钉形桩在软弱地基处理中的试验研究

彭　靓

(武汉新区建设开发投资有限公司，湖北武汉　430050)

钉形桩在软弱地基处理中的试验研究

彭靓

(武汉新区建设开发投资有限公司，湖北武汉430050)

摘要:主要介绍钉形水泥土双向搅拌桩在软弱地基处理中的试验性应用，指出钉形水泥土双向搅拌桩是用于加固饱和软粘土地基的一种较好的、新型的、较为先进的地基处理方法，它具有施工简便、工期短、振动小等优点，且为专利技术。

关键词:钉形，搅拌桩，抗压强度，承载力

0　引言

水泥土深层搅拌桩，是一种用于加固饱和软粘土地基的新的地基处理方法，其通过与桩周土一起组成复合地基，从而提高地基承载力，减少地基沉降。钉形水泥土双向搅拌桩，是在充分研究水泥土搅拌桩的加固机理的基础上，它吸收了常规水泥土搅拌桩的优点，利用水泥土搅拌桩复合地基的应力传递规律，提高了水泥土搅拌桩的成桩质量与经济效益。

1　试验概况

汉阳四新地区位于连通港西路、四明路及梅子东路，是该地区路网骨架的重要组成部分。由于这三条道路地基为厚层的湖积软土，承载力及变形不能满足路基的设计要求，需要进行地基处理。根据设计要求，本项目拟采用堆载预压、真空联合堆载预压、钉形双向搅拌桩及旋喷桩等工法进行地基加固处理。

试验使用的是直径500 mm的桩体，水灰比定为1∶0.58。水泥采用强度为不低于32.5 MPa的水泥。本次试样取样18根水泥土钉形桩的现场钻取的芯样，龄期分别为7 d，14 d，28 d，采用XY-2B型油压钻进行钻芯取样，沙包堆载进行荷载试验。验证试验时要求试验加载量应达到承载力特征值的2.1倍;验证试验时试验加载量可能需要达到承载力特征值的3.5倍。

本次检测的单桩6根，桩号为24-11(行号—列号)，25-11，26-13，33-13，27-15，31-15;单桩复合地基试验6根，桩号分别为: 30-11，27-11，29-13，32-13，33-15，30-15。采用3种掺灰量，列号为11的掺灰量为55 kg/m，列号为13的掺灰量为60 kg/m，列号为15的掺灰量为65 kg/m。

2　试验结果及分析

1)单桩竖向承载力R。

Ra=220 kN，安全系数K =2，试验载荷为480 kN/根。单桩竖向承载力试验汇总表见表1。

表1　单桩竖向承载力试验汇总表

2)单桩复合地基承载力。

单桩复合地基fspk= 90 kPa，安全系数K = 2，试验载荷为520 kN/根。单桩复合地基承载力试验汇总表见表2。

表2　单桩复合地基承载力试验汇总表

本次试样取样龄期分别为7 d，14 d，28 d的水泥土钉形桩的无侧限抗压强度值统计分析见图1～图3。

图1　7 d龄期水泥土无侧限单轴强度

芯样单轴抗压强度试验数据分析:

7 d龄期水泥土单轴抗压强度最小值为0.052 MPa，最大值为5.014 MPa，平均值为0.84 MPa; 14 d龄期水泥土单轴抗压强度最小值为0.061 MPa，最大值为3.811 MPa，平均值为0.992 MPa; 28 d龄期水泥土单轴抗压强度最小值为0.083 MPa，最大值为4.192 MPa，平均值为1.231 MPa。离散性较大，说明水泥土桩桩身不太均匀。

掺灰量因素分析:

65 kg/m:

7 d龄期水泥土单轴抗压强度最小值为0.13 MPa，最大值为5.01 MPa，平均值为1.19 MPa; 14 d龄期水泥土单轴抗压强度最小值为0.41 MPa，最大值为3.22 MPa，平均值为1.69 MPa; 28 d龄期水泥土单轴抗压强度最小值为0.14 MPa，最大值为3.65 MPa，平均值为1.35 MPa。

图2　14 d龄期水泥土无侧限单轴强度

60 kg/m:

7 d龄期水泥土单轴抗压强度最小值为0.09 MPa，最大值为2.68 MPa，平均值为0.75 MPa; 14 d龄期水泥土单轴抗压强度最小值为0.06 MPa，最大值为3.81 MPa，平均值为1.05 MPa; 28 d龄期水泥土单轴抗压强度最小值为0.09 MPa，最大值为4.2 MPa，平均值为1.29 MPa。

55 kg/m:

7 d龄期水泥土单轴抗压强度最小值为0.05 MPa，最大值为4.92 MPa，平均值为0.66 MPa; 14 d龄期水泥土单轴抗压强度最小值为0.07 MPa，最大值为2.53 MPa，平均值为0.87 MPa; 28 d龄期水泥土单轴抗压强度最小值为0.08 MPa，最大值为1.57 MPa，平均值为0.65 MPa。

3　结语

由现场检测结果综合分析可以得出以下结论:

1)试验区已完工钉形桩32根，抽取6组进行载荷试验。其中5根承载力特征值为90 kPa，32-13为108 kPa，极限承载力126 kPa，故特征值为63 kPa不满足设计要求。

2)通过对最大沉降量和最终残余沉降量结果的综合分析:桩身含灰量越高，复合地基最终沉降量越小，且其残余沉降量也越小。

图3　28 d龄期水泥土无侧限单轴强度

通过对室内实验与现场抽芯得到的结果对比，综合分析得到以下结论:

1)不同掺灰量的芯样，单轴抗压强度能满足大于0.75 MPa，同时建议实际工程采用55 kg/m掺灰量。

2)随着桩深度增加，芯样强度由高到低，在桩径向，从桩中心到桩周边，其强度呈现逐渐降低的现象。

3)从现场取芯得到的结果可以看出，桩体的喷灰量仍然存在不均匀现象。

参考文献:

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［4］涂帆，常方强.BP神经网络预测水泥搅拌桩单桩承载力［J］.华侨大学学报(自然科学版)，2007，28( 1) :68-70.

［5］刘松玉.粉喷桩复合地基理论与工程应用［M］.北京:中国建筑工业出版社，2006.

［6］刘松玉，席培胜，储海岩，等.双向水泥土搅拌桩加固软土地基试验研究［J］.岩土力学，2007，28( 3) :560-564.

Experimental research on nail-shaped pile in soft foundation treatment

Peng Liang
( Wuhan New Region Construction＆Development＆Investment Co.，Ltd，Wuhan 430050，China)

Abstract:The thesis mainly introduces the experimental application of nail-shaped cement-soil double-direction mixing pile in soft foundation treatment，and points out that: nail-shaped cement-soil double-direction mixing pile is a kind of new，better and advanced foundation treatment method in reinforcing saturated soft soil foundation; furthermore，it has a lot of advantages including simple construction，short construction duration and small vibration and so on; in addition，it belongs to patented technology.

Key words:nail-shaped，mixing pile，compressive strength，bearing capacity

作者简介:彭靓(1981-)，男，工程师

收稿日期:2015-11-23

文章编号:1009-6825( 2016) 04-0077-02

中图分类号:TU472

文献标识码:A