粉噴樁在高速公路軟基處理中的應(yīng)用.doc

1、粉噴樁進(jìn)行軟土路基處理的應(yīng)用及施工緒論粉噴樁是在軟土地基中輸入粉粒體加固材料（水泥粉或石灰粉),通過(guò)攪拌機(jī)械和原位地基土強(qiáng)制性地?cái)嚢杌旌?，使地基土和加固材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng),在穩(wěn)定地基土的同時(shí)提高其強(qiáng)度的方法。由于粉噴樁采用粉體作為固化劑,不再向地基中注人附加水分,反而能充分吸收周圍軟土中的水分，因此加固后地基的初期強(qiáng)度高，對(duì)含水量高的軟土，加固效果尤為顯著。該技術(shù)已在國(guó)、內(nèi)外得到廣泛地應(yīng)用。粉噴樁是為軟土地基加固技術(shù)開拓的一種新方法,在鐵路、公路、市政工程、港口、碼頭、工業(yè)與民用建筑等軟土地基加固方面廣泛使用。粉噴樁加固地基具有如下的特點(diǎn)： 使用的固化材料（干燥狀態(tài)）可更多地吸收軟土地基中的水分

2、，對(duì)加固含水量高的軟土、軟土地基,效果更為顯著. 固化材料全面地被噴射到靠攪拌葉片旋轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的空隙中,同時(shí)又靠土的水分把它粘附到空隙內(nèi)部，隨著攪拌葉片的攪拌，使固化劑均勻地分布在土中，不會(huì)產(chǎn)生不均勻的散亂現(xiàn)象,有利于提高地基土的加固強(qiáng)度。(3）。與高壓噴射注漿和水泥漿深層攪拌法相比,輸入地基土中的固化材料要少得多,無(wú)漿液排出,無(wú)地面隆起現(xiàn)象。(4)。粉噴樁施工可以加固成群樁,也可以交替搭接加固成壁狀、格柵狀或塊狀。使用的固化材料是干燥狀態(tài)的直徑為0.5mm以下的粉狀體，如水泥、生石灰、消石灰，也可以摻入礦石碎渣、干燥砂和粉煤灰等,材料來(lái)源廣泛，并可使用兩種以上的混合材料。因此,對(duì)地基土加固

3、適應(yīng)性強(qiáng),不同的土質(zhì)要求都可以找出與之相適應(yīng)的固化材料。粉噴樁(干法)由深層攪拌法(濕法)改進(jìn)而來(lái)。在原地基承載力高時(shí)，濕法施工比干法施工攪拌可能性大,且攪拌效果更理想。若采用于法施工，攪拌后形成的水泥土均勻性相對(duì)較差。另外，當(dāng)天然地基土的含水量較低時(shí)，滿足不了水泥水解水化反應(yīng)的水量要求，從而達(dá)不到理想的結(jié)果。粉體噴射攪拌法施工使用的機(jī)械和配套設(shè)備有單攪拌軸和雙攪拌軸的二種機(jī)型，二者的施工工藝相似,都是利用壓縮空氣通過(guò)固化材料供給機(jī)的特殊裝置，攜帶著粉體固化材料，經(jīng)過(guò)高壓軟管和攪拌軸輸送到攪拌葉片的噴嘴噴出。借助攪拌葉片旋轉(zhuǎn)，在葉片的背面產(chǎn)生空隙，安裝在葉片背面的噴嘴將壓縮空氣連同粉體固化材料

4、一起噴出二噴出的混合氣體在空隙中壓力急劇降低，促使固化材料就地粘附在由旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生空隙的注中j旋轉(zhuǎn)到半周，另一攪拌葉片把土與粉體固化材料攪拌混合在一起。與此同時(shí)，這只葉片背后的噴嘴將混合氣體噴出這樣周而復(fù)始地?cái)嚢琛娚?提升(有的攪拌機(jī)安裝二層攪拌葉片,使土與粉體攪拌混合得更為均勻）。與固化材料分離后的空氣傳遞到攪拌軸的四周，上升到地面釋放掉。如果不讓分離的空氣釋放出將影響減壓效果，因此，攪拌軸外形一般多呈四方、六方或帶棱角形狀。粉噴樁復(fù)合地基是以水泥作固化材料，通過(guò)深層攪拌機(jī)將軟土和固化材料強(qiáng)制拌和，使軟土結(jié)硬提高地基強(qiáng)度，成為樁土共同承擔(dān)外部荷載的復(fù)合地基。因此，復(fù)合地基承重的水平荷載也是由樁

5、和樁間土共同承擔(dān)的，但分擔(dān)的比例不但與樁和樁間土的條件有關(guān)，還與復(fù)合地基的滑動(dòng)形式、接觸形式有很大關(guān)系。復(fù)合地基的水平荷載試驗(yàn)仍可按天然地基的水平荷載試驗(yàn)方式進(jìn)行。水工建筑物在垂直及水平荷載共同作用下，如果沿地基表面滑動(dòng)時(shí)，則其垂直壓力與抗剪強(qiáng)度的臨界狀態(tài)符合庫(kù)侖定律.因此，只要施加一定范圍的法向壓力，測(cè)出在各法向應(yīng)力作用下的荷載板滑動(dòng)臨界狀態(tài)的抗剪強(qiáng)度,就可以得出混凝土底板與復(fù)合地基間的摩擦系數(shù)及黏聚力，也可以觀察到粉噴樁復(fù)合地基在豎向及水平荷載作用下的滑動(dòng)形式.第一章1。1 粉噴樁的支承式與懸浮式對(duì)沉降的影響昆山段試驗(yàn)表明，在樁長(zhǎng)11m范圍內(nèi)的沉降量與樁尖以下沉降的比值達(dá)11.5。查閱其他

6、資料也證明，當(dāng)粉噴樁打穿軟土層進(jìn)入較硬的持力層沉降很少；若未打穿軟土層,成為懸浮式時(shí)沉降就大。地基的過(guò)大沉降，說(shuō)明樁尖下臥軟土層的沉降還相當(dāng)大，而且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng),將不得不重新進(jìn)行處理甚至報(bào)廢。目前高速公路不斷向沿海近海地區(qū)延伸，遇到的深厚軟土越來(lái)越多，而且是現(xiàn)有粉噴樁機(jī)所達(dá)深度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及的。如何來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，除了進(jìn)一步提高機(jī)械設(shè)備的性能外，在設(shè)計(jì)理論上也需要有一個(gè)突破。對(duì)下臥層軟土的沉降有一個(gè)正確的評(píng)估，同時(shí)在實(shí)踐中探索解決的方法。1.2 地基土含水量對(duì)粉噴樁質(zhì)量的影響粉噴樁質(zhì)量的優(yōu)劣主要反映在粉噴樁的強(qiáng)度指標(biāo)上,這不僅與摻入粉體的質(zhì)量、施工工藝、地基土的性質(zhì)有關(guān)，其中尤以含水量的關(guān)系甚為密切

7、。規(guī)范規(guī)定，地基土的天然含水量在小于30%或大于70時(shí)不宜采用。因?yàn)楫?dāng)土的含水量小于30時(shí)，土中的水份不足以使粉體進(jìn)行水化作用；當(dāng)含水量大于70時(shí)，含水量過(guò)高的土壤往往孔隙比大,若按常規(guī)摻入粉體數(shù)量，由于水分過(guò)多形成不了足夠強(qiáng)度的水泥土樁體,將嚴(yán)重影響粉噴樁的強(qiáng)度,在這種情況下必須增加粉體的摻入量和采用復(fù)攪的施工工藝。高含水量、大孔隙比和粘粒含量多時(shí)，土周邊的束縛力極低,當(dāng)鉆頭反轉(zhuǎn)提升噴灰時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)垂直向下擠壓力和一個(gè)徑向水平推力，由于土呈流塑狀,束縛力極低，樁體在成形過(guò)程中向下及向四周水平向排水，影響形成豎向樁體,通常形成所謂”掉樁"或"下沉"，常為地表下12

