高壓旋噴樁對路基沉降的抑制性研究★

瞿 瑜 張媛媛 高國旗

(1.寧夏華僑園集團公路工程有限公司，寧夏 固原 756000； 2.寧夏大學，寧夏 銀川 750021)

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高壓旋噴樁對路基沉降的抑制性研究★

瞿 瑜1張媛媛2高國旗2

(1.寧夏華僑園集團公路工程有限公司，寧夏 固原 756000； 2.寧夏大學，寧夏 銀川 750021)

為了探究高壓旋噴樁對福銀高速公路桃同段軟土路基的沉降抑制效果，采用ANSYS建立了旋噴樁加固和未加固路基模型，對比分析了路基加固段與未加固段的沉降量，結果表明，旋噴樁加固路基不僅可以抑制路基變形而且能有效提高路基強度。

旋噴樁，ANSYS，沉降量，等效應力場

0 引言

由于近幾年工程建設的快速發展，高壓旋噴樁處理地基技術得到了廣泛的應用。高壓旋噴樁加固地基技術是在20世紀70年代引進到中國，直到80年代國科委將其重點研究后，該技術的研究及使用才有較大進展[1]。由于高壓旋噴樁的施工簡單、迅速以及施工方便的特點，被廣泛用于公路的軟土地基處理，同時高壓旋噴樁技術對淤泥質土、粉土、沙土等特殊土地基的加固有良好的效果[2,3]。高壓旋噴樁多用于工程建設中地基處理，可以有效減少地基的沉降量或差異沉降，文獻[4]中在東莞某通訊機房利用高壓旋噴樁加固地基以及文獻[5]中湘江某排漬泵站高壓旋噴樁基礎加固。國內對于用高壓旋噴樁加固路基或構造物成功的案例較多。如哈長線上行線低高度跨鐵立交橋橋臺地基加固[6]；天津某高速公路通道橋地基的加固[7]；北哈公路橋基礎的加固[8]。目前該技術已經推廣應用至大型水利工程，如長江三峽、東風電站就是成功的案例。

1 工程概況

福銀高速公路桃同段病害處治工程起訖樁號K4+800～K32+800，全長28 km。全路段處于濕陷性黃土、鹽漬土等不良地質地區，在2003年建成通車后該地區逐步建設為揚黃灌溉區，地表水下滲，致使大部分路段出現了不同程度的沉降病害。為有效解決路基不斷下沉的問題，設計采用了高壓旋噴樁對地基進行加固處理，加固深度為樁身嵌入原地表下7 m～14 m，嵌入路堤1 m，實際樁長8 m～15 m，樁徑60 cm，橋臺背樁間距1.5 m×1.5 m，路基段樁間距2.0 m×2.0 m，均按梅花交錯布樁，全線總量48 060根，總長度606 888 m。本次高壓旋噴樁注漿采用單管旋噴法施工，噴射形成的固結體的形式為360°旋轉噴射，單管旋噴法工藝流程為：施工準備→測量定位→機具就位→鉆孔至設計標高→旋噴開始→提升旋噴注漿→旋噴結束成樁。漿液的配合比、泵送壓力、水泥漿流量、噴嘴直徑、鉆機的提升速度及旋轉速度、注漿量等相關工藝性參數如表1所示。

表1 高壓旋噴樁工藝性參數

2 模型建立

根據設計參數建立計算模型見圖1，樁的彈性模量E為1.4 GPa，直徑D為60 mm，長L為9 m，按照梅花樁布置，樁間土壓縮模量為2.6 MPa。

依照參數建立模型并對其施加靜載，四周及底部采用固定鉸支座。用ANSYS分析高壓旋噴樁路基與普通路基的沉降量，對比分析，從而確定旋噴樁是否可以減小路基的沉降。

3 模擬結果分析

3.1 變形分析

高壓旋噴樁處理路基的ANSYS計算結果見圖2，采用與高壓旋噴樁相同的荷載與邊界條件，采用靜力加載，ANSYS計算未加固路基沉降量云圖見圖3。

經高壓旋噴樁處理的路基沉降量計算結果最大值為12.48 mm，未加固路基沉降量為80.62 mm，沉降量降低了84.5%。

通過ANSYS處理結果對比分析可以發現，高壓旋噴樁對于路基的沉降有一定抑制作用，而一般來說，當物體在力的作用下所發生的變形發生變化，對應物體的強度也會有所改變，因此，繼續探究高壓旋噴樁對路基的強度是否有影響。

