓力計(jì)布局參數(shù)樁標(biāo)號(hào)#p1 | #p3 | #p5#p2 | #p4 | #p6測(cè)試內(nèi)容'靜載荷試驗(yàn)復(fù)合地基混凝土樁與土壤 樁間的內(nèi)應(yīng)力測(cè)試靜載荷試驗(yàn)單樁和混凝上樁 內(nèi)應(yīng)力測(cè)試內(nèi)部混凝土樁長(zhǎng)度（m）13邊（mm）200模塊的承載力（idp）30.000軸向加固 'n

9、umbers=4, diameter=14 mm外部 水泥土攪拌樁長(zhǎng)度（m）19.5半徑(nyn) “500水泥的含量14%含水率°0.6表2試樁的參數(shù)上壓力計(jì)圖3 土壓力盒布局試驗(yàn)結(jié)果與討論測(cè)試結(jié)果樁土間的相互作用的結(jié)構(gòu)載荷沿深度下降，在靜載試驗(yàn)與鋼壓力平方面上發(fā) 現(xiàn)，在混凝土樁的軸向力迅速減小，如圖4所示。在深度為5米的數(shù)據(jù)中不存在 由于斷絲。它表明，非常小的負(fù)荷可能會(huì)傳輸?shù)撞炕炷翗?。建議終阻力的復(fù)合 樁是可以忽略不計(jì)這堆在這種情況下，為摩擦樁。車山向力（kz）圖4在軸向力作用在混凝土樁的深度（樁#p4）按照靜態(tài)原位測(cè)試（慢速保持負(fù)載測(cè)試）中國建筑基樁的測(cè)試技術(shù)規(guī)范（pscgc

10、, 2003年）?！把b載板的直徑為1600毫米（參見圖3）。荷載-沉降曲 線復(fù)合地基的樁柱#p1, #p3和#p5是在圖5中所示。定義最終的負(fù)載故障前 負(fù)荷的承載能力和當(dāng)時(shí)樁結(jié)算是穩(wěn)定的，且累計(jì)結(jié)匯是比較小的，特征價(jià)值的承 載能力，可以采取半值的極限承載力的能力。在這里，它是250kp, 275 kpa和 250kp,分別為復(fù)合基礎(chǔ)樁pl, #p3和#p5。周圍的表土土壓力樁#p5 土壓力 盒在不同的距離，不同載荷下測(cè)定遠(yuǎn)離樁屮心，其分布在圖6屮所示。fk 力（kpa）圖5復(fù)合地基的荷載沉降曲線圖4003503002502001501oo50oo20406080 1oo離#p5的崖巨離圖6地球

11、的表層土壓力，樁屮心距在不同的距離（#p5樁復(fù)合地基）討論混凝土芯水泥土攪拌樁的承載力及沉降混凝土芯dcm樁和普通水泥混合的對(duì)比試驗(yàn)樁在同一地點(diǎn)進(jìn)行。這兩種類型 的樁具有相同的直徑為500 mmo比較結(jié)果的單樁和復(fù)合基礎(chǔ)分別在表3和表4 所示。最后一列'結(jié)算'在這兩個(gè)表中的是，與以前的列相關(guān)聯(lián)。它表明混凝土芯 水泥土攪拌樁的極限承載力為600-800千牛，而水泥攪拌樁是190千牛，前者明 顯大于后者。同時(shí)，混凝土芯水泥土攪拌樁的承載力特征值的復(fù)合地基是 250-275千帕，而水泥攪拌樁復(fù)合基礎(chǔ)為120千帕，而后者則不能滿足設(shè)計(jì)要求 的軸承容量為140千帕。這表明，混凝土芯水泥土

12、攪拌樁能有效地提高由于插入 混凝土樁的承載力。表3中單樁承載力測(cè)試結(jié)果的混凝土芯之間的比較水泥土攪拌樁和水泥土攪拌樁側(cè)類型樁號(hào)長(zhǎng)度(m)極限承載力 容許值(kn)沉降蜀(mm)混凝上芯水泥-m-#p219.58009.78#p419.56008.65#p619.570011.74水泥攪拌樁21-1820319034.663-3420.319029.859-281419025.5019-3812.619017.48表4屮復(fù)合地基載荷試驗(yàn)結(jié)果比較混凝土芯水泥土攪拌樁和水泥土攪拌樁型 類 tojl豔積度" 氏w比 松 泊軸承 承載力 的特征值(kpa)e凝11p)02.5911809o50

