水泥粉喷桩在高速公路软土地基处理中的应用.doc

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1、水泥粉喷桩在高速公路软土地基处理中的应用黄和平1罗利芳2杜鹏广3（1江西省交通科学研究院南昌330038）(2江西公路开发总公司南昌330008)(3江西省公路桥梁工程局南昌330008)摘要：本文结合利用水泥粉喷桩处理国道主干线南昌绕城公路乐化至温家圳段高速公路软土地基的施工实际，介绍了水泥粉喷桩处理软土地基的原理、特点、适用范围、施工、质量检验与控制，说明水泥粉喷桩是保证高速公路软土地基的稳定、减少地基沉降及加快施工进度等的一种行之有效方法。关键词：道路工程；水泥粉喷桩；处理；软土地基；应用0前言在高速公路建设过程中，软土地基处理是否成功是保证工程建设

2、质量的关键因素。目前通常采用：垫层及浅层自治、反压护道、粉喷桩、浆喷桩、挤密碎石桩、塑料排水板、土工合成材料加筋、等（超）载预压等处理方法对天然软土地基进行补强或加固处理，保证路基稳定，减少路基沉降以及加快施工进度。然而每一种处理软土地基技术都有其各自的适用范围和局限性，因此在利用不同的技术时，必须根据不同的工程地质状况，合理地选择一种或几种技术对软土地基进行加固处理，使路基满足强度、变形和稳定性要求。本文结合国道主干线南昌绕城公路乐化至温家圳段高速公路K22+970-K24+000段利用水泥粉喷桩处理软土地基的实际情况，说明水泥粉喷桩是保证高速公路软土地

3、基的稳定、减少地基沉降及加快施工进度等的一种行之有效方法。1工程概况本工程路线主要位于1个地貌单元，赣江西支至终点为赣抚冲积平原，地形平坦开阔，区内水系发育，湖泊、水塘众多，主要有赣江西、中、南支及瑶湖、老抚河等。K22+970-K24+000路段位于乐温高速公路A7标，地表覆盖层为第四系全新统的冲积（Q4al）层，具有明显的二元结构，上部粘土层一般为黄褐色、灰褐色的低液限粉土、低液限粘土层，湿、软塑，厚度一般为2m-6m，局部达到8m，经土样试验和检测，其物理和力学性能指标如下：含水量（W）=35.2%-68.8%孔隙比（e）=1.139-1.650塑性

4、指数（IP）=11.2-36液性指数（Il）=1.006-1.823压缩系数（a1-2）=0.41-1.69MPa压缩模量（ES）=1.69-5.0MPa凝聚力（C）=0.2-13.3KPa内摩擦角（φ）=3.9°-11.1°水平方向固结系数（Ch）=（0.34-3.16）×10-3cm2/s以上物理力学指标表明，该土层地基属于不良软弱地基，其承载力基本值较小仅为30kPa-60kPa，它具有高压缩性，承载能力低，透水性差，对路基危害大，不宜作为持力层。根据相关规范和标准要求，本工程水泥粉喷桩设计桩径为50cm，间距1.5m，按梅花型布置，桩长以穿透软、流

5、塑层进入硬塑层不少于50cm为原则，通常为6m-12m，水泥（32.5级普通硅酸盐水泥）为干粉。根据地基含水量的大小，采用水泥喷入量为45kg/m-60kg/m。含水量在40%以下时，水泥用量为45kg/m；含水量在40%-60%之间，水泥用量为50kg/m；含水量在60%-70%之间，水泥用量为55kg/m；含水量＞70%时，水泥用量为60kg/m。设计要求桩体28天无侧限抗压强度≥1.2MPa。本工程自2003年12月开始施工，软土地基处理于2004年5月结束。2水泥粉喷桩处理软土地基2.1原理水泥粉喷桩处理软土地基，是以水泥作为固化剂，将水泥用机械拌

6、入软粘土中，当水泥拌入软粘土遇到土中的水，即发水化和水解反应。水泥的各种水化物生成后，有的自身继续硬化，形成水泥石骨架，有的则与其周围具有一定活性的粘土颗粒发生离子交换、团粒化作用、硬凝反应和碳酸化反应，生成新的化合物，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的桩体，并与桩间土共同作用组成复合地基。经过处理后的土体压缩性明显减小，抗侧向变形能力有所提高，从而提高桩土的强度，因此要求有一定的水泥喷入量。而随着土质与施工条件的差异，掺入比提高与桩土强度增加的百分比是不完全一致的。当掺入比＜5％时水泥与土的反应过弱，固化程度偏低，强度就不能满足设计要求，因而在

7、实际工程中水泥掺入软土中，吸收周围水分，并经过一系列物理化学作用生成一种特殊的具有较高强度、较好变形特征的复合地基，只有当水泥掺入比＞5％才能取得处治的效果。它对提高软土地基承载能力、减少地基的沉降量及保证桥头高填土路基稳定性具有明显的效果。2.2特点水泥粉喷桩与其他处理软土地基的方法相比较，具有以下特点：1、由于该方法是以水泥作为加固料，不需向地基另加水分，可以充分地吸收地下水，因此加固后的地基柱体承载力与相类似的浆喷柱相比要高，其固结效果要好；2、该方法加固水泥土柱与周围土体形成复合地基，不需要预压即可获得较高的复合地基承载力及复合变形模量，加固土柱体

8、的压缩量仅为0.6%左右，下卧层的沉降量一般情况下也能减少地基沉降