无砂混凝土小桩复合地基处理高填方路基的试验与工程应用

论文导读：经过反复比较认为采用无砂混凝土小桩复合地基技术处理该地基较为合适。各测试点无砂混凝土小桩复合地基承载力及压缩模量见表1。无砂混凝土，论文发表，无砂混凝土小桩复合地基处理高填方路基的试验与工程应用。
关键词：无砂混凝土，小桩复合地基，高填方路基
 

滨州公路工程总公司中标湖北新滩大桥，新滩东荆河大桥引道路基平均填高7ｍ，填至6.5ｍ时发现垂直及水平方向的异常位移。填方最大沉降量达530㎜。后经补探发现原自然地面下1.5ｍ下存在约8.5ｍ厚淤泥质土，严重威胁该路基的稳定，需立即进行加固处理。论文发表，无砂混凝土。

经过反复比较认为采用无砂混凝土小桩复合地基技术处理该地基较为合适，其优势如下：

该淤泥质土属软塑-流塑状态，承载力标准值为fs,k=70kPa,天然含水量为57.3%-61.4%，孔隙比为1.569-1.726，干容重为10.7-10.2KN/m3，湿容重为16.9-16.42KN/m3。现场勘察发现该淤泥质土具有一定含沙量，淤泥中夹砂为小桩压浆提供了良好的通道，同时砂粒与水泥形成的水泥土具有较好的强度，这为无砂混凝土小桩技术优势的发挥（竖向增强体和压浆双重作用）提供了地质条件。

无砂混凝土小桩具有竖向增强体和压浆双重技术效果，决定了该技术对地基变形的控制能力是较强的，采用该技术尚存在7m填土的荷载如何合理地分配到小桩及桩间土的问题，因此，在大面积使用该技术前应针对无砂混凝土复合地基的特点进行工艺试验和复合地基变形试验。

2 试验概况

2.1 试验设计

本试验共完成了三种不同桩长（L=4m，L=6m,L=10m）的单桩复合和多桩复合地基的载荷试验12组。其中单桩复合同一桩长各3组，三桩复合同一桩长各1组，桩径300㎜，间距1200㎜，三角形布桩。桩顶位于厚1.5m粘土（2-1）层顶，该土层含水量44%，fk=90 kPa,Es=3.6MPa。桩身位于厚6.40-7.60m粘土（2-2）层，含水量34.5%，fk=140 kPa,Es=6MPa。以下土层系粉质粘土（2-3）层，厚6.6-8.8m，夹薄层粉土及粉砂，fk=105 kPa,Es=4.3 MPa。

2.2 成桩试验

根据本工程地质情况，虽然地下水位较高，考虑土层透性及夹砂淤泥质土或夹砂粉质粘土的粘性特点，采用螺旋钻机成孔，效果良好。成孔试验乃本工程成桩试验的关键，其速度与质量关系到应用效果和技术经济指标。

2.3 试验装置

采用千斤顶加传感器的传统型配重法，承压板采用预制圆形（单桩复合）及三角形（三桩复合）两种，圆形板面积1.4㎡，三角形面积3.43㎡，桩顶与原地基土上设置150㎜厚碎石垫层。

2.4 试验成果

本试验现场小桩施工15d后进行，自2010年5月14日至2010年6月11日，历时29d。根据现行规范并结合相应实测曲线分析判定，各测试点无砂混凝土小桩复合地基承载力及压缩模量见表1。论文发表，无砂混凝土。

表1 复合地基承载力一压缩模量试验结果

3 试验成果分析

按前述无砂混凝土小桩复合地基设计计算理论（桩间土承载力折减系数取1.0），L=4m、L=6m两种类型的单桩及三桩复合地基承载力标准值分别为：f4=140 kPa(单桩复合)，f’4=150 kPa(三桩复合)：f6=170 kPa,f’6=180 kPa。以上结果与实测值基本吻合。

对L=10m的桩采用统一方法计算f10=220kPa,f’10=250 kPa。这与实测结果差距较大，分析其原因主要是因为承台板尺寸较小，影响深度不足，长桩单桩承载力难以发挥的缘故。

