软土地基中的钉形水泥搅拌桩应用及其沉降分析

为有效加固软土地基,结合工程实践,分析了钉形水泥搅拌桩处理后桩体工后沉降、复合地基承载力、桩身强度等性能变化,并采用不同模型分别预测处理后的沉降变化。试验结果表明,复合地基设置钉形水泥搅拌桩后承载力显著提升,达到设计要求,水泥搅拌桩桩身无侧限抗压强度满足规范要求,采用星野法+BP神经网络模型可以相对准确地预测施工后沉降,且使用该种方式模拟可知,软基处理15年后的道路沉降预测值均符合工程规范。

深厚软土中钉形水泥搅拌桩竖向承载力分析

以福建省福州市某高速公路工程项目为背景,基于现场试桩试验,采用有限元模拟方法重现了钉形水泥搅拌桩的单桩静载试验过程,并结合理论计算分析了桩体的破坏模式,进而计算了钉形水泥搅拌桩的竖向承载力,并探讨了扩大头直径对钉形水泥土搅拌桩单桩极限承载力的影响及其作用机理。结果表明:钉形桩具有桩身强度分布均匀、成桩质量好的特点,其扩大头能够承担大部分上部荷载,显著提升软基承载力能力。在各自承受的极限荷载下,钉形桩的破坏形式主要表现为扩大头底部桩体的屈服破坏,等截面搅拌桩则多为桩顶屈服破坏。两种方法计算出的单桩承载力特征值基本一致,均可以为施工提供相应设计依据。

福州某钉形双向搅拌桩工程检测方法研究及应用

针对福建省工程地质条件差异极大的特点,如沿海深厚软土地区、滨海腐蚀环境、山区地基与岩溶地质并存等情况,且受到技术水平限制的原因,各检测标准提出的原位测试检测方法还不够全面。鉴于此,本文结合工程特点对钉形双向搅拌桩检测方法进行研究,提出采用重型动力触探试验结合钻芯法试验的方式评价桩身均匀性,为今后类似工程提供一定的参考。

考虑真空加载过程的钉形搅拌复合地基固结解析解

考虑真空负压力随时间变化,推导出真空预压下钉形水泥土搅拌桩复合地基的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,基于双层地基一维固结理论求解出桩间土和复合地基加固区中的平均超静孔隙水压力,然后获得了钉形搅拌桩复合地基的整体平均固结度。通过与数值模拟结果的比较,验证了固结解析解的合理性。利用提出的固结解析解,分析了桩置换率、扩大头尺寸、桩间土刚度及真空加载参数等因素对复合地基固结的影响。研究结果表明:真空下钉形搅拌桩复合地基的固结速率随桩置换率、扩大头高度和其下桩间土压缩模量的增加而增大,固结前期固结速率随扩大头半径的增加而增大,固结后期则影响很小。真空加载过程对复合地基的固结过程几乎没有影响。

砂井 - 钉形搅拌桩组合型复合地基固结分析

建立了砂井为中心、砂井影响区边界上零星分布的钉形搅拌(TDM)桩简化为等面积桩环的轴对称固结模型。基于此轴对称固结模型,推导出瞬时荷载下砂井-TDM桩组合型复合地基的固结控制方程并给出相应的定解条件。用分离变量法求解固结方程,获得砂井、砂井周围土体和加固区的平均超静孔隙水压力,进而得到复合地基整体平均固结度。通过与三维有限元固结度计算结果的比较验证了解析解的正确性。利用固结解析解进行参数分析,研究了砂井-TDM桩复合地基的固结特性。结果表明:砂井-TDM桩复合地基的固结速率远大于TDM桩复合地基,它随整个TDM桩的压缩模量、扩大头高度、扩大头以下小直径搅拌桩的压缩模量和直径的增加而增大,扩大头直径的变化对复合地基固结速率的影响较小。

