柔性基础下减沉复合疏桩沉降性能研究

采用减沉复合疏桩进行软基处理能充分发挥桩间土体的承载力,有效控制工后沉降的同时节约了软基处理成本。预应力管桩作为一种常用的减沉复合疏桩,大量应用于目前高速公路桥头软基处理中。其沉降计算多采用复合模量法,无法准确反映路堤荷载下该桩型的承载机理,计算值与实测值存在较大差别。基于Mindlin应力解,得出了环形桩端均布荷载作用在地基内部任意点竖向附加应力系数的数值计算方法;得出了沿桩身三角形分布、沿桩周均匀分布侧摩阻力作用在地基内部时任意点土中竖向附加应力系数的数值计算方法。在此基础上建立了考虑桩身压缩量和实际截面形状的预应力管桩单桩沉降计算方法,进而建立了路堤荷载下预应力管桩复合地基的沉降计算方法。通过现场实测沉降数据验证了该方法的合理性。     

粉喷桩处理高速公路软土地基地基内附加应力及沉降计算分析

考虑高速公路路基承受柔性荷载的特点，采用弹性力学中Mindlin解与Boussinesq解联合求解柔性荷载下粉喷桩复合地基中及复合地基下卧层土中应力及沉降。计算表明由于桩的作用，加固区的附加应力大大减少，而下卧层的附加应力有所增加，从而导致下卧层的沉降增大。将此方法计算沉降与工程中常用计算方法及实测结果比较，Mindlin解与Boussinesq解联合求解法与实测能较好吻合。     

桩间土荷载引起的附加应力计算模式及影响因素研究

复合地基沉降计算的关键是确定复合地基内部应力场分布。但目前各种计算模式中往往假定桩间土荷载覆盖于整个复合地基上,与实际中桩间土荷载仅覆盖于桩间土上这种差异导致计算结果较实际偏大。笔者基于Boussinesq解修正了桩间土荷载引起的附加应力计算模式,并研究了深度、置换率、桩径等因素对两种计算模式的影响规律:两种模式计算的附加应力差距沿深度逐渐增加,在2～7倍桩径深度处达到最大值,而后沿深度又略有缩小,并趋于稳定值;置换率越大,差距越大,而桩径基本无影响。     

水泥搅拌桩在软土地基中的沉降分析

在复合地基工后沉降计算中,加固区域采用复合模量法;而下卧层则采用应力扩散法计算层顶附加应力,再用分层总和法计算沉降。同时利用计算结果分析路基工后沉降与桩长和压缩模量的关系。通过水泥搅拌桩软土地基的沉降和承载力计算,验证水泥搅拌桩处理软土地基的正确性、合理性。     

软土地基复合疏桩基础沉降计算分析

运用改进的Geddes应力解计算软土地基基桩荷载产生的附加应力及Boussinesq解计算承台下土分担的荷载产生的附加应力,将两部分附加应力线性叠加,按分层总和法计算疏桩基础的沉降。通过工程实例的计算,并与规范法的计算相比较,结果表明,改进的联合解法经济、安全,且具符合实际的荷载传递机理。     

饱和尾矿砂地基非线性沉降计算

采用双曲线法对载荷试验曲线进行拟合,建立应力与原状土的切线模量关系的切线模量方程,确定不同荷载下不同深度处的原状土切线模量,分别引入附加应力修正系数和破坏比系数,采用2种不同的沉降计算方法对饱和尾矿砂地基桩间土的沉降进行计算,并对计算结果与实测沉降结果对比分析。认为,2种方法均反映了地基非线性变形特征,考虑附加应力修正系数的沉降计算方法偏于安全,对饱和尾矿砂地基附加应力修正系数β取0.9较为合理,为相同类型饱和尾矿砂地基桩间土的沉降计算提供参考。     