由本试验可得出下列结论：

⑴ 本工程地质条件及施工条件下无砂混凝土小桩复合地基承载力可按本论文建议公式计算；

⑵ 受试验荷载板影响深度的限制，多桩承台载荷试验反映出复合地基的工作状态，单桩承台载荷试验测试近似单桩的工作性状；

⑶ 单桩承台（置换率为m=0.05）复合地基压缩模量平均值（为12 kPa）略高于三桩承台（置换率为m=0.06）平均值（为10.3MPa），反映出地基在大面积荷载作用下的变形量与常用单桩承台试验结果的差距。

4 工程应用

本工程设计工况如下：软基深约10m，填方厚6.5m，填方与原地基土间设置了500㎜厚砂垫层。

根据分析和以往工程经验，为减少填土在长期荷载作用的变形和软土因附加压力超值引起整个路基失稳，必须保证桩不产生向垫层内的刺入，不产生桩土变形不协调。因此，桩长设计成为本工程设计的关键。

本工程设计桩长为18m，这一桩长有6.5m在填土层内，0.5m在砂垫层内，10m在软基内，0.5m进入软土下较好持力层。桩长侧阻力基0.5m经压浆后的砂垫层可保证填土荷载向桩处的应力集中，从而有效地控制复合地基的变形。论文发表，无砂混凝土。论文发表，无砂混凝土。

桩平面采用2m*2m方形布置，桩径d=400㎜。主要设计参数：水泥用量为100㎏/m,软基层复合地基承载力标准值fsp,k不小于200 kPa。

小桩施工采用先中间后两边的顺序，以保证孔隙水排出畅通和水泥浆压浆量满足设计要求，施工中还根据有关规范对路基的水平和竖向变形进行了严密监控，以实现信息化施工，起到了良好的效果。加固施工期间最大附加沉降为300㎜，20-30d内即很快达到稳定标准，与其它路段其它处理方式相比，沉降稳定是最快的。

5 结论与建议

根据湖北省汉洪高速公路东西湖段软基处理采用无砂混凝土小桩复合地基技术的试验研究和工程应用研究，针对该技术的特点作出结论如下：

⑴ 无砂混凝土小桩复合地基处理公路高填方区软土路基具有较好的技术与经济效益，可用于填土前的处理，也可用于填土后的处理，其后处理方法独特是其它处理方法难以做到的。

⑵ 用无砂混凝土小桩处理公路高填方区淤泥质软基由于压浆改变土性及小桩竖向增强体的双重作用的存在，使其具有控制变形能力特别强的特点。

⑶ 软土中无砂混凝土小桩复合地基承载力设计可用本文提出的应力复合式进行。

fsp,k=β1mRk/AP+β2β(1-m)fs,k

⑷ 复合地基模量应由多桩承台复合地基静载荷试验确定。

⑸ 高填方与原地基软土间采用本技术处理式应设置300-500㎜厚砂垫层，并应根据不同工况和土层决定桩长是否进入填方土层及进入的长度，以防小桩产生向填方土层的刺入，增大路基沉降或防止淤泥等软土层的失稳。论文发表，无砂混凝土。

⑹ 合理的施工顺序和施工方法及必要的变形观测和安全监控是保证高填方路基下淤泥质土、淤泥等软基处理效果和安全的保障。论文发表，无砂混凝土。

⑺ 建议将处理高填方路基和桥台填土处理相结合寻找一条用无砂混凝土小桩技术解决“桥头跳车”技术问题的新路子

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参考文献
⑴中华人民共和国行业标准、公路软土地基路堤设计与施工技术规范（JTJ017-96）、北京：人民交通出版社、1996
⑵中华人民共和国行业标准、建筑地基处理技术规范（JGJ79-91）、北京：中国建筑工业出版社、1991
⑶熊厚金、国际岩土锚固与灌浆新进展、北京：中国建筑工业出版社、1996
⑷龚晓南、地基处理新技术、西安：陕西科学技术出版社、1997