考虑桩体刺入变形的透水混凝土桩复合地基固结理论研究

现有的多元复合地基利用两种或者两种以上的桩型对地基土进行加固,以期提高地基承载力、加速地基固结。提出了一种兼具散体材料桩和刚性不排水桩自身优点的透水混凝土桩复合地基固结模型。工程中刚性桩与土体的压缩量并不相等,这与等应变条件存在着不一致的地方。为此,抛弃传统等应变假设,考虑桩体向垫层和下卧层的刺入变形,对传统等应变假定进行修正,同时考虑了扰动区土体水平渗透系数的抛物线变化和水在桩体内的径向、竖向渗流,给出了此类固结问题的控制方程和解答以及复合地基固结度的表达式,并对复合地基固结度的解进行了讨论。最后与其他复合地基解做了比较并对固结性状进行了分析,并针对透水混凝土桩孔隙引起的桩阻作用对地基固结速度的影响进行了验证。

透水混凝土桩复合地基的承载特性模型试验

为研究透水混凝土桩复合地基的承载特性,采用模型试验获得了分级加载过程中的沉降、桩土应力比、桩身侧摩阻力和孔压消散规律.结果表明,骨料粒径为3~5 mm、孔隙率为30%的透水混凝土模型桩可以兼顾强度和透水性.处理饱和粉土地基时,相比不透水混凝土桩复合地基,透水混凝土桩复合地基使固结时间缩短30.3%,侧摩阻力平均提升0.12 kPa,并降低了荷载引起的超孔压峰值.水平方向越靠近桩体,透水混凝土桩的排水减压作用越明显.对比不同深度的超孔压峰值,靠近桩体时,透水混凝土桩对上部地基的排水减压效果较好,而远离桩体时,透水混凝土桩对下部地基的排水减压效果较好.透水混凝土桩可以快速提高桩周土体的承载能力.

多孔透水混凝土桩复合地基承载特性研究

多孔透水混凝土桩复合地基是处理高速公路桥头软弱地基的一种新技术。为研究其承载特性,进行了现场试验,获得了不同荷载时复合地基承载力、桩土荷载分担比、桩土应力比以及承载力发挥的实测数据,并进行了FLAC3D数值模拟。结果表明,复合地基桩土荷载分担比、桩土应力比随着荷载增加而趋于稳定值;桩承载力发挥比例随着荷载增加增长较快,最终超过土的发挥比例;复合地基承载力得到显著提高。

透水混凝土桩的桩体材料试验研究

根据复合地基排水性能对桩体材料的要求,采用正交试验法对影响透水混凝土的抗压强度和渗透系数的诸多因素,如水灰比、骨灰比及骨料级配等因素进行了研究,基于大量室内试验,提出了透水性混凝土的施工配合比。结果表明,该配合比下的透水混凝土既能满足复合地基桩体材料强度要求,同时具有理想的透水性能。

透水性混凝土桩施工中超孔隙水压力变化特性试验

为研究透水性混凝土桩施工中产生的超孔隙水压力的变化规律,通过在现场埋设孔隙水压力计的方法,监测并分析了振动沉管法单桩施工过程中及施工后桩周土体的超孔隙水压力随时间、径向距离及深度的变化,并根据监测结果分析了透水性混凝土桩单桩施工对桩周地基的影响。结果表明:对于高地下水位的粉性土地基,桩周土体的超孔隙水压力在沉管结束时达到最大值,之后消散速率较快,完全消散时间较短,且距桩越近,超孔隙水压力的上升与消散速率越快;超孔隙水压力在径向上与深度上大致呈现递减趋势,距桩越近,超孔隙水压力越大;地基土体的液化范围与加固范围的空间分布呈上大下小的漏斗形。提出的适用于透水性混凝土桩的施工工艺可为类似工程的设计与施工提供参考。

透水性混凝土桩在桥头跳车处治中的适用性研究

桥头跳车现象作为高速铁路、公路建设的质量通病,严重影响了行车的舒适性和安全性。为降低桥头跳车的危害,本文结合正在施工的济(南)东(营)高速公路,对透水性混凝土桩在桥头跳车处治中的适用性进行了研究。结果表明:透水性混凝土桩单桩承载力高、透水性强,有利于压缩层在施工期的排水固结,可有效减小软土地基的工后沉降量,对于处治8 m以下路基填高的小桥涵及桥头地基效果明显。研究结果为黄泛平原区透水性混凝土桩处治桥头跳车问题提供了理论依据。