旧路拓宽地基差异沉降形成机理及控制对策

依托沪宁高速公路(上海段)拓宽工程,选取典型断面,应用分层总和法进行特征点位的地表总沉降和差异沉降计算,并与有限元计算结果进行比较,确认分层总和法适用于旧路拓宽沉降计算。基于分层总和法的基本原理,针对道路拓宽工程的荷载形式,综合分析初始自重应力场、一次附加应力场和二次附加应力场的分布特征,以及应力水平与压缩模量的关系,指出一次附加应力和二次附加应力相向增长的叠加效应是导致旧路边坡区域浅层地基差异沉降显著的主要原因,土层压缩性高是导致深层地基差异沉降的主要原因。结合道路拓宽工程的施工特点,指出旧路路面区域饱和软土层差异沉降控制应通过新路拓宽区域地基处理改变其二次附加应力场分布,降低二次附加应力水平,减小总沉降量以控制差异沉降。     

水泥土搅拌桩复合地基固结机理室内模型试验

为了揭示水泥土搅拌桩复合地基的固结特性,进行了端承型水泥土搅拌桩复合地基和悬浮型水泥土搅拌桩复合地基加固软土地基的室内模型试验。通过监测荷载作用下复合地基桩顶和桩间土沉降、桩顶和桩间土应力及软土中不同位置处的超静孔隙水压力,分析了2种复合地基的桩土应力比、桩体荷载分担比、超静孔隙水压力消散等变化规律的差异性。研究结果表明:端承型搅拌桩较悬浮型搅拌桩可以明显减少复合地基的总沉降量与工后沉降;由于桩土刚度差异导致的桩土差异沉降引起了桩间土承担的荷载向桩体转移,桩间土承担的附加应力减少,桩土应力比增大,桩体荷载分担比增加,进而加速搅拌桩复合地基的固结;端承型水泥土搅拌桩复合地基较悬浮型水泥土搅拌桩复合地基的桩土差异沉降大,桩间土荷载转移现象更加显著,固结速率也更快;水泥土桩在复合地基中的排水通道作用并不显著,但因其模量较桩间土大,因此可以在一定程度上加速复合地基固结。     

深厚软基刚柔组合桩设计计算方法研究

介绍了刚柔桩同体组合技术的加固原理,同时介绍了其与劲性搅拌桩的不同点。刚柔组合桩单桩及复合地基的荷载传递机理与劲性搅拌桩及长短桩复合地基有所不同,存在荷载扩散的双层模式。研究了桩侧摩阻力和桩端阻力发挥的不同影响因素,当进行刚柔组合桩单桩极限承载力计算时需考虑插入管桩对水泥土搅拌桩的挤密作用、管桩同心植入水泥土搅拌桩中形成土塞效应、水泥土搅拌桩与预应力管桩协调变形情况,结合国内外类似桩型承载力计算公式,给出刚柔组合桩单桩承载力和复合地基承载力计算公式。分别采用平均附加应力法、Boussinesq-Mindlin应力解联合求解法进行路堤荷载下刚柔组合桩复合地基的沉降计算,经实例验证后者具有较好的适用性。     

分级加载下组合渗流碎石桩-CFG桩复合地基固结解答

为了进一步完善组合渗流排水桩-不排水桩复合地基固结理论,就分级加载下组合型复合地基的固结理论计算展开研究。以组合渗流碎石桩-CFG桩复合地基为研究对象,考虑碎石桩固结变形、不同桩体的涂抹效应和附加应力随深度与时间变化等因素,结合软土路基分级填筑的工程状况,运用解析法推导出分级加载下组合渗流碎石桩-CFG桩复合地基固结解析解,并得到任意时刻复合地基的整体平均固结度解答。进一步地,将本文解退化为瞬时加载下附加应力沿深度非均布条件下的解,大大简化了计算公式。运用MATLAB软件对本文解进行编程运算,以不同加载历程、附加应力沿深度分布的3种模式和桩土模量比为基本变量,绘制出相应工况下复合地基的整体平均固结度曲线,然后对计算结果进行参数分析。研究结果表明:采用与工程实际更为接近的分级加载模式,发现不同加载历程对复合地基固结速率的影响较大;分级加载下附加应力沿深度非均布的固结度曲线基本重合,表明考虑应力时效性的应力分布模式对复合地基固结速率影响不大,从而可以将固结度计算公式简化,易于工程应用;但是在不同的CFG桩土模量比下,附加应力沿深度分布模式的不同导致地基的最终沉降结果有较大差异,增大桩土模量比有助于减小复合地基变形量,缩小沉降差异,维持地基稳定。     