8、m。當(dāng)發(fā)生"掉樁"或"下沉"時(shí),只要當(dāng)時(shí)采取立即回填土并重新復(fù)噴復(fù)攪，就能克服這種現(xiàn)象,如果不作處理將造成過(guò)大的路基沉降。1.3 施工機(jī)械和設(shè)備粉體噴射攪拌機(jī)械一般由攪拌主機(jī)、粉體固化材料供給機(jī)、空氣壓縮機(jī)、攪拌翼和動(dòng)力部分等組成。1.3.1 國(guó)外幾種粉體噴射攪拌施工機(jī)械性能國(guó)外幾種粉體噴射攪拌施工機(jī)械性能見表1。3。2 GPP5型粉體噴射攪拌機(jī)它是一種步履式移位的鉆機(jī),是鐵道部第四勘測(cè)設(shè)計(jì)院于1984年利用Dpp-100汽車鉆機(jī)改制的,技術(shù)性能見表粉體噴射攪拌機(jī)械技術(shù)參數(shù)匯總分類項(xiàng)目類型與規(guī)格攪拌機(jī)攪拌機(jī)型號(hào)DJM1037DJM1070DJM2050D

9、JM2070DJM2090攪拌軸直徑（mn）8001000100010001000攪拌軸根數(shù)(根）11222軸間距（mn）-12002000（間距200)1000、120015001000、12001500攪拌軸回轉(zhuǎn)速度（r/min)55055016。55424.48(50Hz）32.63（50Hz)攪拌軸最大扭矩(KN。m）10.020。017。620。025。2加固深度（m)10(最大15）15(最大20）15（最大20）20（最大23）25（最大30）鉆進(jìn)、提升速度（m/min）07。007。004.00。53。00.53.0攪拌驅(qū)動(dòng)方式電動(dòng)機(jī)-油壓電動(dòng)機(jī)油壓柴油發(fā)動(dòng)機(jī)油壓電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)基

10、礎(chǔ)機(jī)械移動(dòng)方式附臥式滑動(dòng)墊板附臥式滑動(dòng)墊板覆帶式覆帶式覆帶式規(guī)格（長(zhǎng)寬高）（mm）43203100*170071503080200050903290*28606400*46004485922749206800接地壓力(kPa）23246385100攪拌機(jī)總重量（kg）900022000400005900080000空氣壓縮機(jī)（m3/min）10。5(700kPa)一臺(tái)10.5（700kPa)一臺(tái)10。5二臺(tái)17.0一臺(tái)（700kPa）10.5二臺(tái)17。0臺(tái)（700kPa）GPP5型粉噴攪拌機(jī)技術(shù)參數(shù)粉噴攪拌機(jī)攪拌軸規(guī)格（mm）108108*（7500+5500)YP1型粉體噴射機(jī)儲(chǔ)料量（kg）

11、2000攪拌翼外徑(mm）500最大送粉壓力（Mpa)0.5攪拌軸轉(zhuǎn)速（r/min)正（反）28，50，92送粉管直徑（mm）50扭矩（Kn.m）4。9，8。6最大送粉量（kgmin）100電機(jī)功率（Kw)30外形規(guī)格（m)2。7*1。82*2。46起吊設(shè)備并架結(jié)構(gòu)高度（m）門型3級(jí)-14m技術(shù)參數(shù)一次加固面積(m2）0。196提升力（KN）78。4最大加固深度（m）12.5提升速度（m/min）0。48，0.8,1。47總重量(t）9。2接地壓力（kPa)34移動(dòng)方式液壓步覆1.4 施工工序1。4。1 施工流程（1) .放樣定位；（2） 。移動(dòng)鉆機(jī),準(zhǔn)確對(duì)孔。對(duì)孔誤差不得大于5Omm;（3）

12、 。利用支腿油缸調(diào)平鉆機(jī),鉆機(jī)主軸垂直度誤差應(yīng)不大于1;（4） 啟動(dòng)主電動(dòng)機(jī)，根據(jù)施工要求，以I、檔逐級(jí)加速的順序,正轉(zhuǎn)預(yù)攪下沉.鉆至接近設(shè)計(jì)深度時(shí),應(yīng)用低速慢鉆，鉆機(jī)應(yīng)原位鉆動(dòng)12min。為保持鉆桿中間的送風(fēng)通道的干燥,從預(yù)攪下沉開始直到噴粉為止,應(yīng)在軸桿內(nèi)連續(xù)輸送壓縮空氣；（5） .提升噴粉攪拌。在確認(rèn)加固料已噴至孔底時(shí)，按0.5m/min的速度反轉(zhuǎn)提升。升到設(shè)計(jì)停灰標(biāo)高后,應(yīng)慢速原地?cái)嚢?2min；（6） 重復(fù)攪拌。為保證粉體攪拌均勻，須再次將攪拌頭下沉到設(shè)計(jì)深度。提升攪拌時(shí),其速度控制在0.50。8m/min左右；（7) 鉆具提升至地面后,鉆機(jī)移位對(duì)孔,按上述步驟進(jìn)行下一根樁的施工.1

13、。4。2工藝性設(shè)計(jì)為取得良好的地基加固效果,施工前須作好有關(guān)資料的搜集（地質(zhì)資料;明暗泯分布、成分及有機(jī)質(zhì)含量等、室內(nèi)配合比試驗(yàn)和施工工藝性設(shè)計(jì)。固化劑與土的攪拌通常用土體中任一點(diǎn)經(jīng)鉆頭攪拌的次數(shù)t和單位時(shí)間內(nèi)粉體的噴出量q來(lái)表征,它是影響地基加固效果的重要因素。1.土體中任一點(diǎn)攪拌次數(shù)t可按式1計(jì)算：Hz T= 式中 h鉆頭葉片垂直投影高度（m）;z-鉆頭葉片總數(shù)(個(gè))；攪拌軸轉(zhuǎn)速（r/min)。v-鉆頭提升速度（m/min）.2。單位時(shí)間內(nèi)粉體的噴出量q按式2計(jì)算；式中 d-地基土的干重度（t/m3）aw-固化劑摻人比，由室內(nèi)配比試驗(yàn)提供;D攪拌鉆頭直徑（m）。1。4.3 粉體材料及摻合量

14、使用粉體材料，除水泥以外,還有石灰、石膏及礦渣等,也可使用粉煤灰等作為摻加料。在國(guó)內(nèi)工程中使用的主要是水泥材料,宜選用新的425號(hào)普通硅酸鹽水泥。其摻合量常為18024014g/mas若使用低于425號(hào)普通硅酸鹽水泥或選用礦渣水泥、火山灰水泥或其他種水泥時(shí),使用前須在施工場(chǎng)地內(nèi)鉆取不同層次的地基土，在室內(nèi)做各種配合比試驗(yàn)p若用石灰粉體作固化材料,石灰應(yīng)磨細(xì),其粒徑小于0.5mm，純凈元雜質(zhì),氧化鈣和氧化鎊的總含量不小于85%，其中氧化鈣含量不宜低于80%，石灰的流性指數(shù)不低于70。1.4.3。1 施工中須注意的事項(xiàng)（1) 施工機(jī)械、電氣設(shè)備、儀表儀器及機(jī)具等,在確認(rèn)完好后方準(zhǔn)使用。(2） .在

