水泥土外加剂工程应用

1、目 录 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc234334926 目 录 PAGEREF _Toc234334926 h 4 HYPERLINK l _Toc234334927 第五章 水泥土外加剂工程应用 PAGEREF _Toc234334927 h 5 HYPERLINK l _Toc234334928 5.1 概述 PAGEREF _Toc234334928 h 5 HYPERLINK l _Toc234334929 5.2水泥土外加剂在苏州西北绕城高速公路上的应用研究 PAGEREF _Toc234334929 h 5 HYPERLINK l _Toc234

2、334930 5.3 水泥土外加剂在镇溧高速公路应用研究 PAGEREF _Toc234334930 h 16 HYPERLINK l _Toc234334931 部位 PAGEREF _Toc234334931 h 24 HYPERLINK l _Toc234334932 上部计分标准 PAGEREF _Toc234334932 h 24 HYPERLINK l _Toc234334933 5.4水泥土外加剂的费用分析 PAGEREF _Toc234334933 h 29 HYPERLINK l _Toc234334934 5.5 小结 PAGEREF _Toc234334934 h 31第

3、五章 水泥土外加剂工程应用5.1 概述根据课题进展情况，课题组在总结前期研究工作成果基础上，结合省内在建高速公路（苏州绕城高速公路、镇溧高速公路等）软基处治情况，进行水泥土外加剂的应用研究，研究内容主要包括成品外加剂水泥土室内试验研究、水泥土现场应用研究及检测（主要包括无损检测、钻芯取样等试验）。5.2水泥土外加剂在苏州西北绕城高速公路上的应用研究/刘博用苏州绕城高速公路西北段是苏州市域公路网规划中“一纵三横、一环五射”骨架公路网中的环路一部分。连接沪宁高速公路和苏嘉杭高速公路，向西连接绕城公路西南段，向东连接绕城公路东北段以及苏州至太仓高速公路。项目位于苏州相城区，主线全长24.52公里，双

4、向四车道，路基宽度34.5m，计算行车速度为100km/h，2002年11月28日开工建设，该高速公路由江苏省交通规划设计院设计，路基部分分四个施工标段施工。该项目地层区划按“华东地区区划地层表”属江南地层区修水钱塘江分区中的苏州长兴小区。区内大部分为第四系覆盖，仅苏州西部山地基岩出露于地表。区内湖泊密布，河网交错，地下水位0.52.0m，地势低平，地面高程一般为23m，河塘水位高，地表潮湿，项目所处区域软土分布极为广泛，设计中地基处理采用了粉喷桩、湿喷桩等复合地基处理方法，塑料排水板+砂垫层、碎石垫层+土工隔栅、石屑垫层、砂垫层等排水固结以及加载预压等地基处理方法，所有处理方法中以水泥浆深层

5、搅拌法为主。根据苏州市高速公路指挥部安排，试验路段位于苏州市相城区境内，路段通过区域河浜湖塘密布，软基处理方式以水泥土搅拌桩为主。试验路段位于K21+030K21+080，该段属于H3标，由公路一局苏州分公司施工，位于济民塘特大桥过渡段，地质钻探结果如表5-1所示，可见该段软土具有较高的含水量以及天然孔隙比，必须对其进行处理，以保证上部路基的稳定性，现场情况如图5-1所示。图5-1 苏州西绕城试验现场课题组采用淤泥质土类水泥土外加剂对取之于工地现场的淤泥质粘土、亚粘土进行了室内试验研究，由于时间关系，室内主要进行了7天、28天的水泥土无侧限抗压强度试验，在现场试验完成后第15天对水泥土桩体进行

6、了钻芯取样，送回试验室养生后进行无侧限抗压强度试验，并对掺加外加剂及不掺外加剂的水泥土采用瑞雷波进行了测试。 试验路段地质资料 表5-1基 本 物 理 状 态塑 性 试 验抗 剪 强 度土层编号层底深度(m)地质时代岩性描述土层分类名称天然含水量湿密度0g/cm3干密度dg/cm3土粒比重Gs天然孔隙比饱和度Sr液限含水量L塑限含水量p塑性指数Ip液性指数IL直剪快剪直剪固快三轴快剪内聚力cqkPa内摩擦角q度内聚力cgkPa内摩擦角g度内聚力cuukPa内擦uu度1-23.95Q4灰色，流塑，中偏高压缩性，夹腐植物亚粘土34.31.881.402.710.9429933.520.013.41

