砼芯水泥土搅拌桩在深厚软土处理中的应用研究

1、主要内容 RY-DB3RY-DB3标标为什么要采用砼芯水泥土搅拌桩？ RY-DB3RY-DB3标标砼芯水泥土搅拌桩复合地基设计方案 RY-DB3RY-DB3标砼芯水泥土搅拌桩科研具体内容标砼芯水泥土搅拌桩科研具体内容 RY-DB3RY-DB3标标砼芯水泥土搅拌桩科研实施方案 一一.为什么要采用砼芯水泥土搅拌桩？为什么要采用砼芯水泥土搅拌桩？ 1.1.土体物理力学性质差土体物理力学性质差 2.2.砼芯水泥土搅拌桩的优点砼芯水泥土搅拌桩的优点 1.土体物理力学性质差 RY-DB3RY-DB3标标K9+250.2K9+250.2666.0666.0，位，位 于小营蒋和中桥，分布流塑粉质粘于小营蒋和中

2、桥，分布流塑粉质粘 土、流塑淤泥质粘土以及软塑粘土土、流塑淤泥质粘土以及软塑粘土 。 埋深：埋深：3m3m 层厚：层厚：16.8m16.8m 承载力：承载力：7070110kPa110kPa 快剪粘聚力：快剪粘聚力：14kPa14kPa 内摩擦角：内摩擦角：0.90.9 孔隙比：孔隙比：1.351.35 含水量：含水量：48.448.4。 软土层厚度较厚，物理力学指软土层厚度较厚，物理力学指 标性质较差，属于软土地基，需进标性质较差，属于软土地基，需进 行处理才能满足设计要求。行处理才能满足设计要求。 AZK27 9.30 1.60(7.70) 3.20(6.10) 4.70(4.60) 7.

3、50(1.80) 14.30(-5.00) 21.50(-12.20) 25.50(-16.20) 27.50(-18.20) 31.20(-21.90) 33.20(-23.90) 34.90(-25.60) z 39.20(-29.90) 41.10(-31.80) f 50.05(-40.75) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 R1 18 19 R2 R3 R4 R5 R6 N=10 N=5 N=4 N=3 N=3 N=4 N=6 N=7 N=19 N=13 N=20 N=30 N=15 N=57 N=51 N=62 N=68 N=50

4、 6.40 1.土体物理力学性质差 工点名称：钻孔编号： (kPa) 时 代 成 因 层 号 层 底 深 度 (m) 分 层 厚 度 (m) 层 底 标 高 (m) 柱状剖面 工 程 地 质 描 述 (颜色、粒度、矿物组成、风化程度 结构、湿度、状态、密度.) 岩土 样 编号 重击数 N63.5 标贯击数 N f ao q 施钻日期： ik 承载 力基 许值 本容 准值 力标 摩阻 峨眉河小桥AZK27 里程：K9+340孔口标高:9.30m地下水位：2.90m 2008年12月21日2008年12月23日 1:150 Qme 4 1.601.60 7.70 素填土：灰黄色，湿，中密，主要成分

5、为 粉质粘土，含树木根系。 Qal+pl 4 3.201.60 6.1012035 粘土：灰黄色，湿，可塑，含铁锰质结核 及其浸染，杂蓝灰色条纹。 Qal+pl 4 4.701.50 4.6012035 粉质粘土：灰色，湿，可塑。 Qal+pl 4 7.502.80 1.809025 粉质粘土：灰色，湿，流塑，混粉土，含 云母碎片。 Qal+pl 4 14.30 6.80 -5.007020 淤泥质粘土：灰色，湿，流塑，含腐殖质 和泥质结核，粒径。 Qal+pl 4 21.50 7.20 -12.2011035 粘土：灰色，湿，软塑，含腐殖质。 Qal+pl 3 25.50 4.00 -16.

6、2026060 粉质粘土：灰色，湿，可塑，土质均匀。 Qal+pl 3 27.50 2.00 -18.2028065 粉质粘土：灰色，湿，可塑，含铁锰质斑 点，局部见钙质结核，粒径 。 Qal+pl 3 31.20 3.70 -21.9020050 粉质粘土：灰黄色，湿，可塑，含铁锰质 斑点。 1 1.952.15 2 3.503.70 3 4.955.15 4 6.907.10 5 8.208.40 6 10.6510.85 7 12.1512.35 8 14.6014.80 9 16.6016.80 10 18.6018.80 11 21.1521.35 12 22.1522.35 13

