水泥搅拌桩在某一级公路软基处理中的应用.pdf

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1、水泥搅拌桩在某一级公路软基处理中的应用张文顶(中国人民武装警察部队交通第一总队，四川成都610081)摘要：本文介绍了水泥搅拌桩在某一级公路软土路基处理中的应用，并从加固原理、加固设计等方面进行了系统阐述，为水泥搅拌桩在沿江地区公路软基设计中的应用提供了依据。关键词：水泥搅拌桩；软土地基；沿江地区；公路中图分类号：U416．1文献标识码：B文章编号：1672—4011(2010)02—0139—020引言水泥搅拌桩多用于软土层的地基加同处理工程中，其基本原理是基于水泥加固士的物理化学反应过程，可通过专用机械没备将水泥喷人处理的软土地基内，并在喷注过程中上下搅拌均匀，使水泥

2、与土发生水解和水化反应，生成水泥水化物并形成凝胶体，将土颗粒或小土团凝结在一起形成一种稳定的结构整体，这就是水泥骨架作用；同时，水泥在水化过程中生成的钙离子与土颗粒表面的钠离子进行离子交换作用，生成稳定的钙离子，从而进一步提高土体的强度，达到提高地基承载力的目的。1水泥土搅拌加固机理及适用范围水泥土搅拌桩是用水泥浆与软土混合加固，是水与水泥与粘土间的物理反应过程，水泥加固土主要产生以下作用。(1)水泥的水解与水化。水泥遇水后发生水解与水化，生成氢氧化钙、含水铝酸钙、含水硅酸钙等化合物。其中氢氧化钙和含水铝酸钙溶解于水，随着水解与水化的反应，溶液达到饱和，之后水与水泥继续反

3、应形成凝胶体；(2)离子交换。粘土颗粒在天然状态下表面带有负电荷，反离子层为阳离子，呈胶体微粒，反离子层中的Na一、K+离子能同氧氧化钙溶液中的ca2+离子进行离子交换，使土粒水化膜变薄，土颗粒集合成大团粒。此外，水泥水化后呈细分散状的凝胶颗粒，其比表面积约为原来的1000倍，具有很强的吸附性，使土团粒结合起来形成蜂窝状结构并填充到各士团之间，使联结加强；(3)硬凝反应。水泥水化后，溶液中析出的大量Ca“离子，一部分与Na一、K+离子进行离子交换，其余部分在碱性环境中可与土中游离的二氧化硅和三氧化二铝进行化学反应生成不溶于水的稳定化合物，这种新生化合物在空气中和水中逐渐硬

4、化，增大了土的强度。2工程概况及水文地质该项目位于长江以南地区，为旧路改造项目，道路等级为一级公路兼城市主干道，全长8．42km，路基标准横断面宽62m，计算行车速度80km／h。本合同段地处平原区，属珠江水系，所经处水系发育，地表鱼塘密布，沟渠纵横，地下水位一般在0．9m一1．7m之间，根据附近水文地质资料和现场勘察，评价场区地下水对钢筋混凝土无腐蚀性。本方案处理的软土层主要包括淤泥质亚粘土、局部夹薄层淤泥质亚粘土且贯入度较低的粉细砂层。其中，淤泥质亚粘土厚度为I．0m～5．0m，埋深5．0m一12．0m。淤泥质亚粘土下为饱和的粉细砂层，局部夹薄层淤泥质亚粘上，部分贯入

5、度为3以下。软十层的特征具有天然含水量高、空隙比大、高压缩性和抗剪强度和承载力低，在地震作用及荷载作用下，易产生侧向滑移、不均匀沉降及蠕变等很大的破坏作用；为保证本项目结构物的整体稳定性，防止新老路基不均匀沉降，旧路加宽两侧软土采用水泥搅拌桩进行软土地基的加固处理。3设计计算深层水泥上搅拌桩处理软土路基设计计算有承载力计算及变形计算两方面，主要是确定置换率、桩长及水泥掺入比。3．1承栽力计算深层水泥土搅拌桩单桩承载力及复合地基承载力应通过单桩或复合地基静载试验确定。但在实际工程中很少提前进行静载试验，所以承载力的确定一般是先选取各类参数，结合当地经验进行设计计算。水泥土搅

6、拌桩单桩承载力用水泥土的无侧限抗压强度和土对桩的支撑力两方面确定，取其中较小值：P。=nfo。A。(1)P。=q。u，l+aApqp．(2)其中，fa，为与搅拌桩桩身加固土配比相同的室内加固土试块的无侧限抗压强度平均值；-,1为强度折减系数，取0．35—0．50；q。为桩周土的平均摩擦力，淤泥取5kPa一8kPa，淤泥质土取8kPa一12kPa，粘性土取12kPa一15kPa，u。为桩身周长；1为桩长；A。为桩的横截面积；qp为桩端天然地基土的承载力标准值；为桩端天然地基土的承载力折减系数，可取0．4～0．6。水泥土搅拌桩复合地基容许承载力的确定：fl，=mp。／A，+p

7、(1一m)‘(3)其中，m为桩土面积置换率；B为桩间土承载力折减系数；C为桩间天然地基土承载力容许承载力。经计算没计要求为：单桩承载力特征值为140kN，复合地基承载力特征值为180kPa。3．2变形计算一级公路对路基的工后沉降质最要求较为严格，一般要求桩基础构造物两侧工后沉降容许值不大于10em，箱形构造物基础及两侧的工后沉降容许值大于20em；一般路基段的工后沉降容许值不大30cm。水泥土搅拌桩复合地基的变形由复合土的变形和桩端以下土层变形两部分组成。复合地的压缩模量计算采用荷载试验沉降曲线类比法。加固土层由多层土构成时，