砂土地层钉形变径桩变截面处端阻计算方法研究

变径桩具有承载力高、施工速度快以及经济性强等特点,被广泛运用于铁路桥梁基础中。然而,现有桩基承载力计算方法主要针对等直径桩基,未能考虑变径截面带来的影响。由于桩基变径截面的存在,其竖向承载机制区别于普通的等直径单桩。采用有限元分析方法,分析竖向荷载作用下,砂土地基中钉形变径桩在变截面处的承载模式。计算结果表明:变截面以下有限范围内的土体存在刚性核,与变截面共同承担上部荷载;与普通等直径桩相比,变截面桩的桩身轴力在变截面处出现明显的突变现象;依据球孔扩张理论,引入变截面处承载力的计算公式,结合传统的桩基端阻与侧阻计算原理,推导了变径桩的竖向承载力计算公式。与现有规范对比表明,提出的公式可较好地计算砂土地基中变径桩的竖向承载力。

钉形水泥土双向搅拌桩加固软土地基技术及其应用

钉形水泥土双向搅拌桩是一种地基处理新技术,通过改变同心双轴钻杆旋转方向,形成适应荷载传递规律的变径桩,并可根据工程需要,通过控制钻杆下钻和提升速度、送浆量、进入持力层电流等途径,保障成桩质量。介绍并探讨钉形水泥土双向搅拌桩的施工技术,包括施工机械、施工材料、施工工艺、质量控制、质量检测,结合工程实例介绍钉形水泥土双向搅拌桩的应用。

钉形搅拌桩与常规搅拌桩加固软土地基的对比研究

针对国内水泥土搅拌桩应用中存在的技术问题,介绍了笔者研制的钉形水泥土搅拌桩及其施工工艺。通过江苏省高速公路钉形搅拌桩与常规搅拌桩加固软土地基的试验段工程,分别进行了载荷试验、标准贯入试验、芯样的无侧限抗压强度试验;进行了路堤荷载作用下的沉降、深层水平位移、超静孔压、荷载传递等监测,从桩身强度、成桩质量、荷载传递、加固效果等方面对钉形搅拌桩与常规搅拌桩加固软土地基进行了对比研究,论证了钉形搅拌桩加固软土地基的优越性和经济性,结果表明,钉形水泥土搅拌桩具有很好的工程应用前景。

钉形水泥土双向搅拌桩加固软土地基的效果分析

针对水泥土搅拌桩应用中存在的问题,介绍了最新研制的钉形水泥土双向搅拌桩及其施工工艺。施工质量检验表明,钉形水泥土双向搅拌桩桩体质量好于常规水泥土搅拌桩,钉形水泥土双向搅拌桩单桩及复合地基承载力分别较常规水泥土搅拌桩的单桩及复合地基承载力有较大提高。通过对试验段的观测成果分析,论证了钉形水泥土双向搅拌桩加固软土地基优越的工程特性。

路堤荷载下钉形水泥土双向搅拌桩复合地基监测分析

针对水泥土搅拌桩应用中存在的问题,介绍了研制的钉形水泥土双向搅拌桩及其施工工艺。通过对钉形水泥土双向搅拌桩复合地基在路堤荷载作用下的沉降、分层沉降、土体侧向变形、超静孔隙水压力及土压力观测成果分析,论述了钉形水泥土双向搅拌桩加固软土地基优越的工程特性和经济效益。

钉形搅拌桩单桩承载力及荷载传递特性的数值模拟研究

在现场试验的基础上,对钉形桩单桩承载力及荷载传递特性进行了三维数值模拟。模拟结果表明:在其他条件相同的情况下,钉形桩的单桩极限承载力在一定范围内随扩大头高度增加而增大,随扩大头直径增加而增大,但单位水泥用量的单桩极限承载力随H/L和D/d均先增大后减小,存在最优值。从单桩承载力角度看,钉形桩存在有效桩长。钉形桩的桩身荷载主要集中在扩大头部分,是主要承载部位。由于扩大头的作用,钉形桩的桩身轴力在变截面附近有较大的衰减,其他条件相等,在各自的极限荷载下,钉形桩下部桩体的轴力大于常规桩,桩身侧摩阻力比常规桩发挥更加充分。

