圓形煤場中樁網(wǎng)復(fù)合地基原體試驗研究

樁網(wǎng)復(fù)合地基是近年來興起的一種軟弱地基處理方法,因其可有效控制工后沉降和差異沉降而被廣泛應(yīng)用于沿海高標(biāo)準(zhǔn)公路建設(shè)中。通過在某公路段中對攪拌樁網(wǎng)復(fù)合地基及管樁網(wǎng)復(fù)合地基兩個分區(qū)的現(xiàn)場原位試驗,從承載機理、沉降變形等方面對二者進行對比分析,并且結(jié)合實測數(shù)據(jù)對填土中土拱的承載性狀進行分析。

通過京滬高速鐵路北段李窯試驗段的現(xiàn)場試驗,對cfg樁網(wǎng)復(fù)合地基的樁、土應(yīng)力和荷載分擔(dān)比進行了分析研究。試驗結(jié)果表明,cfg樁網(wǎng)復(fù)合地基樁土應(yīng)力比隨著路堤填筑荷載增加而增大,在填筑結(jié)束后樁土應(yīng)力比基本維持不變。填筑結(jié)束時,平均樁土應(yīng)力比為3.2,樁荷載分擔(dān)比為50%,即樁土各承擔(dān)了一半的路堤填筑荷載,至預(yù)壓土卸載后26d增加至62%。樁帽邊緣處壓力大于樁帽中心處壓力,反映出樁帽間存在比較明顯的土拱作用。

在京滬高速鐵路鳳陽試驗段用cfg樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)處理地基的實測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,獲得了柔性基礎(chǔ)下樁帽頂、樁帽間土、四樁帽間形心處的應(yīng)力及樁土應(yīng)力比隨荷載和固結(jié)時間的變化規(guī)律,并分析了樁土荷載分擔(dān)比隨固結(jié)時間的變化特性。現(xiàn)場試驗結(jié)果表明:樁土應(yīng)力比隨荷載的增大而增大,基本呈線性關(guān)系;在荷載一定的情況下,樁土應(yīng)力比隨固結(jié)時間的變化不大;樁土應(yīng)力比均值在4.0左右,地基土分擔(dān)了約45%的路堤荷載。該研究成果可為中國高速鐵路路堤下cfg樁網(wǎng)復(fù)合地基設(shè)計的參數(shù)取值提供實測依據(jù)。

通過對剛-柔性樁組合的多元復(fù)合地基模型在不同褥墊層厚度的靜載荷試驗所得的數(shù)據(jù),分析了多元復(fù)合地基中樁土應(yīng)力比、樁土荷載分擔(dān)比隨荷載的變化關(guān)系及不同褥墊層厚度對樁土應(yīng)力的影響。試驗結(jié)果表明:在剛-柔性樁組合的多元復(fù)合地基中,隨著總荷載的增加,剛性樁分擔(dān)的荷載百分比及樁土應(yīng)力比均增加,而柔性樁及樁間土分擔(dān)的荷載百分比均減小,隨著褥墊層厚度的增大,剛性樁和柔性樁與土之間的應(yīng)力比均降低,但剛性樁的樁土應(yīng)力比減小的幅度比柔性樁大得多。

以遂渝鐵路松軟地基為工程背景,原位測試了鋪設(shè)與不鋪設(shè)土工格柵兩種情況的粉噴樁復(fù)合地基的剖面沉降、樁頂和樁間土的土壓力、土工格柵拉力。分析結(jié)果表明:樁頂和樁間土的土壓力與填土高度成正比,鋪設(shè)土工格柵能有效改善附加應(yīng)力的傳遞,提高樁土應(yīng)力比,粉噴樁+土工格柵加筋墊層復(fù)合地基的樁土應(yīng)力比為3.75。土工格柵的拉力與沉降成冪函數(shù)關(guān)系。分析結(jié)果對的粉噴樁樁網(wǎng)復(fù)合地基設(shè)計有重要參考價值。