15、建筑物舊址或回填建筑垃圾地區(qū)施工前，應(yīng)預(yù)先進(jìn)行樁位探測(cè),并清除已探明的障礙物.（3） 樁體施工中，若發(fā)現(xiàn)鉆機(jī)不正常的振動(dòng)、晃動(dòng)、傾斜、移位等現(xiàn)象,應(yīng)立即停鉆檢查。必要時(shí)應(yīng)提鉆重打。(4） 施工中應(yīng)隨時(shí)注意噴粉機(jī)和空壓機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況;壓力表的顯示變化;送灰情況。當(dāng)送灰過(guò)程中出現(xiàn)壓力連續(xù)上升，發(fā)送器負(fù)載過(guò)大,送灰管或閱門在軸具提升中途堵塞等異常情況，應(yīng)立即判明原因，停止提升，原地?cái)嚢琛楸ＷC成樁質(zhì)量,必要時(shí)應(yīng)予復(fù)打。堵管的原因除漏氣外，主要是水泥結(jié)塊。施工時(shí)不允許用己結(jié)塊的水泥,并要求管道系統(tǒng)保持干燥狀態(tài)。（5) 在送灰過(guò)程中,如發(fā)現(xiàn)壓力突然下降、灰罐加不上壓力等異常情況，應(yīng)停止提升,原地?cái)嚢?，及時(shí)

16、判明原因.若由于灰罐內(nèi)水泥粉體已噴完或容器、管道漏氣所致,應(yīng)將鉆具下沉到一定深度后，重新加灰復(fù)打，以保證成樁質(zhì)量.有經(jīng)驗(yàn)的施工監(jiān)理人員往往從高壓送粉膠管的顫動(dòng)情況來(lái)判明送粉的正常與否。檢查故障時(shí),應(yīng)盡可能不停止送風(fēng)。（6） 設(shè)計(jì)上要求搭接的樁體，須連續(xù)施工，一般相鄰樁的施工間隔時(shí)間不超過(guò)8h.若因停電、機(jī)械故障而超過(guò)允許時(shí)間，應(yīng)征得設(shè)計(jì)部門同意，采取適宜的補(bǔ)救措施。(7) 在SPJ型粉體發(fā)送器中有一個(gè)氣水分離器,用于收集因壓縮空氣膨脹而降溫所產(chǎn)生的凝結(jié)水。施工時(shí)應(yīng)經(jīng)常排除氣水分離器中的積水，防范因水分進(jìn)入鉆桿而堵塞送粉通道。（8) 噴橋時(shí)灰罐內(nèi)的氣壓比管道內(nèi)的氣壓高0.020.05MPa,以確

17、保正常送粉.（9） 。對(duì)地下水位較深、基底標(biāo)高較高的場(chǎng)地,或噴灰量較大、?；颐孑^高的場(chǎng)地，施工時(shí)應(yīng)加水或施工區(qū)及時(shí)地面加水,以使樁頭部分固化劑充分水解水化反應(yīng),以防樁頭呈疏松狀態(tài).（10) 若遇土體含水量很高、強(qiáng)度低的軟弱土、出現(xiàn)液化的粉土,可在向下鉆進(jìn)攪拌的同時(shí)，噴射粉體固化材料,改善土的稠度，防止由于壓縮空氣的脈動(dòng)使粉土液化。1。4。3。2 質(zhì)量檢驗(yàn)1。4。3。3 施工期的質(zhì)量檢驗(yàn)（1） 噴粉攪拌的均勻性.提升噴灰過(guò)程中,須有自動(dòng)計(jì)量裝置。隨時(shí)有指示噴粉過(guò)程中的各項(xiàng)參數(shù)，包括壓力、噴粉速度和噴粉量等。該裝置為控制和檢驗(yàn)噴粉樁的關(guān)鍵,應(yīng)予以足夠的重視。(2） 為防止空氣污染，在提升噴粉距地面

18、0。5m處應(yīng)減壓或停止噴粉。在施工中孔口應(yīng)設(shè)噴灰防護(hù)裝置。1。4。3。4 工程竣工后的質(zhì)量檢驗(yàn)一、外觀檢查施工結(jié)束后,對(duì)開挖出來(lái)的樁體,量測(cè)其直徑應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求,樁身應(yīng)連續(xù)勻稱、拌合均勻,用打擊物沖擊應(yīng)有堅(jiān)實(shí)感。二、輕便動(dòng)力觸探試驗(yàn)由于制樁鉆頭原因，噴粉樁的中心有50loomm的軟芯,含灰量較少,而樁周強(qiáng)度又普遍較大，故其測(cè)點(diǎn)位置應(yīng)設(shè)在樁徑方向1/4處。3 粉噴樁復(fù)合地基承載力和粉噴樁單樁承載力的關(guān)系粉噴樁復(fù)合地基的平均允許承載力公式為:復(fù)合=a×樁+（1-a）土式中：復(fù)合復(fù)合地基的平均允許承載力；a置換率；樁攪拌樁的允許承力力；土天然地基土的允許承載力無(wú)疑，樁的強(qiáng)度將直接影響復(fù)合地

19、基的強(qiáng)度，假設(shè)樁的強(qiáng)度不斷增加而土的強(qiáng)度依然不變，按照公式的計(jì)算，復(fù)合地基的強(qiáng)度也會(huì)不斷增加,然而實(shí)際情況并不如此。因?yàn)榉蹏姌稄谋举|(zhì)上來(lái)講是屬摩擦樁類，當(dāng)土的強(qiáng)度不變,而且飽和軟粘土的強(qiáng)度很低時(shí),在這種情況下，即使不斷增加樁的強(qiáng)度，但總的復(fù)合地基強(qiáng)度也不會(huì)隨之增加。這如同一根筷子在漿糊里和一個(gè)鋼筋在漿糊里的情況是類同的.只有當(dāng)天然土的強(qiáng)度也增強(qiáng)時(shí)，整個(gè)復(fù)合地基的強(qiáng)度才會(huì)增加。所以樁的強(qiáng)度應(yīng)適度，要和天然土的強(qiáng)度相互匹配.反過(guò)來(lái)樁的強(qiáng)度很低，這當(dāng)然也是不行的。1。5 樁土置換率及粉體摻入量對(duì)復(fù)合地基強(qiáng)度的影響在實(shí)際設(shè)計(jì)運(yùn)算時(shí)往往提供所要求達(dá)到的復(fù)合地基強(qiáng)度、擬定的粉噴樁強(qiáng)度及天然地基土的強(qiáng)度來(lái)求

20、樁土的置換率，計(jì)算出樁數(shù)，然后布置樁位,再作有關(guān)的驗(yàn)算。實(shí)踐證明若置換率過(guò)低，如小于10往往達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，甚至全功盡棄。某高速公路采用粉噴樁復(fù)合地基處理，置換率僅為67%,當(dāng)路堤填至設(shè)計(jì)標(biāo)高后出現(xiàn)裂縫，不得不重新處理.這說(shuō)明作為復(fù)合地基的樁土置換率必須大于一定值,否則起不到復(fù)合地基的作用，所以在規(guī)范中定為1020，這是有道理的。同樣粉體的摻入量也需控制在一定值，規(guī)范定為1015。如前所述，當(dāng)軟土中含水量大于70，必須加大粉體摻入量，否則將形成不了樁體或形成強(qiáng)度達(dá)不到要求的樁體，不能滿足設(shè)計(jì)要求。1.6 復(fù)攪和轉(zhuǎn)速對(duì)樁強(qiáng)度的影響大量的施工實(shí)踐已充分證明復(fù)攪與不復(fù)攪的質(zhì)量相差甚大。復(fù)攪的作用在于