7、24.2524.45 14 26.1526.35 15 28.1528.35 16 30.6030.80 N=10 2.352.65 N=5 3.904.20 N=4 5.355.65 N=3 8.608.90 N=3 12.5512.85 N=4 20.5520.85 N=6 22.5522.85 N=7 24.5524.85 N=19 26.5526.85 N=13 28.5528.85 第1页 共2页 2. 2. 砼芯水泥土搅拌桩的优点砼芯水泥土搅拌桩的优点 软土软土 芯桩 水泥土搅拌桩 桩身结构图桩身结构图 以高弹模的混凝土预制桩以高弹模的混凝土预制桩 作为受力核心作为受力核心 以大表

8、面积的水泥土搅拌桩以大表面积的水泥土搅拌桩 提供摩擦力提供摩擦力 中间强度高中间强度高, ,四周强度逐渐降低四周强度逐渐降低 桩身结构合理桩身结构合理 提高承载力、减小沉降、降低造价 已获得2项相关专利技术 宁常高速公路砼芯桩与湿喷桩单桩承载力对比宁常高速公路砼芯桩与湿喷桩单桩承载力对比 *沉降为极限荷载时对应沉降 桩型桩号 全桩长 /m 砼芯长 /m 砼芯截面 /mm2 外芯直径 /mm 极限承载力 /kN 沉降 */mm 砼芯桩 试219.513.02002005008009.78 试419.513.02002005006008.65 试619.513.020020050070011.74

9、 湿喷桩 21-1820.350019034.66 3-3420.350019029.85 9-2814.150019025.50 19-3812.650019017.48 宁常高速公路砼芯桩与湿喷桩复合地基承载力对比 类型 压板面 积 置换率 所含桩情况 外芯直 径 /mm 承载力 特征值 /kPa 沉降 */mm 含桩号 桩长 /m 砼芯 长/m 砼芯截面 /mm2 砼芯桩 2.000.0976试119.513.02002005002503.44 2.000.0976试319.513.02002005002754.80 2.000.0976试519.52002005002501.92 湿喷

10、桩 1.250.15702-1120.35001204.02 1.250.15703-3620.35001204.48 1.490.13179-3014.15001205.38 1.490.131718-4014.15001203.93 *沉降为承载力特征值对应沉降 二二.砼芯水泥土搅拌桩设计砼芯水泥土搅拌桩设计 桩型：砼芯水泥土搅拌桩桩型：砼芯水泥土搅拌桩 处理段落：处理段落： K9+250.2K9+350.2 K9+250.2K9+350.2 K9+380.4K9+666.0 K9+380.4K9+666.0 桩径：500mm 桩长：19.021.0m 布置形式：梅花型 预制混凝土方桩 长

11、度：9m，分两节，下节5m，上 节4m 截面尺寸：200mm200mm 胶结方式：硫磺胶泥胶接 强度：C30 主筋：12mm 二二.砼芯水泥土搅拌桩设计砼芯水泥土搅拌桩设计 砼芯桩复合地基方案立面图 二二.砼芯水泥土搅拌桩设计砼芯水泥土搅拌桩设计 砼芯桩复合地基方案平面示意图 二二.砼芯水泥土搅拌桩设计砼芯水泥土搅拌桩设计 910 2 12 1 1 1 200560402400 310600 40560200 4000 560200300100 4 4 6 6 4 4 340 50 401003003400 5000 3 砼芯桩内芯配筋大样图 二二.砼芯水泥土搅拌桩设计砼芯水泥土搅拌桩设计 起

12、讫桩号处理段落 处理长 度/m 处理宽 度/m 桩间距 /m 处理桩 长/m 内芯长 /m 桩数 总内芯 长/m 总桩长/m K9+250.2K9+270.2过渡段二20.049.81.91.919.09.033129796289 K9+270.2K9+300.2过渡段一30.048.51.71.719.59.0570513011115 K9+300.2K9+350.2桥头50.049.21.51.519.59.013731235726773.5 K9+380.4K9+430.4桥头50.049.81.51.520.09.014411296928820 K9+430.4K9+460.4过渡段一

13、30.049.61.71.720.09.0590531011800 K9+460.4K9+480.4过渡段二20.049.31.91.920.09.033129796620 K9+480.4K9+666.0一般路段185.648.81.91.921.09.029072616361047 合计/385.6/754367887152464.5 砼芯水泥土搅拌桩复合地基设计统计表 三三.科研内容科研内容 软土特性试验 芯、外壳和土间的应 力比及荷载分布规律 复合地基沉降 计算方法 施工工艺和检测中的 关键技术 复合地基荷载传 递和变形模拟 现场取样和原位试验现场取样和原位试验 施工工艺与检 测方法

