变荷载下悬浮TDM桩复合地基固结分析

T形水泥土搅拌（TDM）桩是具有扩大头的变直径搅拌桩，T形水泥土搅拌桩复合地基的固结机理较传统的等直径水泥土搅拌桩复合地基复杂得多，固结计算也更为困难。为了获得悬浮T形水泥土搅拌桩复合地基的固结计算模型，基于加固区桩-土等竖向应变假设，推导出变荷载作用下悬浮T形水泥土搅拌桩复合地基的一维固结控制方程和求解条件。将固结方程和求解条件进行函数变换，利用3层地基一维固结理论建立单级加荷条件下T形水泥土搅拌桩复合地基的固结解析解，包括加固区、桩间土和下卧层土中的平均超静孔隙水压力解答和复合地基整体平均固结度解答。然后，通过与固结度有限元数值计算结果的对比，验证固结解析解的合理性。最后，利用固结度解析解对影响复合地基固结速率的主要因素进行分析，研究悬浮T形水泥土搅拌桩复合地基的固结特性。研究结果表明：复合地基固结度的解析解与有限元数值解较为一致；悬浮T形水泥土搅拌桩复合地基的固结速率随水泥土搅拌桩贯入比、压缩模量、下部小直径搅拌桩的置换率以及下卧层土压缩模量的增加而增大，搅拌桩贯入比、下卧层的刚度对复合地基固结速率的影响更为显著；扩大头尺寸和刚度的变化对T形水泥土搅拌桩复合地基固结速率的影响很小。     

刚柔性长短桩复合地基工程特性有限元分析

以邢衡高速公路一期工程为例，采用数值模拟的方法，对高速公路路基下刚柔性长短桩复合地基的桩土应力比和沉降变形的变化规律进行了研究。研究结果表明:桩间距、柔性桩桩长、下卧层土体变形模量对桩土应力比的影响较小，适当提高柔性短桩变形模量可增加柔性短桩的荷载分担比；适当减小桩间距和提高柔性短桩变形模量可在一定程度上减小路基的沉降变形；下卧层土体的变形模量对路基的沉降变形影响较大。     

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。     

复合地基中桩帽作用数值分析及桩帽承载力计算

采用三维快速拉格朗日分析程序,依据某路基试验段的工程地质和设计施工情况建立了路堤荷载下带桩帽刚性桩复合地基数值分析模型,分析了桩帽直径变化对刚性桩复合地基沉降的影响,结果表明:桩帽直径的增大能够起到提高桩荷载分担比、减小复合地基总沉降和桩土沉降差的作用,桩帽直径的变化对下卧层沉降的影响较小。根据相关文献的研究成果,建立了路堤荷载下素混凝土圆板桩帽和倒圆台桩帽的承载力计算方法,并结合实例验证了承载力计算方法可靠性。研究成果可为路堤荷载作用下刚性桩复合地基中素混凝土桩帽的设计提供参考。     

路堤荷载下水泥土搅拌桩复合地基荷载传递机理研究

采用数值计算方法,系统研究了桩体压缩模量、桩间距及桩长对水泥土搅拌桩复合地基荷载传递的影响。研究结果表明:随着桩间距的逐渐增大,桩身轴力、桩侧摩阻力及桩土应力比也随着逐渐增大,而桩体荷载分担比逐渐减小;随着桩体压缩模量或桩长的逐渐增大,桩身轴力、桩侧摩阻力、桩土应力比及桩体荷载分担比均是逐渐增大。在工程实践中,通过增大桩体压缩模量和桩长,减小桩间距,就能使桩体承担更多的上部荷载,从而充分发挥桩体作用。     

水泥搅拌桩处治桥头过渡段路基沉降控制技术研究

水泥搅拌桩是处治桥头过渡段路基差异沉降的有效措施，而目前水泥搅拌桩的设计往往依靠经验法。为了明确水泥搅拌桩复合地基的作用机理、承载特性及沉降特性，进而进行科学设计和合理应用，基于D-P本构模型，建立桥头过渡段有限元计算模型，分析桩长、桩身模量、桩间距、桩间土模量等计算参数对于桥头过渡段路基差异沉降的影响特性，并对该技术的影响因素进行了综合分析，提出了某高速桥头过渡段路基优化方案，最后以验证精度后的GM(1,1)模型对试验路填筑优化方案进行分析。研究结果表明：桩间距对复合地基承载力的影响最为显著，当1.8 m≤桩间距≤2.0 m时加固区的沉降变化趋势显著，桩间距≤1.6 m时加固区的沉降变化趋势平缓，推荐桩间距选取范围为1.6 m～1.8 m;桩身模量和桩间土模量对承载力影响次之，随着桩身模量的增加，水泥搅拌桩复合地基的沉降逐渐减小，当桩的模量为60～120 MPa时，水泥搅拌桩复合地基的沉降变形相对较小；路基顶面沉降量随桩间土压缩模量增加而趋于减小；以优化后的方案铺筑试验路并进行沉降预估，表明优化后的方案对控制差异沉降具有良好的效果。研究成果可以为桥头过渡段路基差异沉降控制提供理论支持...     

