高速公路路堤下水泥搅拌桩承载力及沉降问题探讨

高速公路路堤下水泥搅拌桩承载力及沉降问题探讨

摘要：本文提出了水泥搅拌桩“桩身质量”的新观点，从理论分析和实际检测效果资料的讨论出发,肯定了反射波完全可以对水泥搅拌桩进行检测,通过对道路工程水泥搅拌桩钻芯取样试验研究，总结出钻芯取样扰动、桩距大小、场地地质差异等因素均影响水泥搅拌桩单桩承载力，针对水泥搅拌桩复合地基单桩承载力计算公式提出改进意见,为水泥搅拌桩复合地基的设计提供一定的参考，并总结了实际检测过程中的方法技术。

关键词水泥搅拌桩承载力沉降公路

一、问题提出

目前水泥搅拌桩复合地基承载力的确定主要是通过单桩承载力,地基土承载力以及桩土面积置换率计算得到，其中单桩承载力的大小对复合地基承载力的大小起着举足轻重的作用，但是很多试验实测结果表明:在复合地基中,单桩承载力理论值均偏离实测值，因此有必要对水泥搅拌桩单桩承载力的影响因素进行研究.

我们对水泥搅拌桩复合地基单桩承载力进行探讨，作为桩基础特殊形式的水泥搅拌桩的桩身是水泥就地与地基土充分搅拌而成,这种形式的基桩与预制桩和灌注桩,它在软土地基地区(如水网发育地区)已经得到广泛应用。但该法是否可以用于对水泥搅拌桩进行检测,目前在测桩界尚存在分歧意见。本文拟就作者近年来的分析研究与工程实践,从理论和实际经验上予以讨论,以期对该法在水泥搅拌桩上的应用取得一些明确和肯定的认识。

二、工作原理——高速公路路堤下水泥搅拌桩承载力

1.桩距对单桩承载力的影响

桩间净距太小,尽管对桩间土加固效果较好些,但对单桩承载力的充分发挥不利,我们可以采用一些非常规的布桩方式,充分利用复合地基中单桩桩体和桩间土的力学性能,加大桩间距离，对于大桩距，只要既能保证水泥土桩体较好质量，这样既能满足设计的复合地基承载力要求,而且实测的桩土应力比分布也较合理。水泥土桩在软土中既起到了加筋的作用,又表现出刚性桩的承载特性,同时它还约束了软土的侧向变形,与基础梁板组成复合基础结构,从而提高了地基土的承载能力。因此在搅拌桩复合地基承载力计算公式中应当考虑桩距对承载力的影响。

2、场地地质对单桩承载力的影响

事实上,根据大量室内试验,在水泥掺入比一定的情况下,加固土的土质密切。根据某工程现场取土和采用水泥掺量配比，不同土层水泥土室内无侧限抗压

强度试验,对于含砂量较高的土层,要确定现场施工搅拌桩的强度和室内试验水泥土强度之间的比值关系。在粉土、砂质土中施工搅拌桩,由于水泥与其胶结良好,桩身搅合均匀,其所形成的水泥土强度与室内试块强度相差并不显著,故比值可以取得大一些；而在粘性土中施工,水泥与土胶结效果差,所形成的水泥土强度与室内试块强度相差较远,比值须取小值。

3、水泥搅拌桩复合地基单桩承载力的影响

桩土应力比是计算复合地基承载力的一个重要指标，路堤荷载下水泥搅拌桩复合地基中桩体强度并没有完全发挥出来，桩身模量的发挥程度与软土加固区深度、填筑高度密切相关，桩土应力比是计算复合地基承载力的一个重要指标，又是反映复合地基工作状态、设计优化的一个重要参数，现场监测结果与理论计算同时表明，路堤荷载下水泥搅拌桩复合地基桩土应力比有这样的规律：在填土初期荷载比较小时，桩土应力比随填土荷载的增加基本上呈线性增长，但是当填土荷载增加到某一数值时，桩土应力比变化幅度开始逐渐减小，并逐渐趋于稳定，整个受荷过程中桩与土所承担的应力处于相互协调过程中；同一级荷载下，桩土应力比随填土荷载的增加而增大，但增长幅度不大。

