振沖碎石樁工程正交試驗研究相關(guān)報告

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1、振沖碎石樁工程正交試驗研究報告摘要：本文在分析了影響振沖碎石樁質(zhì)量因素的前提下，設計了軟土地基上振沖碎石樁復合地基承載力的正交試驗，通過實驗分析了樁徑、樁長、碎石墊層對振沖碎石樁承載性能的影響及其重要性，說明了碎石墊層的必要性、小樁徑的合理性和樁長的經(jīng)濟性。同時，探討了碎石樁在飽和軟土上的適用性和廣州地區(qū)碎石樁復合地基載荷試驗存在的問題，并結(jié)合正交試驗提出了一個考慮復合土體整體效應的碎石樁復合地基承載力計算公式。關(guān)鍵詞：振沖碎石樁樁徑樁長碎石墊層正交試驗1.前言碎石樁復合地基在改革開放的二十多年來廣泛運用于地基處理工程中，其理論和實踐皆取

2、得了較大的發(fā)展。同時，在應用中也發(fā)現(xiàn)了理論和實踐結(jié)果不一致的問題，特別是在飽和軟土地基上的應用，更是凸現(xiàn)了碎石樁復合地基理論研究落后于實踐的諸多問題。舊的理論已經(jīng)無法準確地解釋運用中的新問題，計算公式在計算承載力上與實測結(jié)果存在較大的誤差，嚴重地阻礙了碎石樁復合地基的技術(shù)發(fā)展和經(jīng)濟運用。本文試驗采用正交試驗法，分析論證影響振沖碎石樁的質(zhì)量因素，用于指導施工與設計，證明振沖碎石樁在飽和軟土中的適用性，并擬用數(shù)理方法推導經(jīng)驗公式。2.軟土的特性：軟土一般是指天然含水量大、壓縮性高、承載力低、滲透性低的一種軟塑～流塑狀態(tài)的粘性土。它一般是在靜水

3、或緩慢的流水環(huán)境中沉積，經(jīng)生物、化學作用形成的。建設部頒《軟土地區(qū)工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（JGJ83-91）規(guī)定，凡符合外觀以灰色為主的細粘土、天然含水量大于液限、天然孔隙比大于等于1等3項指標來劃分軟土。具如下特性：(1)高含水量，高孔隙比。w平均為58.9%，孔隙比e一般在1.0～2.60范圍，平均為1.64。高孔隙比反映土中礦物顆粒間物理化學作用——結(jié)點固化明顯，高含水量反映軟土的抗剪強度和壓縮性的大小，含水量愈大，抗剪強度愈小，壓縮性愈大。(2)土體接近完全飽和。飽和度Sr=88%～100%，平均值為Sr=97.5%。(3)垂直滲透性

4、低。土層垂直方向的滲透系數(shù)在10-6～10-8cm/s間，使得土體不排水條件下固結(jié)速率很慢，強度不能提高。而水平方向的滲透系數(shù)較強，一般在10-4～10-5cm/s，使得在排水條件下固結(jié)速率加快，強度提高。-10-(4)抗剪強度低。試驗表明，軟土十字板抗剪強度為2～14kPa，其值隨土層的深度而提高，平均為8.36kPa；內(nèi)摩摔角一般較小，在3°～8°之間，平均為。(5)壓縮性高。軟土大多呈正常固結(jié)狀態(tài)，部分淺層軟土層屬欠固結(jié)土，壓縮系數(shù)平均為1.21MPa-1，最大的達到3.50MPa-1。(6)承載力低。天然地基承載力特征值一般為20

5、～75kPa，平均為45.6kPa。(7)結(jié)構(gòu)性強。軟土一般為蜂窩狀，絮狀的架空結(jié)構(gòu)，其中以海相沉積的片架結(jié)構(gòu)粘土為代表，受到擾動后其強度會顯著降低，甚至呈流動狀態(tài)。其靈敏度St一般在3～9，個別地區(qū)高達8～12。(8)固結(jié)系數(shù)小。據(jù)高速公路軟土統(tǒng)計資料，固結(jié)系數(shù)一般在(4.0～12.0)×10-3m2/s，使土體完成固結(jié)沉降所需的時間較長，個別地方固結(jié)沉降甚至長達十幾年。3.碎石樁質(zhì)量影響因素分析振沖碎石樁［1］是利用壓力水沖和振沖器的水平振動力在軟土中成孔，然后填入碎石以置換軟土，并通過控制密實電流和留振時間振密成樁柱體，樁柱體與樁間

6、土共同組成一個大型復合地基。當復合地基承受上部荷載時，復合地基通過碎石墊層的流動補償性將荷載逐漸合理分配到樁柱體和樁間土上，使樁土工作協(xié)調(diào)一致；同時，復合地基受荷產(chǎn)生的超孔隙水壓力通過樁柱體消散，使樁間土排水固結(jié)，強度得以提高，從而達到加固地基的目的。影響碎石樁質(zhì)量的因素有設計因素、施工因素和地層因素等。3.1設計因素(1)置換率：碎石樁在軟土地基處理中主要起到置換軟土的作用。理所當然地，較高的置換率必然可以達到更高的復合地基承載力，這從碎石樁復合地基經(jīng)驗計算公式也可得到證明。(2)樁徑：無疑，同等樁間距情況下，大的樁徑必然具有較大的置換

7、率。由于擴大樁徑要抵抗土的側(cè)向約束力，從而使樁體自身強度也得以提高。但對土體的擾動較大，不利于土自身強度的恢復和改善，不能充分發(fā)揮土的作用，從而影響復合地基的性能。因此，合理的樁徑在軟基處理實踐中也是獲得成功的關(guān)鍵之一。(3)樁長：規(guī)范要求“當相對硬層埋深不大時，應按相對硬層埋深確定”，規(guī)范對“埋深不大”的定義不明，筆者認為，基于我國施工工藝、施工技術(shù)和施工隊伍的實際情況，設計樁長不宜超過12.0m（有抗剪要求除外）。因為，長樁在施工過程中由于軟土-10-“縮徑”及施工人員的素質(zhì)原因，較難控制好樁身連續(xù)性，特別是振沖碎石樁，且按地基應力擴

8、散原理一般也不需要太長的樁長。(4)樁身強度（或密實度）：樁體越密實，其應力集中效果越明顯，復合地基性能越好，但達到樁身高強度又要以土體的強烈擾動為代價，因此實際工程中也不是樁身強度越高越好。