深厚软土中水泥土长短桩复合地基承载特性试验

通过水泥土长短桩复合地基承载特性试验,实测长桩、短桩和桩间土顶面应力,探讨了采用水泥土长短桩方法对深厚软土进行处理时,复合地基桩土应力比及其变化规律.研究表明:水泥土长短桩复合地基荷载试验曲线同单一桩型复合地基一样均为缓变型;长桩和短桩桩土应力比均表现为先增大,后减小,再趋于稳定的趋势,并在临界荷载前后,复合地基主次桩顺序发生变化.根据试验结果,得到了考虑荷载水平的水泥土长短桩复合地基承载力计算公式,且计算结果同实测结果十分接近.     

交通荷载作用下软土地基累积塑性变形分析

针对交通荷载作用下软土地基的变形问题,采用累积应变的经验公式计算其累积沉降。首先通过确定车辆荷载引起的动偏应力和土层的力学指标计算出静力破坏偏应力,然后通过考虑土物理力学性质、循环荷载次数的累积变形公式计算软土地基中各土层在车辆荷载作用下引起的残余累积应变,最后用分层总和法计算总沉降。采用该方法对交通荷载作用下上海地区典型软土地基的累积沉降进行了实例分析。     

循环荷载下水泥土桩复合单元体变形特性及其地基长期沉降计算方法

对于软土地区的路基工程,若路基处理不当,在长期交通荷载作用下,容易导致服役期路面开裂、不均匀沉降等问题。水泥土搅拌桩法是软土地区最常用的路基加固方法之一。研究循环荷载下水泥土桩复合地基的变形特性,对于指导交通荷载下软土地基长期沉降控制具有重要意义。然而,现有研究主要集中在软土和水泥土单一介质,对于水泥土桩复合体的研究较少。通过开展水泥土桩复合单元体大型动三轴试验,分析围压、静偏应力和置换率等因素对水泥土桩复合体累积塑性应变的影响。研究结果表明：循环荷载下水泥土桩复合体累积塑性显著小于软土,且应变随围压、动应力比及静偏应力的增大而增大,随置换率的增大而减小;静偏应力的增加会导致复合单元体临界动应力比的减小。基于试验结果,建立了水泥土桩复合体长期沉降计算方法。结合现代有轨电车算例,分析交通荷载作用下软土路基以及经水泥土桩法处理后的路基长期沉降结果。计算结果表明,采用水泥土桩法可有效减小软土路基长期沉降。     

筒桩复合地基固结性状三维有限元分析

考虑了桩、土、土工格栅之间的相互作用及地基土体固结的影响,采用三维有限元方法研究了路堤荷载作用下,打穿软土层和未打穿软土层的固结特性、沉降特性和应力分布特性,并对桩长、桩间距等影响因素进行的分析。研究表明:应使桩长穿透软土可压缩层,以满足控制地基最大沉降量的要求;格栅最大拉应力分布于盖板边缘处,随着地基固结时间的增加,格栅拉应力逐渐增大;随桩间距的增加,复合地基桩端处超静孔压的消散速率变小,桩与桩间土的沉降加大;随着桩长的增加,下卧土层超静孔压消散速率明显加快;临界桩长范围内,桩长对地基沉降起控制作用。     