7、.06187.194.21-25.95Q4灰色，流塑，中偏高压缩性淤泥质亚粘土40.21.791.282.711.1239735.720.715.01.30176.8197.91-2a7.95Q4灰色，软塑，中偏低压缩性，混粉砂亚粘土33.41.861.392.710.9449633.920.313.60.962716.01-211.55Q4灰色，流塑，高压缩性淤泥质亚粘土43.21.761.232.711.2059736.321.015.31.45166.91-412.95Q4灰色，中偏低压缩性，湿，稍密亚砂土27.42.700.738991-415.65Q4灰色，软塑，中等压缩性，混粉砂亚

8、粘土30.81.921.472.710.8469933.220.812.40.813614.21-520.05Q4灰色，流塑，高压缩性，混粉砂亚粘土34.81.851.372.710.9759734.320.413.91.032117.0323.65Q3灰色，可塑，中等压缩性，夹粉砂亚粘土27.31.951.532.710.7749630.419.211.30.693313.43614.53-227.65Q3灰色，饱和，稍密粉砂23.92.663-229.85Q3灰色，软塑，中等压缩性，夹粉砂亚粘土31.21.881.432.710.8919532.020.111.90.932814.15.2

9、.1 室内试验从试验路段分别取表面以下03.95m、3.954.95m范围内亚粘土（简称A类土）、淤泥质亚粘土（以下简称B类土），获取后用塑料材料封住防止水分蒸发，试验前应将土搅拌均匀。根据前一阶段室内试验研究成果，配备淤泥质土类水泥土成品外加剂，进行室内试验，室内试验主要内容为对掺加外加剂与不掺加外加剂的水泥土，进行两龄期（7d、28d）无侧限抗压强度试验。试验中水泥掺量取设计用量（55kg/m），根据桩体直径为50cm，土体密度为1.88（A类土）、1.79（B类土）g/cm3，推算得出水泥掺入比分别为14.9%、15.6%，外加剂掺量为水泥用量的6%，共四组室内试验结果如表5-2所示。

10、苏州西绕城水泥土室内试验 表5-2土质水泥掺入比（%）外加剂掺入量（占水泥用量%）7d抗压强度（MPa）28d抗压强度（MPa）各试块平均各试块平均A类土14.90.01.091.111.841.841.221.931.011.746.01.601.642.712.551.782.691.542.26B类土15.60.00.760.671.751.660.601.450.651.786.00.861.042.182.171.072.411.181.94由表5-2可知，外加剂的掺入使水泥土的早期强度均得到较大的提高，两种水泥土7天龄期提高达45以上，28天龄期强度提高均超过30，可见外加剂的掺入

11、极大地改善了水泥土的强度。5.2.2 钻芯试验结果课题组于2003年8月份，对试验路段掺加外加剂与不掺外加剂的水泥土桩体进行了钻芯（取芯现场照片见图5-2），随机钻取了不掺外加剂的1420排桩12根，掺外加剂2140排桩中的12根，每根桩在四个不同深度范围内（1.02.5、3.04.5、6.07.5、9.010.5m）获取芯样，并将钻取的芯样带回实验室，在标准养护条件下养生，分别测试龄期为28天、90天（从施工当日起算）的芯样强度。试验结果如表5-3所示。图5-2 钻芯现场 钻芯强度试验结果 表5-3龄期（d）深度（m）不掺外加剂水泥土桩体无侧限抗压（MPa）掺外加剂水泥土桩体无侧限抗压（MP

12、a）强度增长率123平均123平均281.02.50.711.140.590.810.981.291.151.1440.23.04.50.981.691.431.371.671.721.971.7930.76.07.51.241.351.131.241.781.651.461.6331.59.010.51.651.460.951.352.031.681.741.8234.2901.02.51.261.592.561.801.892.312.452.2222.93.04.52.141.982.642.252.433.202.202.6115.86.07.51.692.542.042.092.35

