水泥搅拌桩复合地基加固软基性状的试验探讨

水泥搅拌桩复合地基加固软基性状的试
验探讨
【摘要】为探讨水泥搅拌桩复合地基加固软基性状的试验，采用理论结合实践的方法，立足水泥搅拌桩的相关概述，通过试验分析的方法，探讨水泥搅拌桩复合地基加固软基性状。

探讨结果表明，水泥搅拌桩是目前软土地基处理中常用的技术，和钻孔灌注桩、钢板桩等施工技术相比，水泥搅拌桩具有成本低、施工速度快、施工质量好等特点，非常契合现代化工程项目软土地基处理的相关要求，值得大范围推广应用。

【关键词】水泥搅拌桩；复合地基；加固软基；性状试验
【引言】在用水泥搅拌桩复合地基作为软土地基加固方法时，承载是影响加固效果的关键，长期以来一直深灌注。

从水泥搅拌桩复合地基成形机理上来看，成桩机理比较复杂，桩身质量具有很大的离散性，在不同地质条件下、不同施工参数下，水泥搅拌桩复合地基的承载力性状差异比较大。

但就目前各大施工单位对此问题的了解还够深入，经常错误的判断水泥搅拌桩复合地基的加固效果，或者是参照类似工程的经验来制定水泥搅拌桩复合地基施工参数，经常发生水泥搅拌桩复合地基承载力不足，影响工程项目总体质量的问题。

基于此，开展水泥搅拌桩复合地基加固软基性状的试验探讨和分析就显得尤为必要。

1、工程项目概述
某工程项目，地处软土地基之上，为加固软土地基，采取水泥搅拌桩复合地基，桩径为60cm，相互之间的间距控制在120cm左右，水泥搅拌桩复合地基呈现出梅花桩布设，水泥用量控制在15%左右，桩长为12.5m。

通过水文地质勘察，地质结构从上到下依次是素填土、1层亚粘土、淤泥质亚粘土、亚粘土、1层强风化泥岩。

2、水泥搅拌桩的相关概述
水泥搅拌桩是一种专门用于加固饱和软土、粘土地基的新型施工方法，主要
的成桩加固机理为以水泥作为固化剂，利用特殊的设备，将水泥送入到软土地基中，再通过一系列的强制搅拌，促使水泥和软土充分混合，并发生一系列物化反映，固结之后就能形成一种复合地基，从而达到提升软土地基的目的。

和其他软
土地基加固技术相比，水泥搅拌桩在很多方面都有非常显著的优势，如：原材料
来源比较广、施工工期短、操作简单、适用范围广、加固效果显著等。

从上世纪
80年代初期传入我国之后，在水利工程、公路工程、建筑工程等项目的软土地基
处理中得到了良好应用。

3、水泥搅拌桩复合地基加固软基性状试验分析
3.1试验方案分析
为验证水泥搅拌桩复合地基加固软基的质量和效果，对实际的加固效果进行
试验分析，在进行水泥搅拌桩复合地基加固软基第强度检测中采取了钻探取芯法
来检测成桩质量。

而在进行承载力检测中采取了静荷载试验的方法进行检查。

具
体的检测试验参数为：设计桩长12.5m，取芯检测4个，钻孔总进尺为50m，单
桩承载力检测数量为6根，复合地基荷载检测点数为6个。

3.2水泥搅拌桩复合地基加固软基的强度检测试验
案例工程在进行水泥搅拌桩复合地基加固软基第强度检测试验中，采取了钻
探取芯法，在素填土层，取芯深度为1.4m，具体情况为水泥土呈现灰色，搅拌纹
理清晰，无水泥粒块，岩芯比较完整，质地坚硬；压粘土，取芯深度为3.05m，
水泥也呈现出灰色，水泥土搅拌纹理不连续，存在水泥粒块，但直径都小于2cm，搅拌基本均匀，岩芯比较完整，质地坚硬；淤泥质亚粘土，取芯深度为9.1m，除
水泥土呈现出灰黄色之外，其余内容和亚粘土相同。

从现场取芯检测的结果来看，芯样呈现出柱状，胶结密实，质地均匀，连续
性比较好，芯样强度也基本符合设计要求，综合评价水泥搅拌桩复合地基加固软
基下够比较好。

但本工程取芯率最高只能达到85%，最低取芯率为65%。

主要原
因是本区域地层主要为淤泥，而水泥搅拌桩复合地基加固软基的效果如图1所示：
图1水泥搅拌桩复合地基加固软基效果图
从图1中能够清楚看出，水泥搅拌桩复合地基加固软基时，加固砂土的效果
最好，然后是粘土，加固淤泥质粘土的效果最差。