21、通過(guò)充分的攪拌使粉體與粘土及水得到比較完全的接觸和作用，促使樁體的充分形成.同時(shí),鉆頭噴出的粉體一般呈脈沖狀，若不充分進(jìn)行攪拌，粉體在樁中往往呈層狀，形成一種”夾生”,對(duì)樁的強(qiáng)度不利。如承受水平推力截止水作用的話，應(yīng)進(jìn)行全程復(fù)攪,若作為路基加固只承受垂直向力作用，也可以只復(fù)攪上部1/3的樁體。為了提高工效，粉噴鉆機(jī)下鉆時(shí)可以提高轉(zhuǎn)速,但是當(dāng)反轉(zhuǎn)提升噴粉攪拌時(shí)切莫快速旋轉(zhuǎn)和提升；否則將會(huì)嚴(yán)重影響攪拌的均勻性和足夠粉量的摻入。1。7 粉體噴入的計(jì)量樁的質(zhì)量與粉體摻入量的多少有直接關(guān)系，如何計(jì)量粉體便成為關(guān)鍵。從理論上講,氣體和固體雙相流的計(jì)量具有很大難度，但又非常重要，目前使用的灰罐體積測(cè)量法、電

22、子秤稱重法、彈簧秤稱重法等均不是很理想的計(jì)量方法。最近某些單位通過(guò)對(duì)粉噴樁新型計(jì)量裝置的研制,提出了氣固雙相流稱量計(jì)量，它可以較大程度地克服現(xiàn)有計(jì)量裝置所產(chǎn)生誤差,同時(shí)也提出了改進(jìn)目前電子秤稱重法的方案,從而使得粉噴樁施工工藝更趨完善，質(zhì)量更加可靠。第二章2。1 高速公路軟土路基設(shè)計(jì)2.1。1 主要地質(zhì)狀況及評(píng)價(jià)工程地質(zhì)勘察表明,本標(biāo)段第四系上覆層較薄，一般厚為1025m.地勢(shì)低洼處,以古河道發(fā)育第四系全新統(tǒng)沖積、洪積成因的亞粘土,淤泥質(zhì)亞粘土（粘土）為主，局部混粉砂，呈透鏡體狀與沖溝伴生。由于古河道發(fā)育，古秦淮河道中沉積的淤泥質(zhì)亞粘土(粘土）軟弱土層呈軟塑流塑狀態(tài)，中等偏高高壓縮性,允許承載

23、力較低，軟土層埋深 118m不等，層厚一般1。215m,對(duì)路基的穩(wěn)定性有較大影響，軟土層主要表現(xiàn)為21層和22層及23層,其地層情況簡(jiǎn)述如下： 21層：淤泥質(zhì)亞粘土（粘土）,灰色，軟塑流塑狀態(tài)，中等高壓縮性，呈鏡體狀。主要分布于地勢(shì)低洼和古河道處，第四系全新統(tǒng)沖積、洪積成因，層厚112。5m，含水量37。288.5，孔隙比1。051。56,液限33.842。9,推薦承載力70100kPa,壓縮系數(shù)0。481。40 MPa,壓縮模量1.674。90MPa。22層：淤泥質(zhì)亞粘土(粘土）混粉砂，灰色，軟塑狀態(tài)，中等高壓縮性，通常與21層拌生，第四系全新統(tǒng)沖積、洪積成因，層厚314m，含水量26。73

24、2。1%,孔隙比0。8690.992，液限2931.3，壓縮系數(shù)0。270。66MPa，壓縮模量3.047。82MPa，推薦承載力8090MPa。本文為互聯(lián)網(wǎng)收集，請(qǐng)勿用作商業(yè)用途文檔為個(gè)人收集整理，來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)23層:淤泥質(zhì)粘土,灰色，局部為亞粘土，可塑軟塑狀態(tài)，中等偏高壓縮性,第四系全新統(tǒng)沖積成因，層厚28m,含水量33。8%35。1%，孔隙比0.9710。985,液限42。943.9，壓縮系數(shù)0.390。53MPa1,壓縮模量3。525。48MPa，推薦承載力100160kPa。 根據(jù)工程地質(zhì)勘察結(jié)果可知：全線軟土地基各項(xiàng)指標(biāo)比海相、湖相沉積軟土好，含水量較低，特別是部分路段夾有砂層有利于

25、土層排水固結(jié)。 （2）由于古河道分布較多，造成在較短路段范圍內(nèi)軟層厚度縱橫向分布不均，如K28+305K8+490段,在橫斷面上以45°進(jìn)行分布，且厚度差異較大(見圖12).因此對(duì)沉降影響較大，在設(shè)計(jì)工作中已引起特別注意，并給予高度的重視。 （3)部分路段軟土埋深較深，硬殼層較厚，在設(shè)計(jì)中盡量考慮到充分利用硬殼層作用，減少對(duì)硬殼層的破壞。圖1 由于土的性質(zhì)沿土層深度和路線長(zhǎng)度的變化很大,計(jì)算參數(shù)的獲得依賴于原位的地質(zhì)鉆探法,它與鉆孔的數(shù)量、鉆孔的質(zhì)量和鉆孔的代表性、土工試驗(yàn)技術(shù)和成果的分析整理等因素密切相關(guān)，以及由于軟基設(shè)計(jì)本身理論與實(shí)際情況的差異，因此沉降量的計(jì)算值與實(shí)測(cè)值之間往往

26、存在著一定的差距，在設(shè)計(jì)說(shuō)明中提出加強(qiáng)施工和預(yù)壓期的沉降觀測(cè)，以對(duì)計(jì)算結(jié)果及時(shí)修正,建議用觀測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算分析來(lái)判定最終沉降量和決定路面修筑的時(shí)間。 本標(biāo)段軟土地基土工試驗(yàn)情況見表1。不良地質(zhì)地段表    表1序號(hào)起訖里程樁號(hào)長(zhǎng)度（m）不 良 地 質(zhì) 情 況 說(shuō) 明所屬類型層位物 理 力 學(xué) 指 標(biāo)天然含水量W（）濕密度P(t/m3)孔隙比e液限（)塑限（%）塑性指數(shù)IP液性指數(shù)IL壓縮系數(shù)a1-2（MPa)壓縮模量Es（MPa)1K15+200K16+050850淤泥質(zhì)亞粘土，混粉砂，灰色,軟流塑狀態(tài)，埋深 12m，層厚1。54m軟土2142。31.771。18

27、38。021.416。61。262K16+200K16+600400淤泥質(zhì)亞粘土，混粉砂，砂性重，流塑狀態(tài)，埋深612m，層厚68m，靜探錐尖阻力770MPa軟土2-13K24+170K24+300130淤泥質(zhì)粘土，灰色，飽和，流塑狀態(tài)，高壓縮性，埋深11。4m，層厚1.5m軟土2151。31.721.4147.824。223.61.151。441.674K25+000K26+5001500淤泥質(zhì)亞粘土，灰色，飽和,軟塑流塑狀態(tài),高壓縮性，層厚512m軟土2149.81.731.3749。424。724.71。020.832.865K28+900K29+065165淤泥質(zhì)亞粘土，灰色，飽和，軟