13、3.092.182.5421.59.010.51.852.142.072.022.162.472.682.4420.6由上表可知，在该试点工程中，28天龄期掺外加剂水泥土比不掺外加剂水泥土无侧限强度提高30%以上，90天龄期强度提高亦达20%。5.2.3 无损检测及沉降观测1. 无损检测瑞雷波测试采用江苏省交通科学研究院SWS-1A型多功能面波仪，如图5-3所示。12道检波器接收，如图5-4所示，道间距1m，偏移距12m，检波器频率为10Hz，每道采样数1024个，32 bit定点，采样间隔0.5ms，直线等距排列，以锤击为震源单边激发。图5-3 SWS-1A型多功能面波仪及现场x0dx O1

14、 S1 S1 S10 S11 S12图5-4 O1为激发点，S1S12为接收点根据预先设定，课题组对未施工部分软土地基（K21+008）以及未掺加外加剂（K21+018）、掺加外加剂（K21+048）排桩采用瑞雷波进行了测试。测试结果如下：（1）未施工部分软土地基（K21+008）瑞雷波频散曲线（2）未掺加外加剂部分（K21+018）瑞雷波频散曲线（3）掺加外加剂（K21+048）瑞雷波频散曲线在工程勘察中，一般土层的泊松比为0.45到0.49，则面波速度约为横波速度的0.95倍。由上述三图分析可知，影响横波速度的主要因素是介质的密度及弹性力学参数，因此，瑞雷波的波速同样与介质的密度及弹性力学

15、参数紧密相关。水泥土搅拌桩处理软土地基，地基土中的压缩比减小，承载力、波速随介质密度增大而增加，面波速度的高低，直接反映了水泥土搅拌桩处理复合地基承载力的大小。处理前后面波速度的变化，即反映了岩土力学性质的变化，因此，可直接用测量面波速度的方法检测处理效果。从频散曲线可以看出：1） 未处理路段波速小于80m/s；2） 水泥土搅拌桩处理路段复合地基波速约为140m/s；3） 添加外加剂水泥土搅拌桩复合地基波速约为160m/s，比未添加外加剂水泥土搅拌桩复合地基的波速提高了约14.3%，桩体已具有相对较高的早期强度。2. 沉降监测结果为了解外加剂掺入后对路基沉降的影响，课题组于8月15日对不掺外加

16、剂的k21+20处（A断面）埋设了沉降管及掺有外加剂的k21+55（B断面），分别埋设了一组深层沉降观测孔，共六个沉降测点，沉降管布置如图5-5所示，进行沉降监测。图5-5 深层沉降观测孔孔位布置示意图（m）课题组对两断面（六测点沉降量），进行了跟踪观测，两不同断面加载过程见表5-4所示，A、B断面沉降时间曲线分别如图5-6、5-7所示。 两断面加载情况 表5-4A断面（K21+20不掺外加剂）B断面（K21+55掺外加剂）加载日期（年 月 日）填土高度（ m ）加载日期（年 月 日）填土高度（ m ）000.20.20.40.70.40.70.790.931.061.161.721.651.

17、921.872.302.182.302.182.302.182.302.18图5-6 不掺外加剂A断面3点时间沉降曲线累计沉降（cm）(d)图5-7 掺外加剂B断面3点时间沉降曲线累计沉降（cm）(d)由不掺外加剂及掺外加剂水泥土复合地基沉降观测结果（图5-6、图5-7），对比分析可以得出，掺加外加剂后复合地基沉降，得到明显抑制，复合地基早期沉降减少达25%，后期沉降减少达15%。5.2.4 淤泥质土类水泥土外加剂效用分析通过对苏州绕城高速公路（西北段）的工程实践，表明淤泥质土类水泥土外加剂的掺加明显改善了水泥土力学及复合地基物理力学性能，早期强度提高达30%，水泥土终期强度提高达20%，表明

18、该外加剂对水泥土起到早强、增强的作用。同时，瑞雷波测试及沉降监测结果表明，外加剂的掺入改善了水泥土复合地基物理力学性能。5.3 水泥土外加剂在镇溧高速公路应用研究镇江至溧阳是上海至洛阳国家重点公路的重要组成部分，也是我省高速公路“四纵四横四联”主骨架的重要组成部分，是联系苏南各主要高速公路的重要纽带。镇溧高速公路起自润扬长江公路大桥南接线与沪宁高速公路交叉的丹徒枢纽，经镇江丹徒、常州金坛，止于常州溧阳，接在建的宁杭高速公路，全线采用六车道高速公路标准（近期预留两个车道），全长约66公里，总投资约26.7亿元，计划工期为四年。镇江至溧阳高速公路项目的实施，弥补了苏南腹地自沪宁高速至宁杭高速之间广