新型搅拌桩加固铁路海相软土地基试验研究

针对新型搅拌桩复合地基加固海相软土的适用性问题，在铁路正线进行了应用试验。分别对新型搅拌桩施工过程中的桩土扰动和成桩质量，路基填筑期及静置期复合地基的桩土应力分布、孔隙水压力变化、沉降和变形进行了现场监测分析。结果表明:新型搅拌桩复合地基适用于苏北地区海相深厚软土加固；双向搅拌桩和双向钉形搅拌桩复合地基方案对加快地基沉降收敛和减小地基的沉降量效果显著。     

现浇X形桩复合地基桩土应力比及负摩阻力现场试验

结合南京市桥北污水处理厂软基处理工程,开展了现浇X形桩(简称X形桩)单桩及单桩复合地基竖向承载力特性现场试验,测得了荷载-沉降曲线、桩土应力比、桩身轴力以及桩侧负摩阻力等分布规律,分析了不同桩间距与荷载等级下复合地基中桩土协调相互作用和荷载分担比;并进行了同等条件下等混凝土用量圆形桩竖向承载力特性试验和分析。结果表明:复合地基中X形桩桩侧负摩阻力主要发生在0.27倍桩长以上;同等条件下,桩侧负摩阻力最大值约为其正摩阻力最大值的60%;X形桩复合地基桩土荷载分担比较普通圆形桩复合地基桩土荷载分担比更合理,承载力也更高。     

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。     

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。     

刚性基础下筋箍碎石桩复合地基桩土应力比计算模型

桩土应力比是筋箍碎石桩复合地基沉降计算中最重要的参数，但由于其涉及到桩体、土体及筋材三者之间的复杂关系且影响因素众多，目前尚无明确的计算方法。基于此，根据刚性基础下筋箍碎石桩复合地基的受力变形特征，首先通过数值模型研究筋箍碎石桩复合地基桩土应力比与荷载、埋深、筋材刚度以及桩土弹性模量比的关系。根据数值模型揭示的桩土应力比变化规律，提出一个新的桩土应力比计算模型，并依据该模型在假设桩体、土体及筋材应变协调的基础上利用弹塑性分析方法推导刚性基础下筋箍碎石桩桩土应力比的解析公式；基于建立的模型及计算公式探讨桩土应力比与各主要影响因素之间的关系。研究结果表明：该解析公式基于弹塑性理论分析，但也能考虑现场桩土应力比实测值，能够综合反映桩体、土体、筋材、埋深及荷载之间的相互影响作用，并且形式简单，计算方便；刚性基础下筋箍碎石桩桩土应力比在相同荷载水平下随埋深、筋材刚度、面积置换率、桩土弹性模量比及桩体摩擦角的增大而增大，随着荷载水平的增加则会逐渐降低并趋于稳定值；在碎石桩复合地基沉降计算中不宜采取单一的桩土应力比参数，而是应该根据荷载水平以及计算深度分层选取合适的桩土应力比作为计算参数。     

变径搅拌桩处理成层软弱地基的现场试验

为了经济、有效地处理软土层位于中间的成层软弱地基,提出了变径搅拌桩加固方法,在高压缩性土层中采用较高的桩体面积置换率,在中等压缩性土层中采用较低的桩体面积置换率,从而形成桩体面积置换率随土层性质变化的成层复合地基。在同一场地建立了变径搅拌桩和常规搅拌桩处理区,通过现场试验对比分析了路堤荷载作用下变径搅拌桩和常规搅拌桩复合地基的工作性状,包括桩土应力、超静孔隙水压力、地表沉降和坡脚深层水平位移。现场试验结果表明:在处理区面积和填土高度相近的情况下,变径搅拌桩处理区比常规搅拌桩处理区节省了14.6%的水泥用量,并取得了与常规搅拌桩处理区相同的加固效果,具有更好的经济效益。     

