淤泥質軟土水泥固化特性室內試驗研究

周洺漢，冉航源

(貴州路橋集團，貴州 貴陽 510000)

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淤泥質軟土水泥固化特性室內試驗研究

周洺漢，冉航源

(貴州路橋集團，貴州 貴陽 510000)

為提高高速公路軟土地基承載力，解決高壓旋噴技術中淤泥質軟土固化的最佳水泥摻量的問題，利用室內試驗的方法，對不同水泥摻量下淤泥質軟土強度及剛度隨時間變化的特性展開研究。結果表明：水泥摻量為2.5%時，軟土強度略有降低；當水泥摻量達到15%時，無側限抗壓強度及不排水抗剪強度增長了40多倍，楊氏模量E增長了250多倍；養護齡期為14 d時，強度完成了21 d齡期的80%左右。為高壓旋噴加固淤泥質土提供試驗及理論依據，并可作為類似工程的參考。

淤泥質軟土；水泥固化；室內試驗；強度；剛度

1 引 言

高速公路路基沉降變形控制是確保行車舒適、平順的前提條件，而軟土地基沉降控制是工程建設面臨的主要難題之一。隨著高速公路建設在我國的大規模展開，催生了大量的地基處理措施類型，例如高壓旋噴樁等。作為軟土地基常用的加固措施，高壓旋噴樁主要是利用水泥漿液噴射劈入淤泥質土中形成水泥土，以提高地基土的抗剪強度，從而達到提高軟土地基承載力，減少后期固結沉降的目的。但在目前，淤泥質軟土強度值隨時間及水泥摻入量的變化關系尚不是很明確。基于此，本文利用室內試驗的方法，研究混合水泥的淤泥質軟土無側限抗壓、不排水抗剪強度及抗變形能力隨水泥摻量之間的關系，從而為高壓旋噴注漿加固淤泥質土提供試驗及理論依據，并確定最佳的水泥摻量，為類似工程提供參考。

2 試驗簡介

試驗設定在淤泥質軟土中分別摻入7組不同的水泥摻量，分別為0.0%、2.5%、5%、7.5%、10%、12.5%及15%，并對該7組試件0 d、14 d、21 d的各項工程特性指標進行測定，從而通過試驗數據分析淤泥質軟土水泥固化后無側限抗壓強度、不排水抗剪強度、抵抗變形能力3項指標與水泥摻量之間的關系，尋求滿足經濟及技術需求的最佳方案。

表1 原狀土與試驗土物理特性指標

3 試驗結果及分析

通過對上述7組試件的無側限抗壓強度測定，對比分析固化后淤泥質土的強度—水泥摻量—時間的關系。試驗數據見表2。

表2 水泥固化淤泥土強度—水泥摻量—時間關系

序號抗壓強度/kPa土體抗剪強度/kPa楊氏模量E/kPa0d14d21d0d14d21d0d14d21d130.0030.0030.0015.0015.0015.00599.98599.98599.9828.8331.3949.054.4115.7024.53630.6415696.0012262.50315.7082.40175.607.8541.2087.801569.6013734.0014633.25433.35295.28346.2916.68107.64173.153335.4036910.1357715.50540.22382.59474.8021.11141.30237.405027.6363765.0079134.00645.13440.47689.6422.56220.23344.824512.6073411.5086205.38740.22967.271217.4220.11483.63608.714022.10120908.25152177.63

圖1 抗剪強度增長對比

圖2 無側限抗壓強度增長對比

圖3 不同水泥摻量楊氏模量E增長對比

從圖1～圖3中可見：

在時間上，隨著齡期的增長，經水泥固化后的淤泥質土的無側限抗壓強度、不排水抗剪強度及楊氏模量E均得到了明顯的增長，其前14 d齡期內強度增長快，完成了21 d齡期強度值的80%左右，14～21 d強度增長值占總增長值的20%左右。

隨著水泥摻量的不斷變化，淤泥質軟土強度增長情況差異較大。摻量為2.5%時，即在初始加入水泥時，對原土產生了較大擾動，且又因水泥摻量少，且初期強度發展慢，故致使其強度低于原土強度，可以明顯看出軟土的觸變性；隨著水泥摻量的增加，其強度增長的速率也越來越快。當水泥摻量達到15%時，其相對于原土，其無側限抗壓強度及不排水抗剪強度增長了40多倍，其楊氏模量E增長了250多倍，表明水泥對淤泥質軟土強度及剛度的提高作用明顯。

4 結 論

(1)隨著齡期的增長，水泥固化淤泥質土的土體抗剪強度、無側限抗壓強度及楊氏模量E均明顯增長。在前14 d齡期內增長快，完成了21 d齡期內增長值的80%左右。

(2)在相同齡期下，不同水泥摻量下的淤泥質土的土體抗剪強度、無側限抗壓強度及楊氏模E增長情況有明顯差異。摻量為2.5%時幾乎無增長，隨著水泥摻量的增加，其增長值及增長速率越來越大，水泥摻量達到15%，其相對于原土，其無側限抗剪強度及土體抗剪強度增長了40多倍，楊氏模量E增長了250多倍。表明水泥可有效固化淤泥質軟土，提高其土體強度并提高其抵抗變形的能力。

[1] 宋連亮,陳昌彥.北京某高填方高速公路路基沉降變形規律研究[J].巖土工程技術,2013, 27(2).

[2] 韓亮.高速公路軟土路基沉降變形研究[J].交通標準化,2008,(8):49-52.

[3] 楊凱旋,熊銀珍,高武振.高壓旋噴與化學灌漿在公路軟土路基中的應用[J].南方國土資源, 2007,(8):63-65.

A dissertation on laboratory test study on the characteristics of cement solidified silt soft soil

ZHOU Ming-han,RAN Hang-yuan

(Guizhou Highway and Bridge Growp,Guiyang,Guizhou 510000,China)

To improve the bearing capacity of soft soil foundation of highway,and solve the problem of optimum cement content in high pressure spraying pile reinforce soft soil.Using the method of laboratory tests,study on the time-varying characteristics of silt soft soil strength and stiffness under different cement content.The results showed that: cement content is 2.5%, the soft soil strength decreases slightly;when the cement content?reached?15%, the unconfined compressive strength and undrained shear strength increased by 40 times, the Young's modulus E increased by 250 times;curing period increased 14 days, about 80% strength completed. To provide experimental and theoretical basis for the high pressure jet grouting to reinforce the silty soil, and can be used as reference for the similar projects.

silt soft soil；cement solidification；laboratory test；strength；stiffness

2016-08-05

周洺漢(1990-)，男，貴州納雍人，碩士，從事道路與鐵道方向研究。

U416.1+66

C

1008-3383(2017)05-0014-02