19、阔地带中，无南北向高速干线公路的空白；增强了润扬大桥、宁杭高速公路等过江通道和出省通道的运行能力；开辟了加快苏南向苏中、苏北辐射的新通道；进一步完善了我省高速公路网络，全面实现苏南陆域地区所有县（市）都有高速公路；有利于加强沿线地区与沿江基础产业带和沪宁沿线高新技术产业密集带的交通联系，优化投资环境，激发旅游潜能，加速经济交流，提升苏南整体发展水平，加快沿江开发和苏中、苏北崛起进程，同时为江苏向邻省辐射“长三角效应”构筑了必要的交通基础。镇溧高速公路所经区域地质条件复杂，河网密布，软基处理的好坏直接影响镇溧高速公路的建设质量。室内试验1、外加剂早期性能分析镇溧高速公路ZL-ZJ3合同段全长7.

20、9km，水泥深层搅拌桩软基处理高达110万多延米工作量，分部在近4km路线长度范围内，地质状况属堆积阶地和冲湖积平原工程地质区，其中冲湖积平原区浅表层广泛分布1-2层软土，断续分布1-2a层软弱土层，局部分布1-2c松散稍密中密状态亚砂土，分布特征明显受古河、湖床的控制，同时受近现代人工开挖养殖、交替还田等因素影响，呈断续分布，厚度变化大，路幅范围内横向变化大。尤其是横塘湖至幸福河段的K17+730K17+780处，软土夹腐植物层，土质极差，局部地段为淤泥质亚粘土，并分布泥炭土，天然含水量一般3062%，局部范围含水量高达176%，具有膨胀性，地质状况极为复杂，本段共2300余根桩，处理平均宽

21、度61m，设计桩长在1015.5m之间，非常适合含外加剂水泥土搅拌桩的处理深度，在该处理深度内，添加外加剂后水泥土搅拌桩的成桩质量改善较为明显，故选择该段作为试验段，室内试验方案见第四章表4-2，无侧限抗压强度试验结果见表5-5，不同水泥含量下有无外加剂的水泥土强度对比分别见图5-8和图5-9。 不同水泥含量下水泥土无侧限抗压强度对比试验 表5-5桩 号（取土深度）设计类型水灰比水泥（南京海螺牌325水泥）用量是否使用外加剂龄期及强度增长率（%）7天强度增长率28天强度增长率186天强度增长率K21+824(-3-13m)湿喷桩0.5033.3 (kg/m)使用0.7620.61.1146.1

22、1.9818.1未使用0.630.761.8240(kg/m)使用0.9126.41.2839.12.15未使用0.720.9250(kg/m)使用1.3248.32.1463.42.44未使用0.891.3155(kg/m)使用1.3825.52.2430.23.81未使用1.101.7260(kg/m)使用1.89402.6422.74.44未使用1.352.1566.7(kg/m)使用1.9017.32.3918.95.9491.6未使用1.622.013.10注：强度增长率为同水泥含量同龄期含外加剂水泥土强度与不含外加剂水泥土强度比较结果图5-8 不同水泥含量下有无外加剂水泥土7天龄期

23、强度对比图图5-9 不同水泥含量下有无外加剂水泥土28天龄期强度对比图由表5-5和以上两图可知，外加剂有利于水泥土强度的早期增长，7天和28天龄期时、在相同水泥含量下，掺加外加剂水泥土的无侧限抗压强度比不掺外加剂时最高可分别提高48.3%和63.4%。掺加外加剂可适当减少水泥用量，掺加外加剂、水泥用量为40kg/m时7天龄期的水泥土无侧限抗压强度已经超过了相同龄期下，不掺加外加剂、水泥含量为50kg/m的强度，50kg/m的水泥土无侧限抗压强度也接近了相同龄期下，不掺加外加剂、水泥含量为60kg/m的纯水泥土的无侧限抗压强度，28天龄期时，掺加外加剂、水泥用量为40kg/m和50kg/m时水泥

