水泥土擠密樁擠密效果影響因素敏感性分析

摘要：以公鐵聯運大宗商品倉儲中心項目為研究背景，分析該工程項目中水泥土擠密樁的擠密效果影響因素，并建立樁體壓實系數數學預估模型，得出以下結論：當土層深度較大時，應選擇錐底錘；當土層深度較小時，應選擇平底錘。根據水泥土擠密樁壓實系數可得，在同一夯錘落距與夯擊次數下，錐底錘的壓實系數較大，說明采用錐底錘的壓實效果較優。對貫入阻力與壓實系數間呈對數關系，且擬合結果的相關系數為0.954，相關性極高，說明二者間的相關性較強，擬合結果準確性較高。

關鍵詞：滑坡治理；穩定性分析；錨桿加固

0" "引言

擠密樁是地基中常用一種加固結構，其擠密效果會影響其承載能力與受力特性，近年來，許多專家學者針對擠密樁的力學特性開展相關研究。

王海英等人[1]以灰土擠密樁為研究對象，開展試樁應用試驗，分析其在濕陷性黃土地基中的力學性能。研究結果表明，擠密樁在濕陷性黃土地基中仍能表現出良好的力學性能，可行性較高。楊建周[2]以某鐵路路塹段地基加固工程為研究背景，建立擠密樁變形預測模型，對影響擠密樁變形的因素進行敏感性分析。研究結果表明，樁間距對擠密樁變形的影響最大。韓侃等人[3]以高鐵路基擠密樁為研究對象，開展現場實驗，分析影響其擠密效果的因素。研究結果表明，地基土原始含水量對擠密樁的擠密效果影響較大。趙秀紹等人[4]以紅黏土地基中為擠密樁研究對象，開展室內樁孔水泥土夯擊試驗，建立擠密效果預測模型，分析夯錘參數對擠密樁擠密效果的影響。研究結果表明，擠密效果預測模型的預測效果良好。楊新文等人[5]以城際軌道交通工程為研究背景，開展靜載試驗，并結合有限元模擬，分析影響擠密系數的因素。研究結果表明，擠密系數與側摩阻力呈正相關關系。

本文以公鐵聯運大宗商品倉儲中心項目為研究背景，分析該工程項目中水泥土擠密樁的擠密效果影響因素，并建立樁體壓實系數數學預估模型，研究各因素與水泥土擠密樁壓實系數間的關系。

1" "工程概況

本研究以公鐵聯運大宗商品倉儲中心項目為研究背景，分析該工程項目中水泥土擠密樁的擠密效果影響因素。該項目場地現狀地形為臺階型，場地地貌單元屬浐河上游無名河河流的三級階地，場地現狀為荒地，局部位置可見取土坑。

地形為緩坡坎狀，西高東低，坎高一般2～3m，坎與坎之間較平坦，地面高程介于581～597m之間，相對高差約16m。該項目地基處理采用水泥土擠密樁進行處理，樁經400mm，樁長為6.0m，5.5m及11m，孔內填料為水泥土。

2" "試驗方案

本研究以水泥土擠密樁為研究對象，采用電阻應變式土壓力盒得出夯擊過程中，水泥土擠密樁的擠密力變化規律。分別分析錘底形狀、夯擊次數及夯錘落距對水泥土擠密樁擠密效果的影響。本研究試驗方案如表1所示。

3" "試驗結果分析

為分析錘底形狀、夯擊次數及夯錘落距對水泥土擠密樁擠密效果的影響，開展室內夯擊試驗。

3.1" " 平底錘夯擊次數與擠密力關系

水泥擠密樁平底錘夯擊次數-擠密力曲線如圖1所示。由圖1可知，夯擊次數與擠密力間呈正相關關系，隨著夯擊次數的增大，水泥土擠密樁的擠密力逐漸增大。其中，樁底的擠密力均大于樁側的擠密力，說明隨著夯擊次數的增大，水泥土擠密樁的穩定性逐漸增大，擠密效果較好。當夯擊次數為40次時，夯錘落距為90cm的水泥土擠密樁的樁底擠密力最大，其值為315kPa；夯錘落距為30cm的水泥土擠密樁的樁側擠密力最小，其值為203kPa。

樁側的水泥土擠密樁的擠密力與夯錘落距呈正相關關系，隨著夯錘落距的增大，其樁側擠密力逐漸增大。這是由于夯錘落距較大時，擠密樁受到的沖擊力較大，使擠密樁與土體接觸緊密，增大了擠密樁樁側的擠密力。當夯擊次數較小時，不同夯錘落距的擠密樁樁底擠密力差距較大，隨著夯擊次數的增大，不同落錘間距的擠密樁樁底擠密力差距逐漸減小。這是由于夯擊次數較大時，擠密樁底部與土體已達到穩定狀態，增大夯錘落距對擠密樁樁底的擠密力影響較小。

