钉形水泥土双向搅拌桩单桩承载特性的试验研究.pdf

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1、钉形水泥土双向搅拌桩单桩承载特性的试验研究罗大生，陈星光，张可能，肖超(中南大学地球科学与信息物理学院，湖南长沙410083)摘要：钉形水泥土搅拌桩是一种新型的地基处理方式。借助现场抽芯试验和标准贯入试验来检测桩身质量，通过2组单桩荷载试验研究了钉形搅拌桩的单桩工作性状。研究表明，钉形搅拌桩具有较高的单桩极限承载力，且沉降很小；受到桩身强度的限制，荷载沿桩身传递大致在桩身6m的深度范围内，6—9m的桩身轴力很小，但9m以下桩身轴力有少量的增加；由于桩径的变化，桩身应力在变径处发生了应力集中现象；同一深度处桩身应力随着荷载的增大而增大，扩大头上部应力的增加幅度较大，桩身下部

2、的应力基本不变。基于现场试验结果和钉形搅拌桩的单桩破坏模式，修改了规范中钉形搅拌桩的单桩极限承载力理论计算公式中系数的范围，对广州南沙地区钉形搅拌桩承载力的判定具有一定的指导意义。关键词：钉形搅拌桩；荷载试验；承载力；荷载传递规律；破坏模式中图分类号：TU473．1l文献标识码：B身荷载传递规律，最后提出适应于南沙地区的钉形搅1引言拌桩单桩极限承载力的理论计算方法。钉形水泥土双向搅拌桩是一种新型的地基处理形导线式，是指在分析普通水泥土搅拌桩复合地基应力传递规律的基础上，对现有常规水泥土搅拌桩设备进行改进，形成桩身上部截面扩大类似钉子形状的水泥土搅拌桩，如图1所示。钉形水泥

3、土搅拌桩因具有特有的扩大头段，其单桩承载特性除了与桩径、桩长和桩周土层性质等因素有关外，还与扩大头位置、扩大头高度和下部桩身桩径等密切相关，所以钉形水泥土搅拌桩单桩承载特性有其自身特点。目前，针对钉形水泥图1钉形搅拌桩示意图图2应变片示意图土搅拌桩加固地基的研究还比较少，刘松玉等通过现2场地条件场试验研究了钉形水泥土搅拌桩处理软土地基的效果；向玮等通过现场试验研究了钉形水泥土搅拌桩复黄榄快速干线位于广州市的南部、番禺区的中合地基承载特性；李仁民等研究了钉形水泥土搅拌桩部，连接广州市番禺区与佛山市顺德区，总体呈东西的施工技术；朱志铎等研究了路堤荷载下钉形水泥土走向，道路红线

4、宽80m，双向8车道。根据勘察报告搅拌桩复合地基的处理效果；易耀林等运用数值模拟显示，该场地地质条件较差，天然地基无法满足沉降研究了钉形搅拌桩单桩承载力和荷载传递特性；张善变形及承载力的要求。等研究了钉形水泥土搅拌桩加固软土的桩身质量。这场地的地层自上而下分为5层：些学者所作的研究基本都是在江苏地区，属于长三角①素填土、耕土：杂色，稍湿，松散，由黏土和地区，本文的研究地点在广州市南沙区，属于珠三角砾石组成，大部分堆积时间大于5年，层厚地区，两个地区的土的工程地质特性不尽相同。在黄0—0．4m。榄快线干线某试验段进行了2组钉形水泥土搅拌桩单②淤泥：灰色，深灰色，饱和，流塑状

5、，局部含桩载荷试验，并且在桩身不同位置埋设了各种传感少量粉砂，层厚0．4—5．6m；器，研究了钉形水泥土双向搅拌桩单桩承载特性和桩③粉质粘土：灰色，湿，可塑，粘性好，由粘粒基金项目：国家自然科学基金项目(编号50878084)，湖南省博士生科研创新项目(No．CX2010B050)。作者简介：作者简介：罗大生(1964一)，男，江西宜丰人，博士，从事软基处理研究。2012年6期(总第90期)111和粉粒组成，层厚5．6～8．5m。14．6m以下．④中砂：浅灰色，灰色，饱和，松散一稍密，分场地地下水主要为潜水，潜水的地下水位为选性较好，局部含少量粘粒，局部夹粉砂薄层，层厚0

6、．7m，对地层的工程地质特征影响较大。土层主要8．5—14．6m．的物理力学指标见表1。⑤淤泥质土：深灰色，饱和，流塑状，层厚表1试验场地主要土层物理力学特性表泥：粘土为0．8：1：0．2，注浆压力位2MPa，注浆完成3试验概况后进行一、二次补浆。桩身传感器具体埋设位置见图本次试验中所采用的钉形水泥土搅拌桩，主要是3、图4。对常规水泥土搅拌桩的上部桩体进行了扩径，形成扩大头和下部桩体2部分(见图1)。在试验段选取2根试验桩A、B进行试验，试验桩体的相关参数如表2所示。单桩载荷试验采用的载荷板均为直径为1m的预制圆形钢板，采用沙包堆载。袁2试验桩体相关参数桩号桩mrE～m度

7、／m径／m直径／m⋯～入／％面积／mA15310．62．216．50．7854B153l0．62．216．50．78543．1试验内容姗。g㈣姗(1)在试验区选取2根90天龄期的水泥土搅拌1000桩进行取芯、标贯试验，检测桩身质量。1000(2)进行2组单桩载荷试验，研究荷载与沉降500500关系。(3)在单桩(A、B)桩身埋设应变片，通过测图3传感器埋设剖面图／mm试单桩在竖向荷载作用下桩身应力的分布，研究单桩载荷试验注浆28天后进行，试验参照慢速维持的荷载传递规律。3．2试验方法加载法，采用百分表测读桩顶沉降，加载直至破坏