24、土无侧限抗压强度也已分别接近相同龄期下，不掺加外加剂、水泥含量为50kg/m和60kg/m的水泥土的强度，而该龄期下掺加外加剂、水泥用量为55kg/m的水泥土强度已经超过同龄期下不含外加剂、水泥含量为66.7kg/m的水泥土的强度。由此可见，水泥土外加剂可以明显提高早期水泥土无侧限抗压强度，同等强度下，使用外加剂可以节省16%20%的水泥，每延米桩可以减少10kg左右的用量，节约量较为可观；另一方面，外加剂对提高水泥土的早期强度效果显著，尤其是含外加剂， 33.3、40、50kg/m三种水泥含量下7天龄期的水泥土强度已经接近或者超过相同水泥含量、不含外加剂的28天龄期的水泥土强度，因此可见，外

25、加剂可以明显提高水泥土的早期强度。2、外加剂长期性能分析 对于外加剂，通常只是起到早强作用，对于提高水泥土的远期强度作用较少，当龄期大于90天时，外加剂对水泥土强度的贡献相对较少甚至可以忽略，为了对开发的水泥土外加剂长期性能进行研究，课题组依托镇溧高速公路，进行了不同水泥含量外加剂长期（龄期大于90天）性能试验，同时在试验中进行了最低水泥含量（33.3kg/m）和最高水泥含量（66.7kg/m）两种比例不含外加剂的室内试验进行对比，以便对课题组开发的淤泥质土类外加剂的长期性能进行验证，试验结果见图5-10。图5-10 不同水泥含量下含外加剂水泥土186天龄期强度图由图5-10可以看出，对于18

26、6天龄期的含外加剂水泥土，其总体强度仍呈明显的增长趋势，除55kg/m含量的水泥土强度几乎和28天强度相当外，其他水泥含量的水泥土强度皆比28天龄期强度明显增长，最高增长了149%（66.7kg/m含量），同龄期含外加剂比不含外加剂水泥土强度增长最高高达91.6%，这说明课题组开发的外加剂对水泥土强度远期增长的效果仍非常显著，而国内已开发外加剂对水泥土远期强度的增长影响甚微，甚至部分外加剂会对水泥土远期强度增长有一定的反作用，从水泥土强度长期性能看，课题组开发的淤泥质类水泥土外加剂与国内已开发同类水泥土外加剂相比具有明显的优势。现场试验根据室内试验结果，确定出严格的外加剂技术标准，并按照该标准

27、进行选材和配制，然后，选择典型路段进行水泥土外加剂现场试验，并对试验情况进行详细记录。本试验段自K17+300处开始，选择其中的6m左右掺加水泥土外加剂，其中水泥用量按照65kg/m的设计用量，外加剂按照水泥用量的6%计算，其余部分作为本次试验对比段，采用65kg/m的水泥用量，不掺外加剂。为充分做好现场试验，课题组于试验前数次前往高指、施工单位等，进行了多次协商与沟通，最终确定了详细的试验方案及现场配合方式，同时，为保证大剂量外加剂的配制质量，课题组制定了严格的水泥土外加剂质量技术标准（见附录2），并根据该标准对各种原材料进行了严格选择，先后与省内外23家（省内5家，省外18家）材料供应单位

28、进行了详细的调研、咨询与联系，通过对所送样品进行多方对比，最终确定了合格的供货方，选择了具备资质的单位进行了加工并进行精细包装，从而从根本上保证了外加剂质量。现场试验段施工过程中，由于现场地质情况复杂多变，掺外加剂水泥土搅拌桩的实际施工深度介于1219.5m之间，多数超过了原15.5m的最深设计深度，最深桩长达19.5m，含外加剂水泥土搅拌桩的实际施工数量为260根，现场施工时照片分别见图5-11和图5-12。图5-11 搅拌桩施工照片 图5-12 含外加剂水泥浆的搅拌照片现场检测参照江苏省高速公路水泥土搅拌桩检测工作实施细则，检测工作主要分为三方面：一是现场测试（包括现场取芯和标准贯入试验）