13、23.44il 0 水 £432.0059.n809o5728045 p2.0059809o50229 n42122.50320.7511o20 h-816.303332.50320.75o2011536.g樁63352320.75o1203 u7111h532().75ho2()-1126.7約10毫米的混凝土芯水泥土攪拌樁的最終結(jié)算負(fù)載，而水泥攪拌樁大多超 過25毫米。解決混凝土芯水泥土攪拌樁復(fù)合地基的特性承載能力的值是小于水 泥攪拌樁復(fù)合的基礎(chǔ)。插入混凝土樁不僅降低軸向力，可以成功地轉(zhuǎn)移到樁端， 但也減少了樁體壓縮很大。這些特性提供的混凝土芯水泥土攪拌樁有效地控制軟 土地基沉降

14、的能力，這是我們關(guān)注。因此，混凝土空心的dcm樁有更好的性能比 普通水泥攪拌樁沉降控制和能力的提高軟土路基。在圖4屮可以看出，在混凝土樁的軸向力逐漸增加，與增加的垂直負(fù)載，它 迅速減小沿深度，這是類似于剛性樁沿其長(zhǎng)度方向的軸向力的分布。在圖5中， loadsettlement樁復(fù)合地基#p1, p3和#p5曲線顯示急劇下降的趨勢(shì)。換言 之，這些樁復(fù)合地基展示瞬時(shí)樁體發(fā)生故障類型。在加載過程中，過大沉降樁發(fā) 生在開始添加破壞荷載，并隨著時(shí)間的推移變得不穩(wěn)定。在這種故障的類型，結(jié) 構(gòu)負(fù)載超過內(nèi)的混凝土樁的承載能力（材料強(qiáng)度）會(huì)導(dǎo)致失敗的混凝土樁體前地 基的失敗或樁解決超過限制的測(cè)量。這一結(jié)論，證明

15、了當(dāng)失敗的樁上部被挖掘和 發(fā)現(xiàn)破碎。急劇下降混凝土芯水泥土攪拌樁復(fù)合特性的荷載-沉降曲線基礎(chǔ)是 相似的剛性樁復(fù)合地基報(bào)告的其他研究人員（雷等人，2005）o根據(jù)以上的分析, 發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)載荷主要由混凝土樁，荷載-沉降曲線混凝土芯水泥土攪拌樁復(fù)合地 基也有類似的特點(diǎn)，剛性樁復(fù)合地基?；炷列舅嗤翑嚢铇兜臉锻翍?yīng)力比在圖6中，它表明，在土壓力的增加逐漸增加豎向荷載。在低負(fù)荷水平（低 于300kp）,距離越近樁和土壓力計(jì)，更大的表層土的土壓力是。這意味著，混 凝土樁內(nèi)進(jìn)行更多的結(jié)構(gòu)的部加載，因?yàn)樗┘拥呢?fù)載的增加。我們?cè)噲D解釋, 當(dāng)結(jié)構(gòu)負(fù)載增加吋，它會(huì)影響一個(gè)更深入的樁和地。然而，由于水泥土攪拌樁的 強(qiáng)

16、度隨深度增加的建設(shè)限制dcm方法，混凝土樁內(nèi)有共享負(fù)載和更多的結(jié)構(gòu)性這 不可避免地導(dǎo)致的應(yīng)力集中，在混凝土芯。當(dāng)負(fù)荷提高到400千帕，越來越多的 土壓力差不同距離從樁中心表明負(fù)載很大程度上仍然攜帶混凝土樁。當(dāng)負(fù)載增加 至約500kpa,在80厘米的土壓力距離樁屮心的壓力增加了在40厘米的距離從 樁中心。它表明，樁間的土壓力一直發(fā)展到了極限，樁土的協(xié)調(diào)作用是顯著的。在整個(gè)加載過程中，由土壤所帶負(fù)載增加而增加的垂直當(dāng)負(fù)載增加的塑料特性的 負(fù)載，和土壤表演500千帕。關(guān)心的是樁間土彈性狀態(tài)過渡塑性狀態(tài)。在不同的距離定義土壓力的平均距離樁屮心被取為在一定負(fù)荷下的表層土 壤的應(yīng)力，樁的應(yīng)力等于到的負(fù)荷減