钉形搅拌桩复合地基荷载试验的三维数值模拟

介绍了一种新型水泥土搅拌桩(钉形搅拌桩),并在现场荷载试验的基础上,对不同桩体本构模型、不同桩数、不同桩土界面处理的钉形搅拌桩复合地基荷载试验的数值模拟方案进行了对比分析,确定了合理的模拟方法.结果表明:对于可能发生桩身屈服的数值模拟,桩体采用线弹性模型是不合适的;只设一根加载单桩不能反映现场荷载试验的群桩工作状态;对于该工况,采用加接触面、加过渡层和无接触面等不同桩土界面处理的结果差别不大.利用三维数值模拟分析了钉形搅拌桩复合地基的荷载传递和变形特性:钉形搅拌桩桩身荷载主要集中在扩大头部分,且衰减较快,变截面处桩身轴力有较大衰减,扩大头桩侧摩阻力较大,下部桩体侧摩阻力较小;桩身变形集中在扩大头,桩间土变形则集中在变截面以下较短范围内.

钉形粉喷桩加固海相软土地基的现场试验研究

针对常规粉喷桩处理海相软土地基中存在的搅拌不均匀、桩身强度低等问题,提出了钉形双向搅拌粉喷桩的施工工艺.以连云港至临沂高速公路软基处理项目为例,进行了现场单桩施工扰动、单桩静载试验,并对试验过程中的孔隙水压力、土压力等参数进行监测.结果表明:钉形粉喷桩由于上部桩径扩大且进行复搅,使变径深度处的超静孔隙水压力最大,且超过土体的上覆有效应力,单桩施工影响在5～10倍桩体半径范围内;由于增大了上部桩径,承载力比相同直径的双向搅拌粉喷桩和常规(单向)粉喷桩的单桩极限承载力分别提高了36%和76%.因此,钉形粉喷桩具有对施工扰动小、单桩承载力高等优越性.

路堤下钉形搅拌桩复合地基沉降计算方法——广义桩体法

针对钉形搅拌桩这种变截面搅拌桩,通过一定的假设,将其简化为上、下直径相等而模量不等的常规等截面桩,提出了钉形搅拌桩复合地基沉降计算方法——广义桩体法。根据位移、应力连续条件,将路堤填土、加固区和下卧层作为统一的整体,提出了考虑桩顶上刺、桩土相互作用和桩端下刺的加固区计算模型,并建立了模型的有限差分解法。基于三维数值模拟结果,提出考虑路堤下钉形搅拌桩复合地基下卧层应力集中的附加应力计算方法,从而建立路堤荷载下钉形搅拌桩复合地基的沉降计算方法。计算实例表明:复合模量法计算结果偏小,而应力修正法偏大,本文方法最接近实测结果,说明其具有一定的适用性。

南沙地区钉形水泥土搅拌桩荷载传递规律的试验研究

以广州南沙某城市干道地基加固的钉形水泥土搅拌桩为研究对象,通过在桩体中埋设应变片,结合现场载荷试验,对钉形水泥土搅拌桩桩身应力、轴力和侧摩阻力的变化规律进行研究。研究结果表明:由于钉形水泥搅拌桩变截面的作用,在变截面上下两端桩体的应力和轴力产生较大衰减,形成1个明显的凸峰;桩身的应力和轴力主要集中在变截面之上,它们分别占全部应力和全部轴力的58.79%和78.82%,而变截面下部12.0 m长桩身的应力和轴力分别只占42.21%和21.17%;桩体的桩身侧摩阻力与深度曲线具有明显的分段性,呈S型;在距桩体上部4.5 m范围内,桩体侧摩阻力占总侧摩阻力的88.89%,而桩身下部10.5 m长桩体的侧摩阻力仅占总侧摩阻力的11.11%。