29、，二是芯样的室内试验，三是资料整理、报告编写。本次检测按照相关技术要求，对28天左右龄期的水泥土搅拌桩进行了标贯、取芯及无侧限抗压强度试验等三个部分进行检测。为充分了解试验段含外加剂水泥土搅拌桩的成桩强度及质量并与其他水泥土搅拌桩进行对比，对于试验桩的检测进行了加密，本试验段掺加外加剂的水泥土搅拌桩共260根，实际检测24根桩，取芯及标贯试验接近10%，远高于省高指要求的7的检测标准。对所取芯样在进行室内无侧限抗压试验同时，还进行了超声波无损检测试验，通过拟合超声波波速与水泥土无侧限抗压强度之间的关系来进行水泥土搅拌桩的无损检测试验。由于试验桩强度较高，极大地增加了标贯试验的难度，与普通水泥土

30、搅拌桩相比，检测速度降低了一半以上，尽管取芯机无需移动较大距离，但是每天也仅能检测23根桩，严重制约了检测速度，在保证对试验桩进行全面了解和把握的同时，也大大增加了检测费用，表5-6为试验段现场检测工作量统计表图5-13和图5-14分别为检测时的照片。 试验段现场检测工作量统计表 表5-6施工标段抽检桩数（根）钻孔总进尺（m）标准贯入试验（次）取样数（个）试验段24374.77660541 图5-13 现场取芯及标贯试验 图5-14所取芯样图片检测结果分析1、标贯试验结果分析现场标贯试验结果显示，绝大部分搅拌桩的标贯击数达到甚至远远超过了优良桩的检测标准，以57-10号桩为例，本桩实际施工长度

31、18.1m，除5.655.95m处的标贯击实次数为22次，超过优良桩规定的击实次数外，其余部分的标贯击实次数皆超过50次，远远高于普通水泥土搅拌桩的标贯击数，超出优良桩规定的标贯数倍，检测结果见表5-7。 综合质量评分表 表5-7序号里程桩号桩排号施工桩长（m）实测桩长（m）龄期（天）综合质量评定综合质量等级上部下部综合1K17+730K17+78057-4#16.716.73184.198.991.5优2K17+730K17+78057-10#18.118.139100100100优3K17+730K17+78057-15#15.115.142100100100优4K17+730K17+78

32、057-18#13.113.14310093.496.7优5K17+730K17+78058-11#17.917.941100100100优6K17+730K17+78058-16#15.815.841100100100优7K17+730K17+78058-19#12.112.13987.186.386.7良8K17+730K17+78059-6#17.517.534100100100优9K17+730K17+78059-8#19.519.53492.099.292.1优10K17+730K17+78059-11#18.018.035100100100优11K17+730K17+78059-1

33、3#16.816.83687.593.590.5优12K17+730K17+78059-16#14.314.33710097.498.7优13K17+730K17+78059-21#12.812.838100100100优14K17+730K17+78059-24#11.911.94287.184.385.7良15K17+730K17+78060-2#15.915.927100100100优16K17+730K17+78061-14#14.014.03890.173.081.6良17K17+730K17+78062-4#16.016.03189.399.594.4优18K17+730K17+7

34、8062-8#17.517.53610089.094.5优19K17+730K17+78062-22#14.914.93490.110095.0优20K17+730K17+78062-24#14.314.33493.094.994.0优21K17+730K17+78062-26#11.111.13510097.798.9优22K17+730K17+78063-13#16.216.23410098.899.4优23K17+730K17+78063-17#12.812.83410097.398.6优24K17+730K17+78064-2#15.915.92810099.399.7优按照江苏省高速

35、公路水泥土搅拌桩检测工作实施细则，深搅桩综合得分有两种计算方式，一种是有无侧限抗压强度指标，另一种则只包含标贯及硬度和状态指标。 有无侧限抗压强度指标的计算标准为：标贯击数按70%计，无侧限抗压强度按15%计，硬度或状态描述按15%计。当缺少无侧限抗压强度的检测数据时，则不计该检测项目，按标贯击数80%、硬度或状态描述20%计算该层分数。根据各层得分，采用层厚加权平均分别得出上、下部得分。上、下部的平均值为该桩综合得分。由此可见，在搅拌桩的检测中，标贯试验是影响桩身得分和评判的主要参数，鉴于本课题对试验桩进行了远高于省高指要求的标贯检测频率，综合考虑到试验费用等因素，对试验桩桩身无侧限抗压强度

