淤泥质软土水泥固化特性室内试验研究

周洺汉，冉航源

(贵州路桥集团，贵州 贵阳 510000)



淤泥质软土水泥固化特性室内试验研究

周洺汉，冉航源

(贵州路桥集团，贵州 贵阳 510000)

为提高高速公路软土地基承载力，解决高压旋喷技术中淤泥质软土固化的最佳水泥掺量的问题，利用室内试验的方法，对不同水泥掺量下淤泥质软土强度及刚度随时间变化的特性展开研究。结果表明：水泥掺量为2.5%时，软土强度略有降低；当水泥掺量达到15%时，无侧限抗压强度及不排水抗剪强度增长了40多倍，杨氏模量E增长了250多倍；养护龄期为14 d时，强度完成了21 d龄期的80%左右。为高压旋喷加固淤泥质土提供试验及理论依据，并可作为类似工程的参考。

淤泥质软土；水泥固化；室内试验；强度；刚度

1 引 言

高速公路路基沉降变形控制是确保行车舒适、平顺的前提条件，而软土地基沉降控制是工程建设面临的主要难题之一。随着高速公路建设在我国的大规模展开，催生了大量的地基处理措施类型，例如高压旋喷桩等。作为软土地基常用的加固措施，高压旋喷桩主要是利用水泥浆液喷射劈入淤泥质土中形成水泥土，以提高地基土的抗剪强度，从而达到提高软土地基承载力，减少后期固结沉降的目的。但在目前，淤泥质软土强度值随时间及水泥掺入量的变化关系尚不是很明确。基于此，本文利用室内试验的方法，研究混合水泥的淤泥质软土无侧限抗压、不排水抗剪强度及抗变形能力随水泥掺量之间的关系，从而为高压旋喷注浆加固淤泥质土提供试验及理论依据，并确定最佳的水泥掺量，为类似工程提供参考。

2 试验简介

试验设定在淤泥质软土中分别掺入7组不同的水泥掺量，分别为0.0%、2.5%、5%、7.5%、10%、12.5%及15%，并对该7组试件0 d、14 d、21 d的各项工程特性指标进行测定，从而通过试验数据分析淤泥质软土水泥固化后无侧限抗压强度、不排水抗剪强度、抵抗变形能力3项指标与水泥掺量之间的关系，寻求满足经济及技术需求的最佳方案。

表1 原状土与试验土物理特性指标

3 试验结果及分析

通过对上述7组试件的无侧限抗压强度测定，对比分析固化后淤泥质土的强度—水泥掺量—时间的关系。试验数据见表2。

表2 水泥固化淤泥土强度—水泥掺量—时间关系

序号抗压强度/kPa土体抗剪强度/kPa杨氏模量E/kPa0d14d21d0d14d21d0d14d21d130.0030.0030.0015.0015.0015.00599.98599.98599.9828.8331.3949.054.4115.7024.53630.6415696.0012262.50315.7082.40175.607.8541.2087.801569.6013734.0014633.25433.35295.28346.2916.68107.64173.153335.4036910.1357715.50540.22382.59474.8021.11141.30237.405027.6363765.0079134.00645.13440.47689.6422.56220.23344.824512.6073411.5086205.38740.22967.271217.4220.11483.63608.714022.10120908.25152177.63

图1 抗剪强度增长对比

图2 无侧限抗压强度增长对比

图3 不同水泥掺量杨氏模量E增长对比

从图1～图3中可见：

在时间上，随着龄期的增长，经水泥固化后的淤泥质土的无侧限抗压强度、不排水抗剪强度及杨氏模量E均得到了明显的增长，其前14 d龄期内强度增长快，完成了21 d龄期强度值的80%左右，14～21 d强度增长值占总增长值的20%左右。

随着水泥掺量的不断变化，淤泥质软土强度增长情况差异较大。掺量为2.5%时，即在初始加入水泥时，对原土产生了较大扰动，且又因水泥掺量少，且初期强度发展慢，故致使其强度低于原土强度，可以明显看出软土的触变性；随着水泥掺量的增加，其强度增长的速率也越来越快。当水泥掺量达到15%时，其相对于原土，其无侧限抗压强度及不排水抗剪强度增长了40多倍，其杨氏模量E增长了250多倍，表明水泥对淤泥质软土强度及刚度的提高作用明显。

4 结 论

(1)随着龄期的增长，水泥固化淤泥质土的土体抗剪强度、无侧限抗压强度及杨氏模量E均明显增长。在前14 d龄期内增长快，完成了21 d龄期内增长值的80%左右。

(2)在相同龄期下，不同水泥掺量下的淤泥质土的土体抗剪强度、无侧限抗压强度及杨氏模E增长情况有明显差异。掺量为2.5%时几乎无增长，随着水泥掺量的增加，其增长值及增长速率越来越大，水泥掺量达到15%，其相对于原土，其无侧限抗剪强度及土体抗剪强度增长了40多倍，杨氏模量E增长了250多倍。表明水泥可有效固化淤泥质软土，提高其土体强度并提高其抵抗变形的能力。

[1] 宋连亮,陈昌彦.北京某高填方高速公路路基沉降变形规律研究[J].岩土工程技术,2013, 27(2).

[2] 韩亮.高速公路软土路基沉降变形研究[J].交通标准化,2008,(8):49-52.

[3] 杨凯旋,熊银珍,高武振.高压旋喷与化学灌浆在公路软土路基中的应用[J].南方国土资源, 2007,(8):63-65.

A dissertation on laboratory test study on the characteristics of cement solidified silt soft soil

ZHOU Ming-han,RAN Hang-yuan

(Guizhou Highway and Bridge Growp,Guiyang,Guizhou 510000,China)

To improve the bearing capacity of soft soil foundation of highway,and solve the problem of optimum cement content in high pressure spraying pile reinforce soft soil.Using the method of laboratory tests,study on the time-varying characteristics of silt soft soil strength and stiffness under different cement content.The results showed that: cement content is 2.5%, the soft soil strength decreases slightly;when the cement content?reached?15%, the unconfined compressive strength and undrained shear strength increased by 40 times, the Young's modulus E increased by 250 times;curing period increased 14 days, about 80% strength completed. To provide experimental and theoretical basis for the high pressure jet grouting to reinforce the silty soil, and can be used as reference for the similar projects.

silt soft soil；cement solidification；laboratory test；strength；stiffness

2016-08-05

周洺汉(1990-)，男，贵州纳雍人，硕士，从事道路与铁道方向研究。

U416.1+66

C

1008-3383(2017)05-0014-02