3.2" " 樁圓底錘夯擊次數與擠密力關系

水泥土擠密樁圓底錘夯擊次數-擠密力曲線如圖2所示。由圖2可知，圓底錘的夯擊次數-擠密力曲線與平底錘曲線變化規律具有一致性，其夯擊次數與擠密力間均呈正相關關系。除夯錘落距為90cm外，其他水泥土擠密樁樁底的擠密力均大于樁側的擠密力。

不同夯錘落距的水泥土擠密樁擠密力具有一定的差異性，其中，在同一測點下，夯錘落距為90cm的水泥土擠密樁的樁底擠密力最大，夯錘落距為30cm的水泥土擠密樁的樁側擠密力最小，說明夯錘落距的變化對于水泥土擠密樁的擠密效果具有一定的影響。當夯錘落距較大時，水泥土擠密樁的擠密效果越好。對比平底錘的擠密力可得，采用圓底錘的水泥土擠密樁的最大擠密力為302kPa，小于采用平底錘的水泥土擠密樁的最大擠密力。

3.3" " 錐底錘夯擊次數與擠密力關系

水泥土擠密樁錐底錘夯擊次數與擠密力曲線如圖3所示。由圖3可知，錐底錘的夯擊次數與擠密力曲線與上述兩種曲線變化規律具有一致性，其夯擊次數與擠密力間均呈正相關關系，樁側的擠密力均小于樁底的擠密力。當夯擊次數大于20次時，夯錘落距與水泥土擠密樁呈正相關關系，說明增大夯錘落距有利于提升擠密樁的穩定性。

采用圓底錘的水泥土擠密樁的最大擠密力為313kPa。對比以上兩種夯錘可得，采用錐底錘對擠密樁樁底進行夯實的擠密效果優于平底錘而劣于圓底錘。對比3種夯錘的樁側擠密力可得，采用錐底錘的水泥土擠密樁的樁側擠密力最大。

4" "樁體壓實系數數學預估模型

為分析影響水泥土擠密樁擠密效果的因素，研究各因素與水泥土擠密樁壓實系數間的關系，不同夯擊次數、夯錘落距下的水泥土擠密樁壓實系數如表2所示。

根據上述參數，對夯擊次數N、夯錘落距D與壓實系數K間的關系進行擬合，得出三者間的關系接近對數關系，其關系式如式（1）所示。不同夯錘的擬合系數如表3所示。

K =E ln（N）+F ln（D）+G （1）

由表3可得，不同夯錘的壓實系數擬合模型的相關系數均大于0.9，說明夯擊次數、夯錘落距與壓實系數三者間的相關性較高，擬合效果較好。

采用電子微型貫入儀對貫入阻力與壓實系數進行測定，并將二者間的相關關系進行擬合，擬合關系如圖4所示。由圖4可知，貫入阻力與壓實系數間呈對數關系，且擬合結果的相關系數為0.954，相關性極高，說明二者間的相關性較強，擬合結果準確性較高。

5" "結語

本文以公鐵聯運大宗商品倉儲中心項目為研究背景，分析該工程項目中水泥土擠密樁的擠密效果影響因素，并建立樁體壓實系數數學預估模型，得出以下結論：

采用錐底錘的樁側擠密力最大，平底錘的樁底擠密力最大，當土層深度較大時，在每層夯實過程中，擠密作用主要依靠樁側擠密力，所以，當土層深度較大時，應選擇錐底錘，當土層深度較小時，應選擇平底錘。

根據水泥土擠密樁壓實系數可得，在同一夯錘落距與夯擊次數下，錐底錘的壓實系數較大，說明采用錐底錘的壓實效果較優。

不同夯錘的壓實系數擬合模型的相關系數均大于0.9，說明夯擊次數、夯錘落距與壓實系數三者間的相關性較高，擬合效果較好。

對貫入阻力與壓實系數間呈對數關系，且擬合結果的相關系數為0.954，相關性極高，說明二者間的相關性較強，擬合結果準確性較高。

參考文獻

[1] 王海英，王喜川，張英治，等.建筑垃圾再生材料灰土擠密樁成樁應用試驗[J].建筑科學與工程學報，2022，39（5）：232-240.

[2] 楊建周.灰土擠密樁復合地基累積變形影響因素敏感性分析[J].鐵道標準設計，2021，65（6）：32-37+45.

[3] 韓侃，趙永虎，李紅義，等.黃土區高鐵路基擠密樁樁間土擠密效果檢測與影響因素研究[J].鐵道標準設計，2021，65（2）：32-35+41.

[4] 趙秀紹，譚周勇，李凱，等.擠密樁在紅黏土地基中擠密效果影響因素試驗研究[J].鐵道科學與工程學報，2018，15（7）：1730-1737.

[5] 楊新文，張海龍，羅揚，等.擠密樁預處理后黃土地基灌注樁承載特性[J].西安建筑科技大學學報（自然科學版），2021，53（4）：485-492.