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山东大学学报 (工学版) ›› 2020, Vol. 50 ›› Issue (3): 73-81.doi: 10.6040/j.issn.1672-3961.0.2019.256

• 土木工程 • 上一篇    下一篇

水泥土搅拌桩沿海软基处理

吕国仁1(),葛建东1,肖海涛2   

  1. 1. 山东建筑大学交通工程学院, 山东 济南 250101
    2. 山东高速轨道交通集团有限公司工程部, 山东 济南 250101
  • 收稿日期:2019-05-27 出版日期:2020-06-01 发布日期:2020-06-16
  • 作者简介:吕国仁(1965—)，男，山东烟台人，教授，博士，主要研究方向为公路工程与隧道工程.E-mail：luguoren65@163.com
  • 基金资助:
    山东建筑大学科研基金资助项目(01071105)

Treatment of coastal soft foundation with cement-soil mixing pile

Guoren LÜ1(),Jiandong GE1,Haitao XIAO2   

  1. 1. School of Traffic Engineering, Shandong Jianzhu University, Jinan 250101, Shandong, China
    2. Engineering Department, Shandong High-Speed Rail Transit Group Co., Ltd., Jinan 250101, Shandong, China
  • Received:2019-05-27 Online:2020-06-01 Published:2020-06-16
  • Supported by:
    山东建筑大学科研基金资助项目(01071105)

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204

摘要：

在沿海软土地基上直接修建公路、铁路会产生路基失稳等问题,必须进行地基处理。结合实际工程,进行布桩模拟分析,并优化水泥土搅拌桩布桩参数。通过室内配合比试验、现场成桩试验,分析水泥土强度及水泥土搅拌桩成桩质量影响因素。结果表明:提出的布桩方案安全可行,节约成本;水泥土中水泥的最佳质量分数为16%~18%,短期龄期无侧限抗压强度可达标准龄期的60%~70%,缩短了工期;施工中成桩工艺采用四搅四喷成桩质量最优;防腐剂对桩体的成桩质量和耐久性至关重要。通过成桩质量检测,综合判定此工程水泥土搅拌桩加固效果符合要求。研究结果对类似工程具有一定的参考价值,并为制定技术标准和工法提供了现场依据。

关键词: 水泥土搅拌桩, 沿海地区, 软基处理, 室内外试验

Abstract:

Direct construction of roads and railways on coastal soft soil foundation leads to subgrade instability and other problems, and foundation treatment must be carried out. Based on the actual project, the pile arrangement simulation analysis was carried out and the pile arrangement parameters of cement-soil mixing piles were optimized. Through indoor mix proportion test and on-site pile forming test, the influencing factors of cement-soil strength and pile forming quality of cement-soil mixing pile were analyzed. The results showed that the proposed pile arrangement scheme was safe and feasible and cost saving. The optimal range of cement content in cement soil was 16%-18%, and the unconfined compressive strength at short-term age could reach 60%-70% of the standard age, which shortened the construction period; During the construction, the pile-forming technology of four stirring and four spraying was of the best quality. Preservatives were very important to the quality and durability of pile body. Through pile quality inspection, it was comprehensively judged that the reinforcement effect of cement-soil mixing pile in this project meeted the requirements. The research results had certain reference value for similar projects and provide on-site basis for the formulation of technical standards and construction methods.

Key words: cement-soil mixing pile, coastal region, soft foundation treatment, indoor and outdoor experiments

中图分类号: 

  • U416.1

图1

现场照片"

表1

布桩方案"

方案序号 桩型 桩径/m 桩间距/m 桩长/m 桩型布置 备注
1 水泥土搅拌桩 0.5 1.1 9 三角形 采取临时防护措施
2 水泥土搅拌桩 0.5 1.2 6~12 三角形 桩长由里到外依次呈台阶状递增,桩长分别为6、10、12 m,加固范围加固至坡脚外5 m
3 水泥土搅拌桩+旋喷桩 0.5 1.1 9 三角形 临近既有线段落采用两排旋喷桩加固,外侧用水泥土搅拌桩加固