樁-網(wǎng)復(fù)合地基同時具備豎向增強和水平向增強兩種加固形式的優(yōu)點,由樁、網(wǎng)、土三者共同協(xié)調(diào)作用,有效分擔(dān)路堤荷載,是一種作用機理復(fù)雜的地基加固方法。通過對某客運專線紅粘土樁-網(wǎng)復(fù)合地基試驗段進行的現(xiàn)場測試試驗,對復(fù)合地基的基底土壓力、土工格柵變形、孔隙水壓力以及樁土沉降量等方面的測試,得出紅粘土復(fù)合地基需要在樁、網(wǎng)、樁間土通過一個反復(fù)的作用過程才能達到穩(wěn)定狀態(tài)等結(jié)論,將有助于深入研究樁-網(wǎng)復(fù)合地基加固機理,并為進一步完善樁-網(wǎng)復(fù)合地基設(shè)計方法提供依據(jù)。

紅粘土樁-網(wǎng)復(fù)合地基現(xiàn)場試驗研究——樁-網(wǎng)復(fù)合地基同時具備豎向增強和水平向增強兩種加固形式的優(yōu)點，由樁、網(wǎng)、土三者共同協(xié)調(diào)作用，有效分擔(dān)路堤荷載，是一種作用機理復(fù)雜的地基加固方法。通過對某客運專線紅粘土樁一網(wǎng)復(fù)合地基試驗段進行的現(xiàn)場測試試驗，對...

以海南某機場樁網(wǎng)復(fù)合地基為例,在分析樁網(wǎng)復(fù)合地基作用機理的基礎(chǔ)上,對其沉降規(guī)律進行研究,得出以下結(jié)論：樁網(wǎng)復(fù)合地基對總沉降量的控制能力較好,最大沉降量為176mm,遠小于采用其他軟土地基處理方法（如排水固結(jié)法）的沉降量;其沉降曲線符合一般地基的沉降規(guī)律;某位置的總沉降量與在樁網(wǎng)復(fù)合地基中的位置和軟土分布區(qū)的位置有一定關(guān)系。用復(fù)合模量法對剛性樁網(wǎng)復(fù)合地基沉降量的計算結(jié)果相比實測偏大。

以海南某機場樁網(wǎng)復(fù)合地基為例,在分析樁網(wǎng)復(fù)合地基作用機理的基礎(chǔ)上,對其沉降規(guī)律進行研究,得出以下結(jié)論:樁網(wǎng)復(fù)合地基對總沉降量的控制能力較好,最大沉降量為176mm,遠小于采用其他軟土地基處理方法(如排水固結(jié)法)的沉降量;其沉降曲線符合一般地基的沉降規(guī)律;某位置的總沉降量與在樁網(wǎng)復(fù)合地基中的位置和軟土分布區(qū)的位置有一定關(guān)系。用復(fù)合模量法對剛性樁網(wǎng)復(fù)合地基沉降量的計算結(jié)果相比實測偏大。

采用相同樁體參數(shù)、兩種不同樁距比的錐形樁,開展了錐形群樁復(fù)合地基的試驗研究,結(jié)果表明:隨著樁距比增大,極限荷載時基樁的樁頂位移快速增大、向上刺入褥墊層,樁距比為4.5時,樁間土的工作效率較高,樁土協(xié)同工作較好。

南桂公路k158+500～k180+000段為深厚軟弱地基,利用cfg樁網(wǎng)復(fù)合地基對軟土地基進行處理。通過計算初步確定了cfg樁網(wǎng)復(fù)合地基的主要技術(shù)參數(shù),基于有限元軟件abaqus對荷載作用下復(fù)合地基的沉降值、水平位移及樁身應(yīng)力規(guī)律進行研究,并從不同的樁長、樁間距及邊樁長度等角度進行了仿真計算。最終得出本文推薦的cfg樁網(wǎng)復(fù)合地基主要計算參數(shù):樁徑為40cm,樁間距為160cm,路基中心線附近樁長為8.5m,邊樁長度為7.5m。