水泥搅拌桩的某些修正系数,仍需通过岩土工程工作者们大量的工程试验研究,结合各地区、各工程的具体情况,不断积累,以期更符合实际、合理的、准确的搅拌桩(复合地基)检测方案,应充分考虑被加固土土质、钻芯取样扰动、桩距大小、水泥掺入量等因素,以正确预估搅拌桩(复合地基)的承载能力。

4、水泥搅拌桩的桩身质量

根据多年来的实践经验和分析结果,认为主要包括水泥搅拌桩的均质性、完整性。这一性质可以使桩身内部不产生波阻抗明显差异的区段或界面,因而反射波检测曲线在桩底信号到达之前杂波较弱、曲线比较平滑；同时,这一性质是保证桩底反射信号清晰可辨的基础。经验证明,施工质量较好的搅拌桩,通常都可以满足均质性和完整性的要求,因而可以检测到完好的桩底反射信号。反之,若桩底信号清晰者,一般都能满足均质和完整的条件。

三、工作原理——高速公路路堤下水泥搅拌桩沉降

1.现场沉降监测

水泥搅拌法加固后的公路软基，其本身受力性状、沉降变形特性是人们一直研究的课题。由于软土地基工程地质条件的复杂性及目前理式或经验公式的不完善，通过这些公式计算出来的结果与现场实际测量结果通常存在一定差异，因而有必要通过现场观测资料来弥补理论上的不足，以积累经验。搅拌桩模量较小时，复合地基的沉降很大，随着桩体模量的增大，复合地基的沉降减小幅度大，但随着桩体模量的不断增大，复合地基的沉降量并不会有明显的改变，因此在进行搅拌桩设计时，模量太小不能有效的减少复合地基沉降，模量过大对沉降影响并不明显，一味的增加桩体的模量并不合理，必须根据工程实际和工程地

质条件选择合适的桩体模量。

2.典型断面的选择及工程地质条件

高速公路软基处理的主要目的是解决路堤的稳定和变形，而变形控制尤为重要。根据典型断面的观测资料，可以更好地控制填土速率，保证施工期路基填筑的稳定安全。通过分析，提出合理的填筑施工顺序，指导各合同段的施工安排，以达到获取更长的预压期，减小工后沉降，确保路基沉降收敛稳定和工期目标。一般根据地层条件、软基处理方法、填土高度等因素选择典型断面进行沉降的观测。

3.水泥搅拌桩沉降问题

路堤下水泥搅拌桩复合地基沉降，在填土过程中随着填土高度的增加而增加，填土结束后沉降又逐渐趋于平缓，而且在加固区范围内路基中心与路肩的沉降存在着明显的差异；地基表层沉降比深层大，且表层沉降速率较快，沉降影响深度大致在加固区范围内，沉降沿深度增加变得越来越小，桩底土层有一定的压缩变形，但所占比例较小，水泥搅拌桩复合地基随着桩长的增加，沉降逐渐减小，但是当桩长增加到一定的值时，对沉降减小的效果并不显著，存在一最优桩长，复合地基设计时应避免桩长过长而造成不必要的材料浪费。

四、结论

本文研究的是水泥搅拌桩复合地基在静力荷载下的承载力及沉降的研究，为了进一步了解高速公路中水泥搅拌桩复合地基的工作性能，应对动力荷载下的复合地基工作性状展开研究。由于岩土工程问题的复杂性，影响路堤下水泥搅拌桩复合地基受力特性的因素很多，本文仅仅考虑了加固区深度及填土高度对承载力的影响，今后应通过大量的现场试验开展进一步的研究，以找到适合高速公路中水泥搅拌桩承载力的计算方法。刚性基础下复合地基理论已形成了成熟的理论，对于路堤这种柔性基础下复合地基的研究还有大量的工作要做，本文提出的公路路堤下水泥搅拌桩复合地基承载力方法需要进一步通过研究论证。

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