表2

地层物理力学指标"

土石名称 土层状态 天然密度/(g·cm-3) 桩周摩阻力/kPa 桩端极限承载力/kPa 基本承载力/kPa 压缩模量/MPa 黏聚力/kPa 内摩擦角/(°)
粉质黏土 软塑 1.84 30 1 500 90 2.5 29 8.0
粉质黏土 软塑 1.85 35 1 500 100 2.9 30 8.5
粉土 饱和 1.98 35 1 500 90 5.5 17 23.0
粉砂 饱和 1.95 25 1 800 90 6.0 3 25.0
粉质黏土 软塑-硬塑 19.50 40 1 600 120 4.2 33 9.5
粉土 饱和 2.00 45 1 600 120 6.2 17 22.0

图2

稳定计算模型界面"

图3

沉降计算输出结果"

表3

计算结果汇总"

方案序号 方案 承载力/kPa 沉降/m 最小稳定系数 总桩长/m
1 桩径0.5 m,桩间距1.1 m,桩长9.0 m 163 0.262 1.38 381 765
2 桩径0.5 m,桩间距1.2 m,桩长成台阶状6~12.0 m 151 0.221 1.45 399 800
3 桩径0.5 m,桩间距1.1 m,桩长9.0 m 163 0.286 1.61 382 765(水泥搅拌桩286 324,旋喷桩96 441)

图4

各龄期下不同水泥掺量的无侧限抗压强度"

图5

各水泥掺量下不同龄期的无侧限抗压强度"

图6

各龄期下不同水灰比的无侧限抗压强度"

图7

桩头堆土现象"

图8

常规工艺下开挖桩头"

图9

常规工艺下成桩取芯结果"

图10

新工艺下开挖桩头"

图11

新工艺下取芯结果"

表4

无侧限抗压强度"

工艺水泥质量分数为16%的抗压强度/MPa水泥质量分数为17%的抗压强度/MPa水泥质量分数为18%的抗压强度/MPa
上 中 下 上 中 下 上 中 下
四搅两喷 1.21 1.25 1.23 1.30 1.33 1.32 1.34 1.38 1.36
四搅四喷 1.32 1.33 1.33 1.35 1.36 1.35 1.41 1.42 1.42

图12

复合地基承载力检测"

表5

复合地基承载力"

工艺 水泥质量分数为16%的承载力/kPa 水泥质量分数为17%的承载力/kPa 水泥质量分数为18%的承载力/kPa
四搅两喷 121 132 150
四搅四喷 134 154 172

图13

抽检工程桩的开挖桩头"

图14

抽检工程桩的取芯结果"

表6

桩身无侧限抗压强度统计结果汇总表"

序号 桩号 设计桩长／m 试验龄期 取芯率/% 无侧限抗压强度／MPa说明 不合格率/%
最大值 最小值 平均值
1 2-87＃ 8.0 >28 >85 1.85 0.71 1.25 较完整 >10
2 2-1760＃ 8.0 >28 >85 6.07 0.46 2.15 较完整 <10
3 2-1835＃ 8.0 >28 >85 4.47 0.42 1.70 较完整 <10
4 2-1695＃ 8.0 >28 >85 2.15 0.75 1.48 较完整 <10
5 3-518＃ 8.0 >28 >85 3.98 1.28 2.67 较完整 <10
6 3-483＃ 8.0 >28 >85 5.23 1 2.27 较完整 <10
7 3-1006＃ 8.0 >28 >85 1.93 0.46 1.41 较完整 <10
8 3-346＃ 8.0 >28 >85 2.07 0.79 1.57 较完整 <10
9 3-375＃ 8.0 >28 >85 2.31 0.18 1.58 较完整 <10
10 4-92＃ 8.0 >28 >85 2.29 0.31 1.45 较完整 <10
11 4-840＃ 8.0 >28 >85 3.21 0.51 1.40 较完整 <10

图15

竖向载荷-沉降曲线"

图16

沉降-时间曲线"

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