36、的检测，则按照江苏省高速公路水泥土搅拌桩检测工作实施细规定的频率进行检测。2、桩身均匀性分析对于搅拌桩，常见的问题是随着桩长的不断延伸，其桩身强度也逐渐降低，尤其当桩长超过15m时这种现象更加明显，这点从江苏省高速公路水泥土搅拌桩检测工作实施细则（表5-8）中也明确地体现了出来。比如，上部（6m以上）标贯击数20为满分，而下部（6m以下）标贯击数15即为满分100分。江苏省高速公路水泥土搅拌桩检测工作实施细则 表5-8部位硬度或状态标准贯入度无侧限抗压强度上部计分标准硬度记分击数N63.5记分强度R(28d，MPa)记分坚硬-稍硬100201000.45100硬塑7515750.2575软塑可

37、塑25-505500.0550流塑0500.050下部计分标准坚硬-稍硬100151000.45100硬塑7510750.2075软塑可塑25-504500.0350流塑0400.030典型的桩体标贯强度随桩长呈明显的降低趋势（见图5-15、图5-16），这在省高速公路水泥土搅拌桩检测工作实施细则中也体现了出来。图5-15 桩体标贯强度随深度的典型变化趋势图5-16 桩体标贯强度随深度的典型变化趋势由以上两图可以看出，普通搅拌桩桩身强度具有沿随桩身下降的趋势，在4m左右，桩身强度呈现明显的转折变化，这也是省高指规定以上部4.5m作为上部桩身的划分依据。为定量分析外加剂对搅拌桩上下部桩身的影响，

38、对所取24根试验桩及同期施工的43根对比桩，对每根桩的上、下部得分进行比较，结果见表5-9。 试验与对比桩上下部得分对比表 表5-9范围得分桩长（m）满分上部高于底部上部低于底部最长最短平均试验段桩数2478919.511.915.1百分比（%）10029.233.337.5对比段桩数436251215.75.212.1百分比（%）10014.058.127.9由表5-9可以看出，尽管试验段的桩长平均15m以上，但所检测24根试验桩，上部与底部得分满分的有7根桩，约占全部检测桩数的30%，上部击数高于底部有8根，上部击数低于底部的有9根，二者几乎相当，上下部得分在统计学上无明显差异，与此相比，

39、作为对比的43根桩中，满分却只有14%，尚不到试验段相同比例的一半，且上部得分高于下部得分的桩数为25根，超过了下部得分高于上部得分桩数的一倍以上，由此可以看出上下部桩身质量差异较大，下部桩身质量明显比上部桩身质量差，而对比桩桩长明显比试验桩短，由此可见，外加剂明显提高了搅拌桩下部桩身强度，从而使搅拌桩的桩身均匀性亦得到了较大提高，外加剂明显提高了桩身质量的均匀性。试验段检测的水泥搅拌桩综合质量评定如表5-10，对比段检测桩总体评定统计表见表5-11。 试验段检测桩总体评定统计表 表5-10范围分数桩长（m）1009089807967.567.5最长最短平均试验段桩数242130019.511

40、.915.1百分比（%）10087.512.500等级优良及格不及格 对比段检测桩总体评定统计表 表5-11 范围分数桩长（m）1009089807967.567.5最长最短平均对比段桩数433661015.75.212.1百分比（%）10083.714.02.30等级优良及格不及格由表5-10、表5-11可以看到，虽然试验段桩长最短11.9m，最深19.5m，平均15m以上，大大超过对比段的相应长度，但从总体效果看，试验段明显优于对比段，外加剂显示了优良的工程性能。随机选择相同或近似长度的试验桩与对比桩，不同长度段的标贯图分别见图5-17、图5-18、图5-19 和图5-20。图5-17 桩

