第四节．问题的提出和本文主要研究内容

　　一．问题的提出

　　1．粉体喷射搅拌法常被应用于建筑物地基、高速公路路基等加固工程中，其机理是基于水泥对土的加固作用。然而这项技术的发展历史仅仅为几十年，对其加固机理的认识还不充分，设计理论和方法还不不成熟，有些还处于半理论半经验的状态。粉喷桩的一般设计原则为桩径50cm，粉剂为425^#水泥干粉，掺量为天然土重的15%，桩间距约为1~2米左右，呈正三角或正方形布置，施工采取全程复搅复喷等措施。鉴于各类软基成因复杂，性质千差万别，含水量有多寡，软土成分、有机质、酸碱度各异；同一设计方案并不能满足普遍工程的特殊性，同时设计参数的确定，对具体工程而言并不是最优的。如何在了解工程地质构造和各类土的物理力学特性的基础上，设计出在符合规范规定的安全系数的情况下，又满足上部结构物对强度和沉降的要求的最优设计方案，将具有重大的工程意义和显著的经济效益。

　　2．工程实践表明，粉体喷射深层搅拌法的施工工艺、施工机械尚待进一步完善；搅拌桩的检测方法及手段长期悬而未解；目前尚无统一的粉喷桩质量检测方法和验收标准。粉体喷射深层搅拌加固技术发展至今，加之工程管理的疏漏，操作人员素质的参差不齐，技术应用的某种失度，确实有加固失败，工程失事的情况发生，致使深层搅拌这一具有明显优势的加固技术在国内的发展受到了限制。对粉喷桩这种隐蔽工程而言，如何准确、有效、快速的检测其施工质量，一方面为建设单位的现场质量的控制提供依据，另一方面便于及时的检查和发现施工过程中出现的问题，解决施工质量状况令人疑虑状况，有必要提供一种行之有效的检测方法，来充分发挥粉喷桩加固地基经济、有效、节省工时等多种优点。

　　3．提高地基承载力和减小压缩层的沉降量是地基处理的主要目的。由于工程结构物对地基的要求，随型式、规模及重要性而异，对软弱地基的判断标准也难有一个统一的正确的定义。因此，沉降量的合理估算，是地基加固方案设计的一个重要依据。沉降量估算的小，将会影响上部建筑物的正常使用乃至破坏，造成不必要的损失；沉降量估算过大，将直接导致工程造价提高，投资增加，经济效益低下。如何在种类繁多的各种沉降计算方法中选择一种适合工程应用、原理易于理解、计算结果合理、方法简单易行的实用计算方法，对工程技术人员而言，将具有直接的工程实践意义。

　　鉴于以上原因，本文以在建的省“九五”重点工程—南京至马鞍山高速公路的软基加固工程为依托，结合河海大学结构研究所与南京公路建设处合作的南京市重点建设工程—南京至高淳高等级公路二期工程，对粉喷桩加固路基方案的设计、桩基现场质量控制及粉喷桩复合地基沉降的计算进行了初步研究，以期加深前期经验，积累资料成果，指导工程实践，达到修正和完善现有工程设计、现场检测和沉降计算方法的目的。

　　二．本文主要研究内容

　　水泥土抗压强度的影响因素分析

　　为了经济合理地确定深层搅拌法加固地基土的技术方案，确定与地基土加固相适应的水泥品种、标号和水泥掺入比，同时也是为地基加固设计提供必不可少的试验资料，预先进行了各种不同方案的水泥土室内配比试验。目的在于探索用水泥土加固各种成因软土的适宜性，了解加固水泥的掺入比、含水量、龄期、外掺剂等对水泥土强度的影响，求得波速、掺入比、含水量、干密度、龄期和标贯击数与强度的关系，从而为设计、计算和施工提供可靠的参数。

　　现场桩基质量检测

　　本文首先根据波速、标贯与抗压强度的相关性分析揭示的彼此之间的客观关系，对反射波动测法、钻孔取芯和标准贯入试验的方法应用于现场桩基检测的可行性进行了论证，并结合本次工程实践，对反射波动测法、钻孔取芯和标准贯入试验的方法应用于现场桩基检测的合理性进行评价。目的在于寻求一种与工程实际相适应，操作简便易行，结果合理可靠的方法，从而更好的对现场施工进行质量监控。

　　地基沉降计算方法分析

　　对高速公路软土路基的处理而言，沉降量的估算是决定软基是否需要处理及处理效果如何的重要步骤，合理的计算沉降量将具有非比寻常的重要意义。本文结合试验和原观分析，对复合地基沉降的各种计算方法进行了对比分析和估价，决定采取数值和简化两种计算手段。数值计算采用非线性有限元方法，土体假定为邓肯—张模型，以比奥固结理论为基础，考虑侧向变形和渗流对沉降的影响，将桩—土作为整体划分网格，取网格节点上孔隙压力和竖向、水平向位移为基本未知量，在填土作用下根据土体劲度和渗透性建立方程，解得孔压和位移随时间的变化。简化计算主要采用等效模量当层法和Mindlin—Boussinesq联合求解法计算沉降，并根据有限元计算或现场实测结果进行修正。本文目的在于通过以上尝试，选择一种适宜本地区简易而又较合理、易于为工程技术人员接受的的沉降计算方法。