28、塑流塑狀態(tài)，層厚08m軟土21 2。1.2 軟土地基處理目的和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軟土地基處理目的主要是保證路堤在施工及使用期間不會(huì)發(fā)生局部和整體剪切破壞，滿足強(qiáng)度及穩(wěn)定性要求，并且在使用期間內(nèi)不發(fā)生較大的沉降和不均勻沉降，保證路面結(jié)構(gòu)完整和車輛行駛平穩(wěn)、安全、舒適. 工后沉降標(biāo)準(zhǔn)：采取一般路段路面竣工后15年之內(nèi)路基底中心處的剩余沉降量不大于30cm;對(duì)大橋、中橋、小橋橋頭57倍橋臺(tái)高度范圍內(nèi)的引道路基，在路面竣工后15年內(nèi)路基底面中心處剩余沉降量不大于10cm,而控制上路面的時(shí)間設(shè)計(jì)中采用沉降速率法，即在路堤修筑以后觀測(cè)沉降變化過(guò)程，當(dāng)沉降速率小于某一數(shù)值，沉降加速度小于零，并根據(jù)沉降曲線推斷今后可能

29、發(fā)生的沉降量小于工后沉降標(biāo)準(zhǔn)后，再施工路面.考慮到路面荷載對(duì)沉降影響較大，同時(shí)建議對(duì)軟土地段采用等載預(yù)壓措施.穩(wěn)定設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：穩(wěn)定驗(yàn)算和穩(wěn)定系數(shù)在施工期內(nèi)，應(yīng)用圓弧滑動(dòng)法計(jì)算一般路基穩(wěn)定系數(shù)應(yīng)大于1。10；在營(yíng)運(yùn)期內(nèi),應(yīng)用固結(jié)有效應(yīng)力計(jì)算一般路段路基穩(wěn)定系數(shù)應(yīng)大于1.25；橋頭填土路基考慮地震水平力的作用時(shí),其穩(wěn)定系數(shù)應(yīng)大于1。10。 本標(biāo)段軟土地基處理設(shè)計(jì)是在大量的調(diào)查研究、室內(nèi)試驗(yàn)及理論計(jì)算的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，應(yīng)用了軟土地基有關(guān)最新理論，吸取了國(guó)內(nèi)各高等級(jí)公路軟土地基處理的成功經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)用了有關(guān)沉降和穩(wěn)定驗(yàn)算的電算程序進(jìn)行計(jì)算和驗(yàn)算。2.1.3 設(shè)計(jì)原則及方案選用分析2.2 設(shè)計(jì)原則軟基設(shè)計(jì)是依照

30、國(guó)內(nèi)外成功經(jīng)驗(yàn)，分別采用等載(超載）預(yù)壓、粉噴樁、土工織物和砂墊層、塑料排水板等方法進(jìn)行軟基處理。對(duì)于軟土指標(biāo)差、須作穩(wěn)定處理的路段,并考慮工后沉降和施工期要求，采用粉噴樁進(jìn)行軟基加固；對(duì)于軟土指標(biāo)差、但其穩(wěn)定已基本滿足要求，其工后沉降也基本滿足要求的路段采用土工織物或砂墊層進(jìn)行等載(超載）預(yù)壓處理;對(duì)于工期容許、其沉降能控制的路段，可采用塑料排水板法處理。為使本標(biāo)段處于軟基路段的構(gòu)造物與本設(shè)計(jì)相適應(yīng)，對(duì)其基底處理和沉降縫亦作了相應(yīng)的考慮。2。3 方案選用分析2.3.1 等載預(yù)壓法 利用路堤堆載預(yù)壓是最經(jīng)濟(jì)的處理方案，它的加固效果實(shí)在,消除工后沉降作用明顯，當(dāng)工后沉降仍不能滿足要求時(shí)還可采用等

31、載或超載預(yù)壓的辦法.南京機(jī)場(chǎng)高速公路地基的軟土性質(zhì)并不很差,并普遍存在粉砂夾層,或下臥砂層，因此土的原位固結(jié)系數(shù)一般要比室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果大。因此,只要有一定的預(yù)壓期,可不用或少用其它排水固結(jié)措施，從而節(jié)省大量的工程處治費(fèi)用,其不足之處在于其處理的軟土地基沉降量不宜太大，而且需要有足夠預(yù)壓期才能保證。2.3。2 土工織物、砂墊層法 是在路基底鋪筑砂墊層、土工織物。這是軟基處理中常用的淺層處治方案，其目的在于防止由于局部承載力喪失而造成的路基填土與軟弱地基相互混雜,補(bǔ)償土中抗剪強(qiáng)度的不足，防止由此可能導(dǎo)致的園弧滑動(dòng)破壞，并可有效地加快工期，降低成本，減少路堤間不均勻沉降。 砂墊層主要起加快排水固結(jié)作用

32、.有研究資料表明，因固結(jié)作用排出的水量是極其有限的。 在沒(méi)有水源補(bǔ)給的情況下,大致和固結(jié)沉降量相適應(yīng),如每天下沉1cm，每m2面積排出的水量?jī)H10L/d,只需要具有一定透水性的材料，就完全能夠承擔(dān)起排水作用。土層的透水性是相對(duì)而言的，根據(jù)固結(jié)計(jì)算,相鄰?fù)翆拥臐B透系數(shù)若相差50倍以上，滲透系數(shù)大的土層可按完全透水邊界處理，在設(shè)計(jì)中充分考慮到這一點(diǎn)使軟基處理方法更經(jīng)濟(jì)合理。2.3.3 粉噴樁 是利用專門設(shè)備，借助壓縮空氣，將粉體加固材料（如水泥)噴射，并在加固的深層軟土地基中強(qiáng)制原位攪拌壓縮，并吸收周圍水份，產(chǎn)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)，形成具有一定強(qiáng)度的水泥土樁體，并與樁間土共同作用組成復(fù)合地基。經(jīng)過(guò)

33、處理后的土體可比天然地基容許承載力提高1.01.5倍,并且土體壓縮性明顯減少,抗側(cè)向變形能力有所提高，形成強(qiáng)度快，施工方便。對(duì)于處于橋頭部位的軟土，經(jīng)粉噴樁加固處理,可明顯防止軟土對(duì)橋臺(tái)樁基的側(cè)向擠壓作用，而且水泥土的固化時(shí)間較短,有利于加快施工周期，沉降的時(shí)間較為有利.其不足是用粉噴樁處理軟土層時(shí)，若樁末穿透軟土層會(huì)造成未處理部分軟土層的沉降量增加，沉降速度變慢。因此，用粉噴樁處理軟基時(shí)應(yīng)將整個(gè)軟土層穿透。同時(shí)由于受到機(jī)械設(shè)備的影響，粉噴樁處治的軟土最大深度不能超過(guò)15m，而且處治的費(fèi)用比其他處治方法高.2.3.4 塑料排水板 是人為地在軟土層內(nèi)造成滲水通道,在路堤填土自重荷載預(yù)壓下加快排水

34、固結(jié)，而塑料排水板雖具有短時(shí)間內(nèi)加快地基排水固結(jié)，提高軟基強(qiáng)度和承載力的優(yōu)點(diǎn)，但從近來(lái)對(duì)塑料排水板的研究和實(shí)際應(yīng)用表明,塑料排水板也有不利的一面,如破壞殼層，大大增加了到下臥軟土層間的附加應(yīng)力，增大了軟土層的沉降量;土體擾動(dòng)使原狀結(jié)構(gòu)破壞，產(chǎn)生附加沉降；加快次固結(jié)沉降的發(fā)生，使沉降時(shí)間延長(zhǎng)等。因相鄰的南京機(jī)場(chǎng)未作處理,為保持沉降發(fā)生的一致性，故在K28+600K29+097段設(shè)計(jì)采用塑料排水板進(jìn)行軟基處理。本標(biāo)段施工方案如圖3所示，各路段軟土地基處理情況見表2。圖3軟土地基處理一覽表表2序號(hào)起訖樁號(hào)設(shè)計(jì)處理措施備注1K15+090K15+350粉噴樁2K15+380K16+100粉噴樁3K16