3.2 承載力分析

在同等條件下用ANSYS進行受力分析，給出高壓旋噴樁處理路基與未加固路基的等效應力場等值分布曲線，通過曲線所顯示的SMX(等效應力結果中最大的解)比較兩種路基承載力的大小。

路基在進行高壓旋噴樁加固處理后用ANSYS計算分析所得的等效應力場等值分布圖如圖4所示，從圖4中可以看出，在靜力加載過程中，旋噴樁承受了大部分的荷載，從而使應力分布出現中間低四周高的情形，等效應力結果最大為0.713 MPa。

未加固路基等效應力場等值分布圖如圖5所示。應力分布與高壓旋噴樁相反，為中間高四周低，這與實際情況是相吻合的，因此也從側面反映該結果是可信的，等效應力結果最大為0.092 MPa，路基承載力提高了6.75倍。從計算結果看，未加固路基的承載能力要低于高壓旋噴樁路基的承載能力，即高壓旋噴樁處理的路基在抑制沉降的同時也提高了路基的承載能力，使其能夠承受更大荷載。

4 結語

利用ANSYS建立高壓旋噴樁路基模型，計算分析高壓旋噴樁對路基下沉的影響。在同種荷載作用且相同的邊界條件下，對比未加固路基與高壓旋噴樁路基的沉降量可以發現，經高壓旋噴樁處理的路基沉降量明顯低于未加固路基。為了探究沉降量的變化會不會引起強度的變化，文中分別給出了高壓旋噴樁路基與普通路基的等效應力場等值分布曲線，通過對比可以發現，高壓旋噴樁路基能夠顯著提高路基承載力。

[1] 寧夏元.高壓旋噴樁在橋臺基礎中的應用研究[D].長沙：湖南大學碩士學位論文,2007:1.

[2] 龍 剛,宣以瓊.高壓旋噴樁在橋梁樁基加固工程中的應用[J].安徽建筑工業學院學報(自然科學版),2010,18(3):55-58.

[3] 吳桂昌,張忠林,高凌云,等.高壓旋噴樁施工工藝及技術措施[J].中國建設信息,2005(19):55-56.

[4] 陳傳銘.高壓旋噴樁在東莞某通訊機房加固中的應用[J].廣東土木與建筑,2002(5):34-35.

[5] 陳永貴,張可能,寧文彬.湘江某排漬泵站高壓旋噴樁基礎加固施工技術[J].巖土工程界,2002,5(10):53-54.

[6] 劉恩軍.用高壓旋噴樁加固鐵路橋臺地基[J].鐵道建筑,2002(1):40-42.

[7] 白凡義,汪凌志.高壓旋噴注漿技術在通道橋地基加固中的應用[J].天津建設科技,2002(z1):47-49.

[8] 孫志峰.CCP工法加固北—哈公路橋基[J].西部探礦工程,1992(4):68-71.

The ibhibitory study of roadbes sinking the high pressere jet grouting pile★

Qu Yu1Zhang Yuanyuan2Gao Guoqi2

(1.NingxiaOverseasChineseGardenGroupHighwayEngineeringCo.,Ltd,Guyuan756000,China;2.NingxiaUniversity,Yinchuan750021,China)

The high pressure jet grouting pile in order to explore the peach with the silver highway section of soft soil roadbed settlement inhibition effect, jet grouting pile reinforcement subgrade model was established using ANSYS and unreinforced embankment model. Through the settlement of subgrade reinforced and unreinforced paragraphs quantity contrast analysis, the analysis results show that the jet grouting pile reinforcement subgrade can not only improve the deformation and its strength has been effectively improved.

jet grouting pile, ANSYS, settling volume, equivalent stress field

1009-6825(2017)15-0112-02

2017-03-16★：寧夏自然科學基金資助項目(NZ1618)

瞿 瑜(1960- )，男，高級工程師

U416.1

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