排水粉喷桩复合地基加固软土地基研究

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1、排水粉喷桩复合地基加固软土地基研究江苏省高速公路建设指挥部东南大学交通学院1.1试验目的粉喷桩是一种利用压缩空气输送粉体固化材料，并通过搅拌叶片使固化材料与软土搅拌混合在一起形成水泥土桩体加固软土地基的方法。这种方法自从瑞典工程师Kjeldpans1967年发明以来，在国内外的铁路、公路，市政工程，港口码头等各类软土地基加固工程中得到了广泛的应用。我国自70年代末期引进该方法以来，在铁路、公路，工业与民用等工程中也得到了推广应用。在我省高速公路工程中，粉喷桩是一种大量采用的较为成熟的软土地基加固方法。排水固结法也是一种加固软土地基的经济有效的方法，它主要利用排水通道（排水板、砂井、

2、砂垫层等）在上覆荷载作用下排水固结，提高软土地基的强度，减小沉降量。本项研究通过现场试验和理论分析，论证排水复合地基法的有效性，在此基础上建立排水复合地基法设计理论和施工工艺，为推广应用提供实践和理论依据。该方法的应用意义在于对粉喷桩可较大幅度地加大桩间距，加快粉喷桩复合地基的强度增长，如能成功实现并进行大面积推广应用，将取得重大经济和社会效益。1.2试验地点试验地点选在淮盐高速公路K19+688～K19+798段落，该段位于里下河古泻湖平原区，软土厚度10－13m,软土最大含水量为86.4,最大孔隙比达2.12。试验段共分为三段，详见表1；表1.1试验段基本情况表起讫桩号长度平均

3、处平均填预压期桩长间距备注（m）理宽度土高度（天）（m）（m）（m）（m）K19+713.26～K19+738.262539.073.6990131.5试验段A（常规粉喷桩试验段）K19+738.26～K19+788.265039.073.6990132.2试验段B（粉喷桩＋塑排板试验段）K19+788.26～K19+798.0110.4140.724.2490131.3试验段C（常规粉喷桩试验段）2现场单桩试验成果2.1粉喷桩施工过程中孔压变化规律粉喷桩施工过程中会产生侧向应力，桩周土体在这种侧向压力的作用下会产生固结，饱和土体的固结就是土体中各点的超孔隙水压力不断消散、附加有效

4、应力相应增加的过程，根据桩周土体孔隙水压的观测结果可以判断土体固结的程度和时间，进一步可确定粉喷桩施工的影响范围和大小。图3-2～4为试桩1距桩1m、2m和4m的超孔隙水压力消散曲线。布置在试验B段，常规粉喷桩试验。分别在距桩心1m、2m和4m处施工钻孔，埋设孔压计，孔压计的埋设深度分别为2.5m、5m、7.5m和10.5m，其平面、剖面布置图见图3-1；1m2m13mDJM1m试桩1－1#孔孔隙水压消散曲线试桩1－3#孔孔隙水压消散曲线试桩1－2#孔孔隙水压消散曲线通过以上图表分析可知：(1)粉喷桩施工所产生的侧向压力是桩周土体固结的动力。施工使周围土体的孔隙水压力增大，并且在施

5、工结束后逐渐消散。(2)孔隙水压力的增长幅度随距桩心距离的增大而减小，在距桩心1m孔深10.5m处，超孔隙水压力最大值达0.074kPa，最大值都是在施工过程中达到。(3)粉喷桩施工的影响范围：根据观测结果，距桩心4.0m的3号孔孔压变化非常微小，并且在很短的时间内消散结束，可以断定，单纯粉喷桩施工的影响范围在周边4m之内。(4)孔压消散结束的时间随着离桩心距离的不同而不同，离桩心距离越近，消散时间越长，全部消散结束的时间约为2天。(5)高压喷气可以提高土体的超孔隙水压力值，缩短达到最大值的时间和消散时间，有利于加大土体固结的程度和缩短固结时间。2.2桩周土强度变化规律试桩施工结束

6、后，对试桩1桩周土分别进行了7天、14天和28天的静力触探和十字板剪切试验，以揭示施工对周围土体的影响范围和影响程度以及桩周土的强度变化规律。图3-5～图3-9分别为距桩周0.2m、0.5m、1.0m、2.0m处不同龄期的静探结果（锥尖阻力和侧壁阻力随深度和龄期的变化曲线，表3-4～表3-7为土层分层静探结果统计。试桩1－0.2m锥尖阻力随深度的变化曲线试桩1－0.5m锥尖阻力随深度的变化曲线试桩1―0.5m处十字板剪切试验成果图通过对试桩1桩周土的静力触探和十字板剪切试验，可以看出：（1）桩周土的静探试验获得的锥尖阻力和侧壁阻力曲线表明：受打桩施工扰动的原状土在第7天开始逐渐恢复

7、，随着龄期的增长，桩周土强度总体成增大的趋势。（2）距桩边0.2m和0.5m处的土体，其静探锥尖阻力和侧壁阻力变化幅度较大，1.0m和2.0m处变化较小，桩周土的强度增长幅度随离桩边距离的增加而减小。（3）随龄期的增长，桩周土体的抗剪强度也成增大的趋势，距桩边0.5m处土体抗剪强度提高的幅度最大。该处土体的灵敏度也是逐渐降低的。（4）桩周土在粉喷桩施工后变化过程是：首先受施工扰动强度降低，随着孔隙水压的消散，土体开始固结，强度恢复，离桩近的土体随着时间的延长强度将逐步