35、+400K16+450鋪土工布，按正常路段施工硬殼層較厚4K17+400K17+650鋪土工布，按正常路段施工硬殼層較薄5K20+730K21+200粉噴樁處理橋頭，一般路段用砂墊層加土工布等載預(yù)壓6K21+260K21+500鋪土工布預(yù)壓7K26+056K26+760雙層土工布，上填50cm嵌鎖型碎石，超載預(yù)壓8K27+120K27+480粉噴樁9K28+600K29+097塑料排水板等載預(yù)壓與新機(jī)場(chǎng)相接2.4 結(jié)論采用以上處理方案在理論上可保證路堤的沉降在設(shè)計(jì)許可范圍內(nèi),但理論計(jì)算與實(shí)際結(jié)果由于種種客觀原因可能存在較大差異，填筑在軟基上的路堤設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè),根據(jù)沉降過(guò)程線來(lái)推算

36、工后沉降量,驗(yàn)證了理論設(shè)計(jì)計(jì)算沉降的準(zhǔn)確性.可填筑路堤,填土速度可不受正常施工時(shí)間限制，但應(yīng)注意加強(qiáng)沉降觀測(cè).(3)粉噴樁處理后的橋頭，灌注樁可提前施工，然后填土預(yù)壓。預(yù)壓后,即可開挖以進(jìn)行橋臺(tái)施工。(4）等載或超載預(yù)壓路段，路堤施工至路槽標(biāo)高后即按80的壓實(shí)度進(jìn)行等代換算預(yù)壓土，到達(dá)預(yù)壓標(biāo)高后做成雙向坡排水,卸載后路槽按設(shè)計(jì)要求填筑進(jìn)行路面施工。(5)南京機(jī)場(chǎng)高速公路軟土路段采用以上處治措施以后，實(shí)際施工后證明各種處治方法是合理可行的，達(dá)到了設(shè)計(jì)初期預(yù)計(jì)的效果,經(jīng)1996年10月軟基沉降情況調(diào)查，本標(biāo)段沉降已基本穩(wěn)定(詳見表3)。軟基沉降情況調(diào)查表表3起訖樁號(hào)處理方式沉降情況K17+400K

37、17+650原地面摻5灰處理后，用5%灰土調(diào)拱鋪土工布，上40cm5%灰土再素土施工穩(wěn)定,累計(jì)沉降26mm，平均月沉降2mmK20+780K20+951素土三角墊層20cm砂層，上鋪土工布，上80cm5灰土再按正常路基施工穩(wěn)定，累計(jì)沉降216、125、356mm,平均月沉降29、40、13mm，近幾月沉降1。2、2mmK20+951K20+981粉噴樁上做80cm5%灰土,然后正常路基施工穩(wěn)定，累計(jì)沉降93、110、82mm，近幾月沉降2mm1。粉噴樁質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合蕪宣路的地質(zhì)特點(diǎn)，首先制定粉噴樁質(zhì)量控制的標(biāo)準(zhǔn)，它們是施工控制的關(guān)鍵，也是最終要檢測(cè)的主要指標(biāo)。表1 粉噴樁質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn) 序號(hào)檢

38、查項(xiàng)目單位規(guī)定值或允許偏差1樁距mm±1002樁徑mm不小于設(shè)計(jì)3鉆桿傾斜度%14m不小于設(shè)計(jì)5每米樁長(zhǎng)水泥用量kg±2.56樁體無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度（換算成90d)Map0m5m1.05m10m0。710m15m0。57單樁或復(fù)合地基承載力Map滿足設(shè)計(jì)要求2。4.1 粉噴樁的檢測(cè)方法 2.4。2 樁距 樁徑及鉆桿傾斜度的檢測(cè)在每處粉噴樁施工過(guò)程中，隨機(jī)按規(guī)定頻率用吊錘對(duì)鉆桿傾斜度進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)；對(duì)已成樁7d的粉噴樁，隨機(jī)按規(guī)定頻率挖出樁頭,然后用卷尺對(duì)樁距、樁徑進(jìn)行檢測(cè).樁體強(qiáng)度及樁長(zhǎng)的檢測(cè)2。4.4 對(duì)1 對(duì)成樁7d大粉噴樁，隨機(jī)按規(guī)定頻率進(jìn)行如下幾項(xiàng)檢測(cè) (1）破去樁頭0.

39、3m0。5m表層水泥，進(jìn)行外觀檢測(cè)，主要檢測(cè)其樁體外觀是否圓順，水泥土攪拌是否均勻；（1)用輕便觸探儀對(duì)開挖出來(lái)的樁頭進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè)，根據(jù)N10貫入10cm的錘擊次數(shù) 或N10的連續(xù)貫入30cm的錘擊次數(shù)來(lái)判定樁頭強(qiáng)度是否合格。不合格的樁，在成樁28d后進(jìn)行進(jìn)行鉆芯取樣檢測(cè)。 2。4。5 對(duì)成樁28d的粉噴樁，隨機(jī)按規(guī)定頻率或?qū)τ袘岩傻臉哆M(jìn)行鉆芯取樣檢測(cè)，主要有以下幾個(gè)方面。檢測(cè)樁體粉噴是否均勻，樁體有無(wú)斷粉現(xiàn)象，樁長(zhǎng)是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求;（2）對(duì)粉噴樁的芯樣進(jìn)行加工，磨制成等高試件做無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度，應(yīng)盡可能在芯樣上、中、下三個(gè)部位各磨一組，一組三個(gè)試件，用三個(gè)試件的代表值評(píng)定強(qiáng)度。根據(jù)以上的檢測(cè)結(jié)

40、果確定單樁的質(zhì)量等級(jí)。2.5 單樁和復(fù)合地基承載力檢驗(yàn)對(duì)某一場(chǎng)地施工質(zhì)量有疑問(wèn)時(shí)，最終可以采用靜荷載試驗(yàn)，檢查復(fù)合地基承載力或單樁承載力.靜荷載試驗(yàn)沒(méi)場(chǎng)地不小于3點(diǎn),取3點(diǎn)試驗(yàn)的代表值，檢查其是否滿足設(shè)計(jì)要求。2。5。1 無(wú)損檢測(cè)主要在試驗(yàn)路段，用小應(yīng)變儀和地質(zhì)雷達(dá)對(duì)樁基完整性檢測(cè)，并與取芯對(duì)比，發(fā)現(xiàn)由于粉噴樁灰劑量小，被膠結(jié)的主體為軟土，強(qiáng)度值低，與混凝土樁基差別大、無(wú)損檢測(cè)靈敏度低,難以準(zhǔn)確判斷粉噴樁的施工質(zhì)量。因此主要依靠取芯檢測(cè)來(lái)評(píng)定樁體強(qiáng)度和完整性.2。5。2 粉噴樁施工質(zhì)量評(píng)定方法2。5.3 單樁質(zhì)量評(píng)定通過(guò)1。2km試驗(yàn)路段的施工和檢測(cè)，結(jié)合其他幾條高速公路的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，制定了粉噴