14、沉降计算方法 荷载传递与变形 模拟 室内试验 现场取样与试验 四四.科研实施科研实施 施工设备施工设备专用机械专用机械 侧视图 正视图 施工设备施工设备 钢筋应力计钢筋应力计 钢筋应力计位置分布图 v 采用振弦式钢筋计； v 按土层埋设，一个截面布置两个，每层土 四个，厚度较厚土层中间加布一个截面； v 和钢筋串联布置； v 接口直径同主筋相同为12mm 钻孔取样钻孔取样 v 取样组数6组，施工前3组，施工后6组； v 钻孔深度单孔20m，总计180m； v 采用水压式固定活塞薄壁取土器； v 土样质量等级为I级； v 钻孔过程中宜采用泥浆护壁； v 下放取土器前应清孔、清除扰动土； v 宜采

15、用快速静力连续压入法； v 试样封闭保存，防湿、防冻、防晒。 水压式固定活塞取土器 1-可动活塞；2-固定活塞；3-活塞杆；4- 压力缸；5-竖向导管；6-取样管；7-衬管； 8-取样管刃靴 静力触探静力触探 v 共6组试验，施工前3组，施工后6组； v 触探深度单孔20m，总计180m； v 备用探杆总长度要大于测试孔深2.0m； v 探头应均速垂直压入土中，贯入速率1.2m/min； v 探头应进行归零检查。 静载试验静载试验 v 测试砼芯桩承载力和变形关系； v 静载试验3组，选取在过渡段路段，桩间距1.7m； v 承压板下埋设土压力计、孔隙水压力计、钢筋应力计，测试水压 力变化情况，桩

16、身应力变化情况以及土压力变化情况； v 砼芯桩施工结束28天后方能进行静载试验 v 上部堆载960kN，载荷板面积2.0m2； 土压力盒土压力盒 土压力盒布置图 孔隙水压力计孔隙水压力计 分层沉降观测分层沉降观测 v 分层沉降观测共9组，钻孔深度320m； v 3个断面，路基左右两侧以及路基中心线各埋设一根30m的沉降管； v 顶部15m范围内每3m布置一个沉降磁环，底部15m范围内每5m布置 一个沉降磁环。 v 为防止淤泥，沉降导管打入深度建议到35m。 水平位移观测水平位移观测 v 共六组，3个断面，每个断面左右各布置一根20m的测斜管，为防止 淤泥淤积，建议打设至25m； v 测斜管周围

17、用砂填实，上部用带螺丝的盖子保护； Y-方向 Y+方向 X-方向 X+方向 准 原 总位移 电缆 位移Lsin 测读间距 测头 导槽 钻孔 回填 导管 导轮 测斜仪工作原理示意图 线 测读设备 沉降观测沉降观测 v 长期观测路基沉降与稳定； v 沉降标布置按断面形式布置，分左、中、右。中为路线中心右侧 1.30m处；左、右为左右土路肩外向内0.5m处； v 沉降标由底板、金属测管和保护套管三部分组成； v 地面水准点每200m一个，水准点长期保存，埋设混凝土水准标石； v 采用S1水准仪进行二等水准测量。 工作量统计工作量统计 试验内容试验方法 试验 组数 工作量统计 钻孔深度孔压计土压力盒钢

18、筋计测斜管沉降磁环沉降导管 软土测试 工前取样360 工后取样6120 工前触探360 工后触探6120 荷载传递静载试验360151254 路基沉降 及长期稳 定 分层沉降932072320 水平位移6150150 长期固结 沉降特性 桩土应力比31254 孔隙水压力39021 合计800362410815072320 进度计划安排进度计划安排 类别项目入场时间周期备注 砼芯桩施工 预制小方桩2010.11.0860天 现场施工2010.11.1575天 软土试验 施工前钻孔取样2010.11.122天 施工后钻孔取样2011.01.103天 施工前静力触探2010.11.122天 施工后静力触探2011.01.103天 承载力及荷载传递机 理 复合地基静载试验2010.01.089天三组 路基沉降及荷载传递 规律测试 分层沉降观测6个月？路堤填土完成 水平位移观测6个月？路堤填土完成 沉降观测2年长期观测 长期固结沉降特性观 测 桩土应力比6个月？ 孔隙水压力观测6个月？ 一一.为什么要采用砼芯水泥土搅拌桩？为什么要采用砼芯水泥土搅拌桩？ 1.1.土体物理力学性质差土体物理力学性质差 2.2.砼芯水泥土搅拌桩的优点砼芯水泥土搅拌桩的优点 二二.砼芯水泥土搅拌桩设计砼芯水泥土搅拌桩设计 砼芯桩复合地基方案立面图 钢筋应力计钢筋应力计 钢筋应力计位置分布