钉形双向水泥土搅拌桩单桩承载特性研究

作为一种新型的软土地基处理方法,钉形双向水泥土搅拌桩的单桩承载特性异于常规双向搅拌桩。在现场载荷试验的基础上,通过数值模拟分析了钉形搅拌桩单桩承载特性。结果表明:钉形搅拌桩单桩承载性能受扩大头高度和上、下桩径比等设计参数影响,单桩极限承载力随着扩大头高度和上、下桩径比的增加而增大,但增长速度逐渐变缓,存在着最佳扩大头高度和最佳桩径比。并引用单桩极限承载力提高系数和单桩水泥用量增加系数两个指标从经济角度验证了最佳值的存在,得到最佳扩大头高度为1 m,最佳桩径比为2。最后,通过理论分析,基于单桩三种破坏模式给出了钉形双向水泥土搅拌桩单桩极限承载力计算方法,试算结果与实测值偏差在10%左右,较为可靠。

钉形搅拌桩复合地基工程应用及其沉降计算方法

为了分析钉形搅拌桩复合地基的加固效果,通过现场试验介绍了钉形搅拌桩在某软土地基处理工程中的应用,并在一定简化的基础上,推导了考虑桩土相互作用和桩端下刺的钉形搅拌桩复合地基沉降计算方法——广义承台法。结果表明:在工程地质条件、处理面积、桩身质量、填土高度相近的情况下,钉形搅拌桩试验区的水泥用量少于等截面双向搅拌桩试验区,地表沉降小于等截面双向搅拌桩复合地基,说明钉形搅拌桩比等截面双向搅拌桩取得了更好的加固效果和经济效益。计算实例表明,广义承台法计算结果与实测值比较吻合。

滨海盐渍土改良试验及钉形搅拌桩承载力评估

针对滨海盐渍土地区水泥土搅拌桩地基处理问题,通过室内试验研究了含海盐量对土体塑液性指标等物理参数的影响,以及对三轴剪切强度力学参数的弱化作用;此外,通过不同材料配合比的改良试验,研究了水泥盐渍土强度随含盐量等变化的规律,表明水泥土含盐或者浸泡海盐水,对于强度都有弱化影响,水泥、粉煤灰固化剂都可以一定程度抵消海盐的不利影响,而且后者效果更明显。在上述试验基础上,从水泥土材料强度、桩-土侧摩擦与端部阻力、P—S计算曲线等方面,综合计算评估钉形水泥土搅拌桩单桩以及复合地基承载力特征值,表明固化剂改良的搅拌桩处理后,含盐软基能满足承载能力设计要求。在钉形的异形桩的承载力理论计算以及工程验证等方面,仍有待进一步深入。

路堤下钉形搅拌桩复合地基性状的数值分析

针对国内水泥土搅拌桩存在的问题,介绍一种新型水泥土搅拌桩——钉形搅拌桩,在现场试验的基础上通过三维数值模拟对路堤荷载下钉形搅拌桩和常规搅拌桩复合地基的工作性状进行对比分析,结果表明:在其他条件相同的情况下,由于钉形搅拌桩的扩大头作用,钉形搅拌桩的桩体荷载分担比高于常规搅拌桩,而相同深度加固区上部的桩身负摩阻力小于常规搅拌桩;钉形搅拌桩复合地基加固区上部的土体附加应力小于常规搅拌桩复合地基;与常规搅拌桩相比,钉形搅拌桩不仅能有效减小复合地基地表桩、土沉降、坡角侧向位移,更重要的是可以有效减小地表桩土差异沉降,防止发生桩顶向上刺入破坏,不需在顶部设置加筋及垫层。

钉形水泥土双向搅拌桩加固软土地基的设计及应用

以广东省中山市某道路路基处治工程为例,分析普通水泥搅拌桩的常见问题,并基于钉形水泥土双向搅拌桩的成桩特性和加固原理,探索钉形搅拌桩加固软土地基的设计,阐述钉形搅拌桩的技术特点和工艺,为类似软土地基处治提供参考。