41、樁單樁質(zhì)量等級(jí)分類標(biāo)準(zhǔn),以求比較完整、科學(xué)地反映單樁的施工質(zhì)量。工特點(diǎn),粉噴樁單樁質(zhì)量共劃分為A類、B類、C類三種等級(jí)。A類樁：（1）粉噴樁樁長(zhǎng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，整體噴粉均勻無(wú)斷粉現(xiàn)象。（2）復(fù)攪段的樁芯完整且連續(xù)，呈柱狀（最小長(zhǎng)度應(yīng)大于10cm），復(fù)攪段以下，能取出完整的柱狀芯樣。（3）粉噴樁上、中、下段強(qiáng)度均滿足設(shè)計(jì)要求.（4）所取芯樣的柱狀加塊片狀取芯率大第三章粉噴樁復(fù)合地基水平荷載傳遞機(jī)理試驗(yàn)研究3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)3。1.1 試驗(yàn)點(diǎn)的相對(duì)位置及編號(hào)水平荷載特性試驗(yàn)場(chǎng)地位于某新建閘消力池下游河槽內(nèi),共布置試驗(yàn)板24根，試樁平面布置如圖1。試樁水泥摻量15，樁徑50，樁長(zhǎng)6.10，樁頂高程約為9

42、.0,在第2層的淤泥、淤泥質(zhì)黏土層內(nèi)，樁底高程為2。9。圖1復(fù)合地基試驗(yàn)樁平面布置圖3。1.2 研究的內(nèi)容、目的和方法試驗(yàn)研究的內(nèi)容、目的和方法見表1。表1 試驗(yàn)研究的內(nèi)容、目的、方法匯總表序號(hào)試驗(yàn)內(nèi)容試驗(yàn)研究目的試驗(yàn)方法1天然地基水平推力試驗(yàn)，即原位天然地基與混凝土底板間擦系數(shù)試驗(yàn)原位測(cè)試地基與混凝土底板間摩摉系數(shù)試驗(yàn)和單樁復(fù)合地基與混凝土底板間摩擦系數(shù)比較，評(píng)價(jià)粉噴樁加固后復(fù)合地基水平荷載特性改善效果，作核試驗(yàn)研究項(xiàng)目的基本資料。以閘室置換率為標(biāo)準(zhǔn),確定荷載面積,采用矩形荷載板0.75×0.85=0。6375m2， 按工程澆筑閘底板的材料和程序澆筑荷載板，按天然地基水平推力試驗(yàn)方

43、法進(jìn)行.2單樁復(fù)合地基水平推力試驗(yàn)測(cè)定復(fù)合地基與混凝土底板間摩擦系數(shù)試驗(yàn)主定水工建筑物的抗滑穩(wěn)定，為設(shè)計(jì)提供可靠的設(shè)計(jì)參數(shù)，并檢驗(yàn)工程所采用摩擦系數(shù)的準(zhǔn)確性。荷載板為矩形0。75×0。850.6375m2,按閘室30%置換率設(shè)計(jì).1)超壓固結(jié)后試驗(yàn)2組；2）非超壓固結(jié)試驗(yàn)2組;按工程澆筑閘底板程度澆荷載板，按天然地基水平推力試驗(yàn)方法進(jìn)行。3四樁復(fù)合地基水平推力試驗(yàn)，測(cè)定多樁復(fù)合地基與混凝土封底板間摩擦系數(shù)試驗(yàn)評(píng)價(jià)、比較多樁得合地基和單樁復(fù)合地基抗水平推力的差別。荷載板為矩形1.75×1.52。55m2，按閘室30置換率設(shè)計(jì)。按工程澆筑閘底板程序澆筑荷載板，按天然地基水平推力

44、試驗(yàn)方法進(jìn)行4樁頂嵌入混凝土底板，單樁復(fù)合地基抗水平推力試驗(yàn)比較嵌入與不嵌入的區(qū)別，評(píng)價(jià)底板與復(fù)合地基接觸形式的優(yōu)劣。荷載板為矩形0.75×0.850。6375m2,樁頭嵌入底板10cm，按工程澆筑閘底板程序澆筑荷載板,有加垂直荷霸和不加垂直荷載兩種類型水平推力試驗(yàn).5水平荷載傳遞機(jī)理的試驗(yàn)研究研究單樁復(fù)合地基在水平推力作用下荷載傳遞的機(jī)理.荷載板為矩形0。75×0。850。6375m2,按工程澆筑閘底板程序澆筑荷載板，在樁內(nèi)不同主程埋設(shè)和粉噴樁材料性質(zhì)相近的傳感器，按天然地基水平推力試驗(yàn)方法進(jìn)行。3.2 試驗(yàn)成果分析3。2.1 復(fù)合地基水平推力試驗(yàn)結(jié)果匯總根據(jù)庫(kù)侖定律，在

45、法向壓力變化范圍不大時(shí)，抗剪強(qiáng)度與法向壓力的關(guān)系近似為一條直線,說(shuō)明滑動(dòng)沿其荷載板與地基的表面滑動(dòng)；當(dāng)其法向壓力大到一定值時(shí)，抗剪強(qiáng)度與法向壓力的關(guān)系將不一定為一條直線，說(shuō)明滑動(dòng)將在淺層或深層發(fā)生。各組試驗(yàn)的、值如表2。表2 復(fù)合地基水平推力試驗(yàn)結(jié)果地基形式天然地基單樁復(fù)合地基（超壓固結(jié)）單樁復(fù)合地基多樁復(fù)合地基IL=00。25粉質(zhì)黏土c值(kpa）13。526。032.035.040.0值10。829.421。822。623。03。2.2 復(fù)合地基水平推力試驗(yàn)成果分析(1）天然淤泥質(zhì)地基采用粉噴樁加固后，其復(fù)合地基的水平推力特性比天然地基有明顯的改善，、值有很大提高.各復(fù)合地基的、值相當(dāng)于0

46、0。25硬塑粉質(zhì)黏土，抗剪強(qiáng)度大幅度提高、粉噴樁的加固效果在抗水平荷載特性與抗垂直荷載特性兩方面同樣都是顯著的。（2）單樁復(fù)合地基和多樁（四樁)復(fù)合地基得出、值沒(méi)有什么差別,因此工程上計(jì)算用的、值,可以用單樁復(fù)合地基求得的、值。(3)超壓固結(jié)是指單樁復(fù)合地基在垂直荷載作用下已產(chǎn)生較大的永久變形。卸荷后再按水平荷載試驗(yàn)的加荷程序求得的、值，與未超壓固結(jié)的復(fù)合地基、值稍有區(qū)別。從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，值略有減小，值略有增大。(4）粉噴樁樁頭嵌固于底板內(nèi)，其復(fù)合地基的水平荷載特性與樁頭不嵌固復(fù)合地基的水平荷載特性有本質(zhì)的區(qū)別.在樁頭不嵌固的工況下，當(dāng)垂直壓力較小時(shí)，在水平荷載作用下，將在樁頂與荷載板的交界面

47、上產(chǎn)生表層水平滑動(dòng)；當(dāng)垂直壓力超過(guò)一定值后，滑動(dòng)面將下移。樁頭嵌固于荷載板內(nèi)10的復(fù)合地基，其水平荷載特性將不是水平滑動(dòng)問(wèn)題，水平荷載將使樁產(chǎn)生彈性變形,樁周土產(chǎn)生彈性壓縮變形，水平抗力的大小將與樁身強(qiáng)度及樁周土的抗力有直接關(guān)系.在淤泥質(zhì)地基介質(zhì)中,對(duì)于樁頭嵌入底板的粉噴樁,其抗水平推力性能可以按剛性樁進(jìn)行分析，樁身的截面越大,樁身強(qiáng)度和地基土的強(qiáng)度越高，樁的水平承載力也越高。樁頭嵌固扣、樁的抗彎剛度大于樁頭自由時(shí)的剛度,所以樁頭嵌固提高了樁抵抗橫向彎曲能力。3。2.3 復(fù)合地基水平荷載傳遞特性分析（1）復(fù)合地基在垂直及水平荷載作用下，荷載傳遞現(xiàn)象為:當(dāng)垂直壓力施加完成后，隨著水平推力的逐漸增

