粉煤灰粉喷桩的工程试验研究

1.2　静力触探
　　桩间土静力触探成果(表2)表明，桩间土土质变化较大，呈互层状，桩间土的承载力明显提高，一般较天然软土提高40%。表2　桩间土静力触探成果

2　桩身强度特性

2.1　桩身质量检测
　　采用反射波法检测了南疆港区八号路的试验桩桩身质量，粉煤灰桩测试曲线规则，平均波速在2133～2900m/s之间，说明粉煤灰粉喷桩桩身相对均匀，桩身强度较高。
2.2　桩身强度
　　天津港南疆地区八号路、南疆水厂输水管线和南疆进港公路三期工程中钻取粉煤灰粉喷桩桩身不同土层芯样(见图1)进行无侧限抗压强度试验，检测结果见表3。从取出的芯样分析桩身强度，每根桩的桩身强度相差较大，造成桩身强度不均的原因除软土土质、含水量等工程地质条件影响外，主要是施工质量所致。因为粉喷桩的桩身强度在一定搅拌时间内与搅拌程度成正比，即将固化剂与软土搅拌时，随着搅拌时间增加，加固土的强度急剧上升，拌和到一定时间时，强度上升趋缓。因此加强施工现场质量控制，提高施工队伍素质，是保证粉喷桩质量的前提。现场桩身强度与试验室无侧限抗压强度比较，折减系数约为0.6～0.9。

表3　粉煤灰粉喷桩桩身强度

3　单桩承载力

3.1　单桩承载力与桩长的关系
　　随着桩长增加承载力亦增加(见图1)，如粉煤灰掺入量50%，桩长7m时，允许承载力为90KN；桩长11m时，允许承载力为125KN。

图1　单桩承载力P-S曲线

3.2　桩体加固质量对承载力的影响
　　桩体本身的加固质量是影响单桩承载力的重要因素之一，南疆八号路试验桩A4和A6分别在桩顶下2.70m与2.80m处出现搅拌不均、强度弱的现象，致使单桩承载力明显降低。柔性桩的主要受力区在桩顶下4倍桩径范围内，从桩A4和A6分析看，对粉煤灰粉喷桩(介于柔性和刚性间的亚类桩)来说，主要受力区范围已达桩顶下6倍桩径处。
3.3　容许荷载下的沉降量
　　试验选择粉煤灰的掺入量较大，桩身强度高，自身压缩变形量相对较小，试验表明，在容许荷载下粉煤灰粉喷桩的沉降量均小于3.0mm。

4　复合地基承载力检测

　　南疆八号路设计桩距为1.0～1.7m，粉煤灰掺入比为50%，取荷载板面积为1.3×1.3=1.69m²，压一根桩，相当于置换率为11.5%；采用慢速维持荷载法，利用堆载作反力，由千斤顶逐级施加荷载。取沉降量S与荷载板宽b的比值为0.008时所对应的荷载为复合地基的容许承载力，三根单桩复合地基承载力的平均值为140.7kPa，复合地基的变形模量为12.5MPa(见表4)，加固效果理想，粉煤灰粉喷桩复合地基P～S曲线见图2。

表4　复合地基测试成果

图2　复合地基P-S关系

　　南疆进港三期公路设计桩距为1.25m，荷载板面积为1.25×1.25=1.56m²。当粉煤灰掺入比为30%时，荷载加至270kN时，沉降量急剧增加，利用双对数法求得复合地基承载力为8.4MPa，复合地基的变形模量为5.85MPa(见表4)。当粉煤灰掺入比为33%、35%时，沉降量与荷载关系无明显拐点，当荷载加至大值时沉降量也无急剧增加现象，利用双对数法求得复合地基承载力分别为121.6MPa、115.2MPa，复合地基的变形模量分别为5.56MPa、8.28MPa。

结　　语

　　粉煤灰粉喷桩是一种介于刚性桩与柔性桩之间具有一定压缩性的桩，桩身强度越高，其特性越接近刚性桩，反之则接近柔性桩。通过对粉煤灰粉喷桩的桩身强度、静载荷及天津港南疆地区软基加固效果检测，相同条件下与室内试验资料相比，桩身强度的折减系数约为0.70，桩身密度较室内提高10%；单桩承载力随桩身强度和桩长的增加而增加，每延米桩长可获得10～13kPa的承载力。由于粉煤灰中含有SO₃等不安定成分，以及随着喷灰和钻头提升的反压作用，被加固土体对桩周软土产生侧向挤压，桩间土的各项指标明显提高，承载力较天然软土约提高40%；复合地基承载力较天然软土提高1～4倍。■

作者简介：王义安，男，33岁，高工，承担交通部“九五”科技攻关项目(95-04-21)“粉煤灰粉喷桩软基加固技术与应用研究”
作者单位：王义安（交通部天津水运工程科研所^.塘沽300456）