1、砼芯水泥土搅拌桩在南京绕越高速公路东北段深厚软土处理中的应用研究南京市公路建设处南京市公路建设处上海交通大学上海交通大学南京大学南京大学20102010年年1111月月2 2日日主要内容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标标砼芯水泥土搅拌桩科研具体内容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Company 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
2、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
3、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。AZK279.301.60(7.70)3.20(6.10)4.70(4.60)7.50(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)z39.20(-29.90)41.10(-31.80)f50.05(-40.75)1234567891011121314151617R11819R2R3R4R5R6N=10N=5N=4N=3N=3N=4N=6N=7N=19N=13N=20N=30N=
4、15N=57N=51N=62N=68N=506.401.土体物理力学性质差Company name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Nf aoq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：2.90m2008年12月21日2008年12月23日1:150Qme 4 1.601.60 7.70素填土：灰黄色，湿，中密，主要成分为粉质粘土，含树木根系。Qal+pl
5、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 4.00-16.2026060粉质粘土：灰色，湿，可塑，土质均匀。Qal+pl 3 27.
6、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。11.952.1523.503.7034.955.1546.907.1058.208.40610.6510.85712.1512.35814.6014.80916.6016.801018.6018.801121.1521.351222.1522.351324.2524.451426.1526.351528.1528.351630.6030.80N=102.352.65N=53.904.20N=45
7、.355.65N=38.608.90N=312.5512.85N=420.5520.85N=622.5522.85N=724.5524.85N=1926.5526.85N=1328.5528.85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
8、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湿喷桩21-1820.350019034.663-3420.350019029.859-2814.150019025.5019-3812.650019017.48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
9、/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119.513.02002005002503.442.000.0976试319.513.02002005002754.802.000.0976试519.52002005002501.92湿喷桩1.250.15702-1120.35001204.021.250.15703-3620.35001204.481.490.13179-3014.15001205.381.490.131718-4014.15001203.93*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
10、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910212111200
11、5604024003106004056020040005602003001004466443405040100300340050003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/mK9+250.2K9+270.2过渡段二20.049.81.91.919.09.033129796289K9+270.2K9+300.2过渡段一30.048.51.71.719.59.0570513011115K9+300.2K9+350.2桥头50.049.21.51.519.59.01373123
12、5726773.5K9+380.4K9+430.4桥头50.049.81.51.520.09.014411296928820K9+430.4K9+460.4过渡段一30.049.61.71.720.09.0590531011800K9+460.4K9+480.4过渡段二20.049.31.91.920.09.033129796620K9+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
13、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Company Company Company 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12mmCompany Company 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
14、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Company namev 测
15、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Company 孔隙水压力计孔隙水压力计Company name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，
16、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
17、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？