48、加,樁內(nèi)各測(cè)點(diǎn)的抗壓應(yīng)變基本呈線性增加,一旦當(dāng)荷載板滑動(dòng)時(shí)，樁內(nèi)上部測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變值突然減小或呈不穩(wěn)定的跳動(dòng)狀態(tài),這種現(xiàn)象在垂直壓力較小時(shí)更加明顯。當(dāng)垂直壓力較大時(shí)，除位移不斷增加外,應(yīng)變突然釋放的現(xiàn)象不十分明顯。(2）復(fù)合地基在水平荷載作用下，粉噴樁類似受彎彈性地基梁，樁與土共同變形。由于土的彈塑性性質(zhì)及荷載板與樁周土的黏聚摩擦作用、垂直荷載的壓密作用等，土的抗力問(wèn)題是比較復(fù)雜的。因?yàn)闃端埔皇軓澋膹椥缘鼗?，因此樁身各?cè)的應(yīng)變值反映了梁的受彎特性,只是樁身最大彎矩出現(xiàn),在荷載板下0.81。3左右的范圍內(nèi)，彎矩的分布隨著垂直壓應(yīng)力的增加而加深，這也是深淺層滑動(dòng)的原因.由彎矩產(chǎn)生樁的抗壓應(yīng)力分布來(lái)看

49、:樁身拉、壓應(yīng)力的最大值不在同一高程截面出現(xiàn)，最大拉應(yīng)力出現(xiàn)的位置在最大壓應(yīng)力的上部。3。3 結(jié)語(yǔ)1淤泥質(zhì)軟土地基用粉噴樁加固后,將以粉噴樁復(fù)合地基的特性參與工作,從粉噴樁復(fù)合地基的水平荷載特性試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，加固效果是良好的，作為水工建筑物的地基抗水平推力是可行的.2水平荷載作用在粉噴樁復(fù)合地基中的影響深度不大.第四章粉噴樁設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇粉噴樁的設(shè)計(jì)首先要確定單樁承載力，而單樁承載力則要從樁體強(qiáng)度和樁所受土的作用力兩方面來(lái)綜合考慮。樁的強(qiáng)度可通過(guò)噴灰量來(lái)控制,樁所受的外力則與樁長(zhǎng)密切相關(guān)。因此，要確定單樁承載力就要確定粉噴樁的兩個(gè)施工參數(shù)：噴灰量及樁長(zhǎng).確定了單樁承載力之后，由建筑物上部的荷載

50、要求,就能算出粉噴樁的置換率,在已知基礎(chǔ)面積的情況下，粉噴樁的樁數(shù)就能確定。4.1 影響單樁承載力的因素4.1。1 噴灰量實(shí)踐證明，在一定條件下樁體強(qiáng)度隨噴灰量的增加而增大,故在粉噴樁設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮噴灰量對(duì)單樁承載力的影響。4。1.2 土的含水量土的含水量對(duì)土體本身的強(qiáng)度和樁體強(qiáng)度的影響如下。首先,含水量過(guò)低，使得噴入土內(nèi)的水泥不能完全水化因而起不到固化劑的作用，從而影響水泥土的強(qiáng)度。盡管一般軟土地區(qū)水的補(bǔ)給不存在問(wèn)題，但由于土的滲透系數(shù)為10-6 cm/s,水泥土的滲透系數(shù)為10-7 cm/s，故靠地下水的滲入來(lái)水化水泥顆粒是一般工期所不允許的1。其次,含水量過(guò)高，使水化后的土中仍然存在大量的

51、自由水，從而使水化后Ca2+的濃度達(dá)不到飽和狀態(tài)，從而影響樁體本身的強(qiáng)度。4。1.3土中粘粒含量及粘粒成分在噴灰量一定的情況下，樁體強(qiáng)度隨粘粒含量增大而降低.粘粒成分對(duì)樁體強(qiáng)度影響也很大,比如蒙脫石是由兩層硅氧晶片間夾一層鋁氫氧晶胞片組成。由于晶胞的兩個(gè)氧原子間沒(méi)有氫鍵,因此其連結(jié)很弱，比表面積就大,需消耗更多的Ca2+。而伊利石由于相鄰晶胞間出現(xiàn)一個(gè)K+，使其構(gòu)造不像蒙脫石那樣松散,比表面積就小一些，消耗Ca2+也就相對(duì)較少2。4.1.4 有機(jī)質(zhì)含量 由于有機(jī)質(zhì)能降低水泥土的強(qiáng)度，以及含有機(jī)質(zhì)高的土在附加壓力的作用下易蠕變而造成地基沉降，故在有機(jī)質(zhì)含量高的地層不宜采用粉噴樁. 此外，攪拌的均

52、勻程度、樁端承載力和樁周摩阻力也都會(huì)對(duì)單樁承載力產(chǎn)生明顯影響。4.2 提高單樁承載力的反應(yīng)機(jī)理實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐都證明，在一定的條件下水泥土的強(qiáng)度隨水泥摻入量的增大而提高,但并不是摻得越多越好。首先，水泥摻入量越大，工程造價(jià)越高；其次，水泥摻得越多，重量越大,對(duì)下臥層地基的附加應(yīng)力也越大。下面筆者將從反應(yīng)機(jī)理的角度對(duì)水泥土的強(qiáng)度進(jìn)行探討。4。2.1 水泥的水化反應(yīng) 當(dāng)水泥粒子遇到土中的自由水而被水化時(shí),會(huì)在水泥顆粒表面形成硅酸三鈣、鋁酸三鈣等水化產(chǎn)物。如果土中水分充足，易溶于水的水化物游離出來(lái)，水泥顆粒繼續(xù)發(fā)生水化反應(yīng)生成凝膠體，消耗掉軟粘土中的水分,從而增加土的粘結(jié)力。如果土中水泥摻量較多，而土中自

53、由水又較少,就有部分水泥顆粒不能水化，不但不能起固化劑的作用，而且由于水泥顆粒結(jié)構(gòu)松散而影響樁的強(qiáng)度.因此當(dāng)含水量較低的地層需要噴較多水泥時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行室內(nèi)實(shí)驗(yàn)后才能施工.4.2.2 陽(yáng)離子交換與團(tuán)?；饔?由于鉀、鈉鹽一般都是溶于水的，而水泥水化后產(chǎn)生的Ca2+與K+和Na+交換后，會(huì)生成不溶于水的沉淀物并附在粘土顆粒表面而形成較大的粘土團(tuán)。同時(shí),水泥水化形成的凝膠粒子的表面積遠(yuǎn)大于原水泥的表面積,從而產(chǎn)生強(qiáng)烈的吸附作用，使大土團(tuán)粒形成具有蜂窩結(jié)構(gòu)的水泥土.4。2。3 硬凝反應(yīng) 水泥水化后，當(dāng)粘土中還有溶液且溶液為堿性時(shí),Ca2+還可與粘土中的Al2O3,SiO2等發(fā)生反應(yīng)，生成不溶于水的結(jié)晶礦物，并在水中或空氣中逐漸硬化，從而增加水泥土的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。4。2.4 碳酸化反應(yīng) 土中Ca2+與空氣中的CO2發(fā)生反應(yīng)，可生成不溶于水的CaCO3固化軟土. 從以上分析可知，水泥土強(qiáng)度的提高主要是水泥水化產(chǎn)生的凝膠體和水化后產(chǎn)生的Ca2+的作用。而要提高水泥土的強(qiáng)度就是要增加凝膠體的數(shù)量和Ca2+的濃度。因此,在一定條件下，噴灰量越大，水泥土的強(qiáng)度就越高。