為了研究剛性樁復(fù)合地基承載性狀受基礎(chǔ)尺寸大小變化的影響規(guī)律,自主研制一個模型箱試驗裝置,開展4個不同尺寸壓板的地基土以及復(fù)合地基載荷試驗和單樁載荷試驗等相關(guān)模型試驗,獲得一套模型試驗測試成果。試驗結(jié)果表明,在基底應(yīng)力和置換率相同的條件下,復(fù)合地基沉降隨壓板尺寸增大而增大,樁–土應(yīng)力比隨壓板尺寸增大而增大,樁分擔(dān)的荷載隨壓板尺寸增大而增大。在試驗成果的基礎(chǔ)上,從理論上對剛性樁復(fù)合地基尺寸效應(yīng)進行分析,所揭示的規(guī)律與試驗結(jié)果也是一致的。由于尺寸效應(yīng)的存在,現(xiàn)場載荷試驗承載性狀不能代替實際基礎(chǔ)復(fù)合地基承載性狀,進而提出由樁–土組合疊加計算模型的方法,來解決復(fù)合地基尺寸效應(yīng)問題,模型試驗及工程實例計算結(jié)果證明了該方法是可行的。結(jié)果可為解決復(fù)合地基尺寸效應(yīng)問題及探討復(fù)合地基承載能力檢測方法提供參考。

通過一個剛性樁復(fù)合地基的工程設(shè)計實例,對地基承載力與剛性樁復(fù)合地基的設(shè)計計算進行分析,并對地基反力、建筑物沉降在施工期間進行了監(jiān)測.實測表明,所采用的設(shè)計計算方法較好地反映了工程實際狀況,可以應(yīng)用于實際工程的簡化計算.

通過某工程現(xiàn)場載荷試驗結(jié)果的分析比較，提出了簡便合理的計算剛性樁復(fù)合地基承載力計算公式，以及結(jié)合地質(zhì)情況采用不同布樁方式的設(shè)計思路。

通過剛性樁復(fù)合地基群樁(樁數(shù)3×3)模型試驗,對不同墊層厚度剛性樁復(fù)合地基的變形特性、不同樁位樁體和樁間土的受力特性進行測試,并對樁土應(yīng)力比和荷載分擔(dān)比等反映樁土共同工作性能的指標(biāo)進行分析,得出了剛性樁復(fù)合地基的承載特性和變形規(guī)律。結(jié)論可為剛性樁復(fù)合地基的優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù)。

提出了樁承式復(fù)合地基的基本概念和適用范圍,并推導(dǎo)了初步設(shè)計方案的理論式;在此基礎(chǔ)上,以電廠中平均堆載達220kpa的圓形煤場為例,通過對試驗區(qū)有限元模型分析和物理試驗的結(jié)果比較對照,提出了應(yīng)用非線性有限元詳細計算樁承式復(fù)合地基的方法。

對多樁復(fù)合地基進行了現(xiàn)場測試,研究復(fù)合地基在受力和破壞的整個過程中,中心樁、角樁、邊樁的樁身軸力分布以及荷載傳遞特性,進而研究加載過程中樁與樁間土的荷載分擔(dān)比例。同時,研究剛性樁的樁側(cè)土體沿深度方向的沉降變化規(guī)律,考察樁側(cè)摩阻力的形成機制和作用機理。研究表明,當(dāng)采用較大的樁間距時,適當(dāng)增加樁的長度是有意義的,此時樁側(cè)的摩阻力得到充分發(fā)揮,它是樁體承載力得到發(fā)揮的本質(zhì)所在。

樁承加筋土復(fù)合地基作為一種先進的地基處理技術(shù),因其在技術(shù)領(lǐng)域如控制地基沉降和差異沉降等方面具有良好表現(xiàn),并具有良好的經(jīng)濟效益,近年來已得到廣泛應(yīng)用。本文通過樁承加筋土復(fù)合地基現(xiàn)場的靜載試驗和循環(huán)荷載試驗,測得沉降、樁土應(yīng)力和土工格柵張拉力在不同荷載作用下的變化狀況,由此得到了樁土應(yīng)力比,進而分析其工作性狀和工程性能。