主要原因是砂土中天然原状土
样的强度比较高，能够和水泥进行更好的混合，更容易搅拌成型，在砂土中应用
时效果最好【1】。

而对淤泥质粘土而言，自身含水量比较大，承载力不足，物理
力学性能比较差，而且淤泥质粘土的渗透性比较差，和水泥难以实现有效的混合，水泥搅拌桩复合地基加固软基的效果也就比较差。

但此问题可通过增加搅拌的次
数弥补，这也是水泥搅拌桩复合地基加固淤泥质粘土中必须高度重视的问题。

3.3水泥搅拌桩复合地基加固软基承载力检测试验
就案例工程而言，为满足施工要求，需要保证水泥搅拌桩单桩承载力标准不
能低于170kN，5根单桩复合地基的承载力标准值不能低于170kPa，在水泥搅拌
桩复合地基加固软基承载力检测试验中，采取了现场单桩静荷载试验和复合地基
承载力静荷载试验检测具体的承载力是否达到设计要求。

通过试验得出了水泥搅
拌桩单桩竖向抗压静荷载绘制成的Q-s曲线如图2所示，复合地基荷载试验结果
的Q-s如图3所示：
图2水泥搅拌桩单桩竖向抗压静荷载绘制成的Q-s曲线图
图3水泥搅拌桩复合地基荷载试验Q-s曲线图
从图2中能够清楚看出，本工程设计要求的单桩承载力标准值为170kN，可
选择特征值的2倍，加载到单桩竖向抗压极限承载力值为340kN，桩体的下沉量
约为14mm，但此时的沉降依然在继续，尚未达到转折点，但水泥搅拌桩也没有破坏，可以承受更大的荷载，基本上满足了设计的要求【2】。

从图3中也可以清楚看出，在本工程5根复合地基承载力试验中，达到设计
特征值170kPa的2倍之后，也就是340kPa之后，水泥搅拌桩的沉降量达到13mm，但并没有达到沉降的最大值，沉降依然在继续，同样水泥搅拌桩也没有被破坏，
依然可以很好的承受荷载，表明本工程施工采取的水泥搅拌桩复合地基承载力达
到了设计的要求。

3.4水泥搅拌桩复合地基加固软基极限承载力检测试验
通过图2和图3可知，虽然在本工程施工中，采取水泥搅拌桩复合地基加固
软基得到了理想的设计要求，但并没有得出极限荷载值，桩基的沉降量也没有达
到稳定状态。

为积累更多的施工经验，为今后类似工程的设计施工提供有效的参考，需要对检测试验得到的各项数据进行拟合处理，由于对水泥搅拌桩复合地基
加固软基而言，沉降量和上部施加的荷载之间具有密切的关系，可以得到预测单
桩承载力和复合地基承载力极限值以及对应极限沉降值的目的。

当沉降量趋向于
无穷大时，就能得水泥搅拌桩复合地基加固软基的极限荷载值，二者之间的相关
性良好【3】。

本工程水泥搅拌桩单桩承载力试验结果为：实际测量得到极限荷载
值为340kN，计算极限荷载为338.04kN，相互之间的相对误差为0.58%。

而复合
地基承载力试验结果为：实测极限荷载为420kN，计算极限荷载值为425.42kN，
相互之间的相对误差为1.27%，
通过上述几组数据能够看出，通过数据拟合之后，沉降量和上部施加的荷载
相互之间具有相关性，而且计算出来的极限荷载值和真实测量得到的数值之间误
差比较小，可为今后类似工程软土地基应用水泥搅拌桩提供预测单桩和复合地基
承载极限值的数据，为大力推广和应用水泥搅拌桩提供良好的参考和指导。

3.5试验结果分析
通过的那案例工程软土地基处理中应用水泥搅拌桩复合地基加固软基的性状
分析，试验结果表明，在软土地基处理中应用水泥搅拌桩，形成复合桩基的强度、承载力都能满足工程施工对基础的要求。

通过现场钻心取样的试验方法来分析水
泥搅拌桩复合地基的强度，成桩质量比较好，连续性好，但由于取芯率有限，水
泥搅拌桩复合地基强度离散性比较大，可通过提升搅拌次数的方法来提升的水泥
搅拌桩复合地基的强度【4】。

通过静载试验来分析水泥搅拌桩复合地基的承载力，虽然承载力达到了设计要求，但并没有达到极限荷载值，依然存在沉降问题，桩
身也没有破坏，依然可以很好的承受荷载，效果比较好。

【结束语】
综上所述，结合理论实践，探讨了水泥搅拌桩复合地基加固软基性状的试验，探讨结果表明，软土地基的含水量大、承载力差，难以满足工程建设的要求，需
要对进行科学有效处理，水泥搅拌桩复合地基加固软基，可保证强度、承载力都能达到设计要求，为工程项目施工建设提供良好的基础支持，更好的保障施工质量，值得在类似工程中大力推广应用。

【参考文献】
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