可用于排水井的透水性混凝土桩复合地基应用研究

本研究提出了可用于排水井的透水性混凝土桩加固软土地基的方法,实现了排水与加固双重作用。

透水性桩处治输电塔不均匀沉降的适用性研究

透水性混凝土桩具有高强度和强透水性,应用在黄河冲积平原区,能够有效加速土体固结,减少不均匀沉降。依托实际工程,应用有限差分软件建立输电铁塔地基模型,进行数值模拟分析,研究垂直荷载作用下超孔隙水压力、竖向位移的变化规律。结果表明:在饱和状态下,透水性混凝土桩复合地基承载力约为不设桩地基承载力的2倍;透水性混凝土桩复合地基超孔隙水压力消散速率先快后慢。桩长不变,随着桩间距增大,超孔隙水压力消散速率变慢,复合地基最大沉降量变大;保持桩间距不变,超孔隙水压力消散速率随着桩长增加而变快,复合地基最大沉降量变小。研究结果为黄河冲击平原区透水性混凝土桩处治输电铁塔不均匀沉降问题提供了理论依据。

城市堤路结合工程变形控制措施研究

有效控制变形是城市堤路结合工程正常发挥防洪和交通双重作用的重要保障。基于南京长江岸线堤路结合工程典型断面,建立平面应变有限元数值模型,分析天然堆载、台阶加筋、深层水泥搅拌(DCM)及透水混凝土桩(PCP)工况等4种工况的变形分布与发展规律。研究结果表明:台阶加筋工况的整体变形规律与天然堆载工况基本一致,不进行软基处理将无法有效缩减新老堤防及地基的沉降和水平位移;DCM及PCP工况均能有效控制上部堤防及下部地基的沉降、隆起与水平位移,工后沉降均小于100 mm;PCP复合地基可在3.6%的低置换率条件下,将路面工后沉降减至43 mm,并将达到99%固结度的时间由365 d缩至155 d,变形控制能力整体强于DCM工况。PCP复合地基技术在变形控制标准高、建设周期短的软基地区堤路结合工程中具备良好的应用前景。

透水性混凝土桩减压减震耦合抗震机理研究

透水性混凝土桩兼具散体桩和刚性桩的优点,特别适用于地基抗震。为研究其抗震机理,对地震过程中地基的加速度响应和超静孔隙水压力的长消规律等进行了数值模拟,并与碎石桩、素混凝土桩等的动力行为进行了比较分析。研究发现:透水性混凝土桩复合地基表面加速度放大系数明显小于碎石桩和素混凝土桩复合地基,而且其卓越周期仅为碎石桩和素混凝土桩复合地基的1/2,更有利于抑制上部建筑共振的发生;透水性混凝土桩除具有显著的减震效应外,还具有明显的减压效应,其高透水性使地震引起的超静孔隙水压力能快速消散,抑制了地基液化的发生。透水性混凝土桩的减压减震耦合效应还能有效协调地震期间土体的变形。

路堤荷载作用下透水性混凝土桩减压降沉效应研究

透水混凝土桩兼具了刚性桩的高强度特性和散体桩良好透水性的特点,适用于地基的加固处理。为了研究透水性混凝土桩地基处理技术对地基的减压降沉效应,基于有限元法和Biot固结理论对路基荷载作用下透水性混凝土桩复合地基的超静孔隙水压力、桩土应力比、水平位移、沉降等进行研究,并与散体桩和刚性桩进行了对比分析。研究发现透水性混凝土桩复合地基内累积的超静孔隙水压力能够迅速消散,说明透水性混凝土桩具有显著的减压效应;同时发现,透水性混凝土桩复合地基的水平位移和工后沉降较小,证明透水性混凝土桩在降低地基沉降方面具有显著的作用。因此,透水性混凝土桩特别适用于加固透水性差、工后沉降大的地基。

抗分散透水性混凝土性能研究

对透水混凝土的水泥浆进行改性,得出耐离析、高流动性能的透水混凝土。通过室内研究系统研究了灰骨比、水灰比、骨料级配对透水混凝土强度、密度、孔隙率、渗透性的影响规律。试验结果表明:抗分散剂可有效解决水泥浆下沉及离析的问题;抗分散透水混凝土的灰骨比对混凝土的性能有显著影响,水灰比的影响较小;集料级配对混凝土的强度及孔隙率具有一定的影响。基于上述试验,得出适用于现场施工的透水混凝土配合比,通过现场试验验证了振动沉管法施工透水性混凝土桩的可行性,并验证了透水性混凝土桩具有较高承载力。