桩体模量对水泥土搅拌桩复合地基破坏影响研究

针对目前水泥土搅拌桩复合地基整体稳定性研究主要基于假定全部桩体发生剪切或者弯曲破坏的不足，采用有限差分法，对不同位置处桩体的受力特性，破坏模式以及复合地基整体破坏过程的开展方向进行研究，在此基础上，分析桩体弹性模量对桩体受力、破坏模式和破坏顺序的影响。结果表明：水泥土搅拌桩复合地基在路堤荷载作用下，会同时发生弯曲与剪切2种破坏模式，并且水泥土搅拌桩受力在空间分布上具有很大的不同；路堤荷载作用下，桩体的破坏具有渐进性，坡肩以外桩体更易发生弯曲破坏，破坏方向由坡脚首先发生，并向路堤中心逐渐延伸，而路堤内侧桩体更容易发生剪切破坏，破坏方向由路堤中心向坡脚延伸；随着桩体弹性模量的增加，桩体会由剪切破坏转变为弯曲破坏；低模量水泥土搅拌桩复合地基会首先发生内部剪切破坏，之后坡脚处发生弯曲破坏；高模量水泥土搅拌桩复合地基会先于坡脚处发生弯曲破坏，随后在路堤中心发生剪切破坏；桩体弹性模量的提高会增加桩体抗弯刚度，使其承担更大的弯矩，更容易发生弯曲破坏。     

某涵洞悬浮桩复合地基失败原因分析

为研究悬浮桩复合地基,在广州—珠海高速公路灵山软基试验工程中对某涵洞的深厚软基采用悬浮搅拌桩复合地基处理,结果沉降较大,超过要求。试验结果表明,软基高度较大的高速公路采用悬浮桩复合地基也不可行,其主要原因是路基产生的附加应力影响深度大。路基下复合地基沉降计算时必须考虑附近路基荷载、沉降土方荷载及复合地基边界处负摩擦力的影响。     

不同搅拌桩现场对比试验研究

不均匀变形控制已成为路桥拼接地段桥头地基处理工程中的难点,借鉴于钉形水泥土双向搅拌桩这一新工艺,将钉形双向水泥土搅拌桩用于匝道桥与拓宽路基拼接段,从成桩质量、单桩及复合地基承载力、工期沉降量、经济效益等方面与常规双向桩及普通单向桩对比,在应用的层次上论证钉形双向搅拌桩存在较高的实用性,可为其推广及类似工况下的地基处理提供参考。     

粉喷桩和浆喷桩加固软土地基效果的对比

结合软土地基路桥设计参数试验项目的施工实例,重点介绍了粉喷和浆喷两种工艺加固软土地基时,不同龄期下的室内水泥土试件和对应的桩体无侧限抗压强度之间的关系。采用单桩竖向静荷载试验及复合地基平板静载荷试验法,对比分析了粉喷桩和浆喷桩单桩及复合地基承载力的情况。根据长期采集到的沉降观测数据,对比分析了两种工艺加固软土地基的效果,为今后设计与施工提供参考。     

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。     

高速公路碎石桩复合地基加固数值模拟

通过数值模拟分析了高速公路碎石桩复合地基在桩体施工、路堤填筑、运行期全过程和地震动荷载等作用下的受力问题。计算结果表明:碎石桩在路堤的填筑和运行期中起到明显的排水固结作用,当桩长大于6m后复合地基中的孔压最大值变化较缓慢;在桩长大于10m后路堤底面的沉降量和坡脚的水平位移量变化均会较小。地震荷载作用下路堤顶部的水平向加速度峰值较底面更大;在碎石桩加固范围内,复合地基的水平刚度大于天然地基,而在整个地基内,复合地基的竖向刚度均大于天然地基,在地基刚度较大的情况下位移最大值较大;天然地基在路堤坡脚下方、路堤边坡等位置较易发生液化,经过碎石桩加固后降低了地基液化的可能性。     

高速铁路CFG桩复合地基现场试验对比研究

结合现场试验,研究了柔性基础下采用CFG桩帽网复合地基和CFG桩桩板复合地基的工作性状,并对二者的地基沉降和桩土应力比进行了对比分析。试验结果表明:复合地基帽网比桩板的沉降大;CFG桩复合地基桩土应力比随着荷载增加而增大,当加载结束后,桩土应力比趋于平缓;稳定后,帽网复合地基的桩土应力比为516,荷载分担比为62 %,桩板复合地基的桩土应力比为663,荷载分担比为79 %;CFG桩桩板结构的整体特性优于桩帽结构。