17、去表土應(yīng)力。樁土應(yīng)力比可以得到的。圖7 樁土應(yīng)力比復(fù)合地基的樁pl, #p3#p5根據(jù)不同的負(fù)載。在低負(fù)荷水平，樁土 應(yīng)力比增加迅速與增加的垂直負(fù)載。約10時(shí)，達(dá)到最大值的比例負(fù)載增加至150 千帕。然后，樁土應(yīng)力比逐漸下降，當(dāng)負(fù)載不斷增加，這意味著土壤所帶負(fù)載的 不斷擴(kuò)大，越來越當(dāng)時(shí)。141210864200100200300400500600700圧力(kpa)圖7負(fù)載復(fù)合地基的樁土應(yīng)力比內(nèi)混凝土樁具有相對(duì)高的彈性模量，這是約100-200倍的dcm樁和復(fù)合樁的 模量大約是50-200倍的軟土的彈性模量。假設(shè)混凝土芯水泥土攪拌樁和土壤相 同的乖直位移，將正比于它們之間的負(fù)載分布樁的模量的土

18、壤中的比例。也就是 說，樁土應(yīng)力的計(jì)算值比例是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于測(cè)量值。耍找岀其原因，是結(jié)構(gòu)荷載首先 進(jìn)行的混凝土樁，然后傳送到dcm樂隊(duì)，并最終擴(kuò)散，擴(kuò)散到周圍的土壤摩擦。 因此，兩階段模式負(fù)載轉(zhuǎn)移可用于：從內(nèi)樁的荷載傳遞到外部樁，然后從外部樁 周圍土壤。這兩個(gè)步驟的荷載傳遞系統(tǒng)可以帶來發(fā)揮樁間土和負(fù)荷轉(zhuǎn)移到一個(gè)更 大的范圍比僅僅是混凝土樁，這使得測(cè)得的樁土應(yīng)力比是多少小于的理論結(jié)果。 此特性是類似的靈活的。樁復(fù)合地基（徐烽，2005年），這是更有利的土承載力 的發(fā)展。結(jié)論我們介紹了混凝土芯水泥土攪拌樁在軟土地基屮的應(yīng)用公路橋頭，并研究了 其承載能力，結(jié)算及治療軸向載荷下的樁土應(yīng)力比。測(cè)試及初步分析證

19、明，混凝 土芯水泥土攪拌樁復(fù)合地基，我們向大家介紹的有效性其特性如下所示：1）混凝土芯dcm樁的對(duì)比試騎結(jié)果和普通水泥攪拌樁的極限承載力的混凝 土芯 dcm樁大于三，水泥攪拌樁的特點(diǎn)混凝土芯水泥土攪拌樁復(fù)合地基承載力值的比較的 水泥土攪拌樁復(fù)合地基明顯改善?；炷列舅嗤翑嚢铇盾浕幚碇惺褂玫挠幸?個(gè)可以接受的解決辦法。“這下復(fù)合樁的單樁和復(fù)合地基沉降的工作負(fù)荷相對(duì) 較小，均小于水泥攪拌樁。在字，混凝土芯dcm樁，具有更好的性能，比普通水 泥攪拌樁在軟土路基沉降控制能力的提高。前者具有更大的比較優(yōu)勢(shì)比后者減少 跳車在橋頭堡。2）從軸向力深度內(nèi)的混凝土樁荷載-沉降曲線曲線，混凝土芯水泥土攪拌 樁

20、復(fù)合地基有明顯的特征剛性橋，低樁土應(yīng)力比也表明它具有靈活樁?；炷列?水泥土攪拌樁結(jié)構(gòu)載荷的合理結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)讓從內(nèi)樁，外樁和從外部樁周圍的土壤，可 以動(dòng)員樁間土和負(fù)荷轉(zhuǎn)移到一個(gè)更大的的范圍內(nèi)?；炷列舅嗤翑嚢铇妒且环N 剛?cè)徇^渡樁，適合于在橋頭堡的軟基處理，以減少車輛的顛簸。致謝金融支持這項(xiàng)工作提供交通科技項(xiàng)目（04y002江蘇省，中國）表示誠摯的 感謝。參考文獻(xiàn)：承載力和沉降的混凝土芯水泥土攪拌樁軟基處理?！皫r土工程和地質(zhì)工程,22, 105-1 lqodong, p., qin, r., and chen, z. z.(2004).“的承載特性的研究挖掘擴(kuò)底樁上的復(fù)雜古沖溝場(chǎng)地?！爸袊鴍.巖土。筑工程，22(1),77-82。han, x. j. and xu, b. f. (2000).“實(shí)驗(yàn)研究。復(fù)合地基稀疏ptc樁沉降防治?！爸袊鴍.巖土筑工程，27 (6), 652-656。leiz j. b., xu, z. z., jiang, h. d>, and xuz y. m. (2005).“路堤的沉降分析粘土“。j.巖土。筑工程：asce, 111 (4),