41、长12.3m的试验桩与对比桩标贯图图5-18 桩长13.6m的试验桩与对比桩标贯图图5-19 桩长14.4m试验桩与对比桩标贯图图5-20 桩长15.7m试验桩与对比桩标贯图由以上四图可以看出，无论哪个长度段桩的标贯试验结果，试验桩都优于对比桩，从中可以看出外加剂不仅可以提高桩身强度，而且还明显提高了桩身的均匀性。3、无损检测结果分析 鉴于对搅拌桩桩身评判主要是标贯结果，而课题组对镇溧高速公路试验桩的标贯试验又采用了远高于规定要求的检测频率，故没有对所取芯样进行大规模无侧限抗压强度试验，本着高于省高指规定7的检测频率，实际检测4根桩，检测频率1.5%，并在对比段内随机选取2根对比桩，所选试验桩

42、和对比桩的无侧限抗压强度及超声波无损检测试验结果见表5-12。 试验桩和对比桩无侧限抗压强度及超声波无损检测结果表 表5-12芯样编号龄期（天）颜色硬度深度（m）芯样高度（mm）芯样直径（mm）声时（s）波速（m/s）无侧限抗压强度（MPa）折算成28天强度（MPa）试验桩1120灰色坚硬1.51.61018939.92531.324.01.76试验桩2128灰色坚硬1.01.110189472148.946.62.9试验桩3117灰色硬塑4.04.110189106.7946.585.52.4试验桩4124灰色坚硬3.13.21008938.92570.694.62.0对比桩1120灰色坚硬

43、1.51.6897037.62367.023.41.50对比桩2124灰色坚硬1.61.7828738.32140.991.380.62注：无侧限抗压强度为实测值，折算成的28天强度已综合考虑了时间、试件尺寸及高径比等因素。由表5-12可以看出，试验桩和对比桩取芯深度皆在4.5m以内，属于上部桩体，因此试验结果具有较高的可比性。 从无侧限抗压强度结果可见，无论是试验桩明显优于对比桩，仅就折算出的28天强度看，试验桩最低值要比对比桩最高值高17.6%，而试验桩最高值则比对比桩最高值高93.3%，几乎接近一倍，试验桩折算28天无侧限抗压强度平均值为2. 265MPa，而对比桩折算28天无侧限抗压强

44、度平均值则为1.06 MPa，前者是后者的2.14倍，由此可见，课题组开发的水泥土外加剂工程性能优异。同时，试验桩2在128天时的无侧限抗压强度高达6.6 MPa，再次验证了课题组开发的水泥土外加剂不仅对水泥土深搅桩的早期强度具有促进作用，对于超过90天龄期的水泥土远期强度的增长同样具有良好的促进作用。 由表5-12还可以看出，芯样的无侧向抗压强度与超声波波速之间整体的相关性较好，但个别芯样无侧限抗压强度与超声波波速的关系离散性较大，其中尤以试验桩3最为明显，虽然无侧限抗压强度较高，但是由于该桩为硬塑状态，超声波实测结果发现该芯样的超声波波速明显偏低，这说明水泥土无侧限抗压强度与超声波波速间关

45、系较为复杂，芯样密度、含水量、空隙率等因素都对超声波波速产生一定影响。5.4水泥土外加剂的费用分析水泥土外加剂具有优良的工程性能，对于深搅桩来说，毕竟是额外添加的一种成分，由此导致了费用的变化，本节对水泥土外加剂的费用进行对比分析。课题组所开发的两种水泥土外加剂，在开发初期，成品外加剂每吨价格大致为为淤泥质类土外加剂780元、粉质粘土（偏砂性）类外加剂每吨765元左右，由于物价变化，目前南京地区该类成品外加剂约为1100元左右，在原材料产地大约还可以降低20%左右。外加剂用量分别为水泥用量的6%（淤泥质土类外加剂）和7%（粉质粘土类外加剂），深搅桩的水泥用量大约在50kg/m左右，一般为4570kg/m之间。由室内及现场试验结果可以看出，外加剂可以明显提高水泥土的早期及远期强度，大致情况为，同种水泥含量下，含外加剂水泥土深搅桩强度要比不含外加剂水泥土深搅桩强度提高20%40%以上，而同强度的水泥土深搅桩，不含外加剂的普通深搅桩的水泥用量要比采用外加剂时的水泥用量高10kg/m左右。亦即外加剂可以节省水泥用量的1020%左右。以原设计60kg/m，长10m