以往樁網(wǎng)復(fù)合地基通過壓樁試驗來確定樁長,深圳機場南停機坪壓樁時發(fā)現(xiàn)采用此法確定樁長,將會大大增加工程投資,造成不必要的浪費。該工程開創(chuàng)性地采用靜力觸探確定樁長,定樁長施工。根據(jù)沉降觀測資料,分析了樁網(wǎng)復(fù)合地基的沉降規(guī)律,填土期間樁與樁間土有一定的沉降和差異沉降,填土高度達到2.0m后差異沉降不再發(fā)展,填土完成后,場地基本沒有發(fā)生沉降。工程實踐表明,采用靜力觸探控制樁長安全、可靠,社會效益和經(jīng)濟效益顯著,該施工方法可為同類工程樁長控制提供借鑒。

為比較管樁＋鋼筋混凝土板復(fù)合地基、管樁＋樁帽＋土工格室復(fù)合地基、管樁＋樁帽＋土工格柵復(fù)合地基的受力和沉降控制效果,開展了3種復(fù)合地基處理深厚軟土路基的現(xiàn)場試驗,分析研究了不同墊層條件下管樁復(fù)合地基受力和變形規(guī)律,結(jié)果表明：路堤荷載作用下,樁頂和樁間土應(yīng)力由路基中心向路肩、坡腳處逐漸減少,土工格柵墊層時樁土應(yīng)力比為2.47~5.42,土工格室墊層加固樁土應(yīng)力比為2.30~6.25;鋼筋混凝土板墊層時樁土應(yīng)力比為8.05~14.81;隨著路基填土荷載的增大,土工格柵、土工格室拉力逐漸增大,路肩位置拉力最大,相同荷載作用下土工格室所受拉力大于土工格柵;3種復(fù)合地基加固措施中管樁＋鋼筋混凝土板對路基沉降的加固效果最好,穩(wěn)定后地基面沉降分別為土工格柵和土工格室樁網(wǎng)復(fù)合地基地基面沉降的68.46%和72.56%.

為比較管樁+鋼筋混凝土板復(fù)合地基、管樁+樁帽+土工格室復(fù)合地基、管樁+樁帽+土工格柵復(fù)合地基的受力和沉降控制效果,開展了3種復(fù)合地基處理深厚軟土路基的現(xiàn)場試驗,分析研究了不同墊層條件下管樁復(fù)合地基受力和變形規(guī)律,結(jié)果表明:路堤荷載作用下,樁頂和樁間土應(yīng)力由路基中心向路肩、坡腳處逐漸減少,土工格柵墊層時樁土應(yīng)力比為2.47~5.42,土工格室墊層加固樁土應(yīng)力比為2.30~6.25;鋼筋混凝土板墊層時樁土應(yīng)力比為8.05~14.81;隨著路基填土荷載的增大,土工格柵、土工格室拉力逐漸增大,路肩位置拉力最大,相同荷載作用下土工格室所受拉力大于土工格柵;3種復(fù)合地基加固措施中管樁+鋼筋混凝土板對路基沉降的加固效果最好,穩(wěn)定后地基面沉降分別為土工格柵和土工格室樁網(wǎng)復(fù)合地基地基面沉降的68.46%和72.56%.

通過對四川某工程cfg樁復(fù)合地基進行現(xiàn)場載荷試驗研究和對cfg單樁復(fù)合地基承載力和壓縮模量進行的數(shù)據(jù)分析,總結(jié)出檢測cfg單樁復(fù)合地基承載力及壓縮模量的載荷試驗方法;驗證了采用cfg樁復(fù)合地基進行地基加固的處理方法是可行、有效的,對cfg樁復(fù)合地基在土木工程中的推廣應(yīng)用具有一定的實際意義。