宁波地区双向水泥搅拌桩桩身水泥土强度与桩长关系研究

徐桂兴

（天津市市政工程设计研究院，天津市 300051）

1 工程及地质概况

宁波地区属软土分布区，宁波市世纪大道北延一期工程设计Ⅱ标段，位于宁波市镇海区，南起聚兴路，北至镇新路，全长4 390 m。设计标准为城市主干路，设计车速60 km/h。本工程的建设对于宁波市加快形成新的城镇发展带、促进城市布局和地区经济快速发展有极为显要的意义。

根据《宁波市世纪大道北延一期工程Ⅱ标段工程地质报告》，地质概况为：表层大部为灰褐-黄褐色黏土，层厚0.5～1.0 m，软塑为主，俗称“硬壳层”，天然地基承载力特征值为60～90 kPa；表层以下均为淤泥、淤泥质黏土、淤泥质粉质黏土等软土层，层厚7～18 m，呈流塑状态，孔隙比大、含水量高、压缩性高、物理力学性质差，天然地基承载力为40～60 kPa，为地基主要沉降层；软土层以下为粉砂、粉土层，稍密，性质较好，是地基处理的下限层。

为减小桥头地基沉降，减缓桥头跳车，在工程中采用双向水泥搅拌桩进行桥头地基处理。水泥搅拌桩作为一种较好的软土地基处理方式，在地基深层处理工程中得到了广泛应用。但受施工工艺的限制，桩身水泥土强度随桩长的加长，深度的加深，会有逐渐下降，强度不足的特点。为了保证工程质量，同时也为了积累经验和资料，为后续工程提供参考和借鉴，笔者以本工程中的双向水泥搅拌桩为载体，对桩身水泥土强度与桩长的关系，进行了分析研究。

2 桩身水泥土取芯

2.1 桩身取芯

水泥搅拌桩采用双向搅拌，湿喷法施工，试验用水泥搅拌桩桩长20 m，桩径0.7 m，水泥掺入比15%，水灰比0.55，水泥型号Po32.5。

取芯采用XY-1型液压钻机，混水正循环回转钻进。钻机设备参数：额定最高转速不低于790 r/min；额定配用压力不低于1.5 MPa。钻管顺直，直径φ50 mm。钻头采用硬质合金钻，直径φ110 mm。

水泥搅拌桩成桩28 d后，每枚桩取一个钻孔取芯，钻孔位置距桩中心10～15 cm，全长取芯检测。共抽检14枚桩，每枚桩取芯样样本6个，共84个。

2.2 水泥土芯样外观描述

受检桩搅拌局部欠均匀，芯样基本完整，局部有少量结块，呈长-短柱状、碎块状，连续性、胶结性稍差～较好，含灰量偏低～较好，桩身完整性一般，桩长满足要求。由桩顶至桩端具体描述如下：

桩顶～桩顶以下6.0 m，芯样灰色，呈短柱状、碎块状，含灰量中等，表面稍光滑，搅拌基本均匀，连续性、胶结性一般～稍好，前1.2 m芯样富含有机质，固结性较差。

桩顶以下6.0 m～15.0 m，芯样灰色，呈短柱状、碎块状，含灰量中等～一般，表面稍光滑，搅拌稍均匀，连续性、胶结性一般～稍差。

桩顶以下15.0～20.2 m，芯样灰色，呈短柱状、碎块状，含灰量一般～偏低，搅拌基本均匀，连续性、胶结性稍差，含灰量一般，20 m以下见灰色粉砂。

3 水泥土无侧限抗压强度试验及分析

对84个芯样样本分别进行无侧限抗压强度试验，对试验结果进行分析整理，结果见图1。

由图1中可以得出：在桩的上部0～6 m范围，水泥土无侧限抗压强度较大，可达到0.9 MPa以上，同时由于表层范围受施工因素影响较大，试验数据表现出较大的离散性；在6～15 m范围，强度随深度的加深变化较小，大部分在0.6～0.9 MPa之间；在15m深度以下，强度随深度的加深，降低速率较快，逐渐由0.6 MPa降低到0.3 MPa左右，强度已较低，桩体质量较差。

图1 水泥土无侧限抗压强度与深度关系

4 结论

通过对位于宁波市镇海区的世纪大道北延一期工程设计Ⅱ标段，双向水泥搅拌桩桩体水泥土无侧限抗压强度与桩长关系的分析研究，可以得出：

（1）宁波地区采用双向水泥搅拌桩进行深层地基处理可行；

（2）桩顶端水泥土强度离散型较大，但成桩质量较好；

（3）桩长小于6 m和桩长大于15 m时强度随桩长的加长，深度加深，桩身强度降低较快；

（4）桩长小于15 m时，成桩质量较好，水泥土强度较高；

（5）桩长大于15 m时，水泥土强度降低较快，且桩尖水泥土抗压强度较低（约0.3 MPa）；

（6）在试验参数数据下（桩径0.7 m，水泥掺入比15%，水灰比0.55，水泥型号Po32.5），为保证成桩质量，桩长宜控制在15 m以内。若需设计长度大于15 m的水泥搅拌桩时，建议调整水泥搅拌桩参数，如增大水泥掺入比，提高水泥型号等。

[1]宁波大学地基处理中心.世纪大道北延一期工程施工Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ标段水泥土搅拌法地基静载试验报告[R].2010.

[2]宁波大学地基处理中心.世纪大道北延一期工程施工Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ标段水泥搅拌桩取芯检测报告[R].2010.

[3]天津市市政工程设计研究院.宁波市世纪大道北延一期工程Ⅱ标段工程地质报告[R].2009.