高速公路软土地基处理方法比较分析

在软土地基上修建高速公路,主要问题是地基强度低,路堤沉降量大,沉降不均,路堤易失稳。采用数值方法对塑料排水板、碎石桩和刚性桩三种方法处理软土地基效果进行了比较分析,研究结果表明:①由于刚性桩的刚度远大于桩间土的刚度,因此承担了大部分路堤荷载,仅有小部分路堤荷载由桩间土承担,刚性桩能很好地控制软土地基的沉降,碎石桩能提高软土地基的承载力、改善软土的渗透性,处理效果差于刚性桩,塑料排水板仅能提高软土的渗透性,因此处理效果最差;②采用塑料排水板处理软土地基时,路堤最易发生失稳破坏,碎石桩次之,采用刚性桩处理软土地基时,路堤稳定性最高。     

泡沫轻质土换填公路浅埋中厚层软土地基处理分析

依托广东省某公路项目，介绍泡沫轻质土换填的设计计算流程，提出泡沫轻质土换填方案不大于10 cm沉降标准，给出换填底面附加应力和采用高程数据抗浮验算的近似计算方法。沉降计算和抗浮稳定性计算与工程应用效果对比分析，验明泡沫轻质土换填在公路浅埋中厚层软土地基处理中技术上可行；与原设计水泥搅拌桩复合地基处理方案的造价对比分析，说明泡沫轻质土换填方案具备一定的经济优势。     

水泥土搅拌桩在高速公路桥头段的应用

对桥头跳车产生的原因,使用水泥土搅拌桩对江苏济徐高速公路某桥头段地基进行加固,并通过现场试验分析了水泥土搅拌桩的桩身质量、复合地基桩土应力和地表沉降特性,结果表明:由于水泥土搅拌桩刚度远大于天然地基,在路堤荷载下地表桩间土的沉降大于桩顶沉降,这种桩土差异沉降导致路堤荷载通过土拱作用向桩顶转移,减小了桩间土的附加应力,进而减小桥头段地基总沉降和工后沉降,可以减轻或消除桥头跳车现象。     

地铁车辆段软土复合地基水泥搅拌桩施工线路沉降分析

依托宁波市轨道交通5号线经堂庵跟车辆段道路工程,运用ABAQUS有限元软件计算分析地基置换率、桩土应力比、桩长及桩体刚度对3条线路有列车换算土柱荷载作用时的影响,研究软土水泥搅拌桩复合地基地铁线路沉降及其影响因素。得出最低临界置换率和最小桩长,发现桩土应力比和桩体刚度的改变对复合地基沉降量和加固影响深度的作用效果不敏感。     

柔性基础下刚性桩复合地基沉降计算

针对刚性桩复合地基中桩、土、垫层相互作用特点,通过拟合桩土单元体竖向相对位移分布函数,引入弹塑性荷载传递模型,并考虑桩体的上刺与下刺变形以及中性点和桩土界面变形协调,对桩土相对位移变形形式、桩侧摩阻力变化规律、桩端土反力模型作一定的简化,建立出刚性桩桩复合地基沉降计算的基本微分方程,进而提出了一种新的能考虑桩-土-垫层体系共同作用的柔性基础下刚性桩复合地基沉降计算方法。最后,采用该沉降计算方法对模型试验及工程实例进行分析。结果表明,柔性基础下与刚性基础下刚性桩复合地基变形模式与桩土应力比有很大的差异,沉降计算值及桩土应力比与实测值吻合较好,且该方法计算工作量小,能够对刚性桩复合地基沉降量计算提供参考。     

素混凝土桩和搅拌桩处理城市道路路基的原位试验

在较差地质条件、不同填筑材料情况下,用素混凝土桩和搅拌桩进行了城市道路路基处理的原位试验,分析了超孔隙水压力、桩间土分层沉降、附加有效应力、路基深层土的侧向位移等数据。结果表明:在正常荷载作用下,素混凝土桩复合地基浅层应力向桩体集中,并通过桩向深层扩散,桩顶和桩底的刺入较为明显,有单桩效应;而对于搅拌桩,大部分桩间土和桩没有相对位移,形成了一个加固整体,应力在桩顶和桩底较集中,大部分荷载传到了桩底桩间土和下卧层中。