現(xiàn)澆砼薄壁筒樁處理橋頭軟基的穩(wěn)定性響應(yīng)研究.pdf

1、目前,我國(guó)正處于高速公路的飛速發(fā)展階段,橋頭跳車問(wèn)題是當(dāng)前高速公路建設(shè)的熱點(diǎn)問(wèn)題,現(xiàn)澆薄壁筒樁的發(fā)明為這一問(wèn)題的解決提供了全新的方法,論文根據(jù)當(dāng)前研究中存在的問(wèn)題采用典型路段現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)與模型分析相結(jié)合的方法重點(diǎn)開(kāi)展研究,本論文是現(xiàn)澆砼薄壁筒樁技術(shù)問(wèn)世以來(lái)最為全面系統(tǒng)的一次研究工作,通過(guò)研究,對(duì)薄壁筒樁加固橋頭軟基有了較為全面深刻的認(rèn)識(shí),為該技術(shù)的推廣應(yīng)用奠定了重要的理論基礎(chǔ)。首先,本文對(duì)浙江省軟土地基的工程地質(zhì)特性與工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行了

2、科學(xué)的分析,首次根據(jù)薄壁筒樁處理軟基效果的不同對(duì)土層結(jié)構(gòu)進(jìn)行了科學(xué)合理的劃分,根據(jù)兩種土層結(jié)構(gòu)單元多種試驗(yàn)檢測(cè)手段的綜合分析,揭示了薄壁筒樁成樁工藝先進(jìn)性與良好質(zhì)量特征,得出了薄壁筒樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值的計(jì)算公式,提出了薄壁筒樁成樁質(zhì)量的控制方法;其次,論文率先揭示了土層對(duì)成樁過(guò)程的反映,充分證明了薄壁筒樁處理范圍內(nèi)土層物理力學(xué)性質(zhì)、表層土的地基承載力有不同程度改善與提高。研究發(fā)現(xiàn),由二元結(jié)構(gòu)土層單元分析得出的上述結(jié)論,鑒于薄壁筒樁對(duì)相似

3、地層的相似影響,可近似適用于三元地層結(jié)構(gòu)單元的簡(jiǎn)單地層情況,因此結(jié)論具有廣泛的適用性。論文首次用基底瞬時(shí)沉降模型試驗(yàn)來(lái)揭示基底瞬時(shí)沉降規(guī)律特征,進(jìn)而通過(guò)基底的受力與變形試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行薄壁筒樁加固軟基響應(yīng)研究,揭示了樁間土土壓力、樁土應(yīng)力、樁間土孔隙水壓力的影響因素及其隨荷載變化的規(guī)律,剖析了三元結(jié)構(gòu)土層單元的總沉降量小于二結(jié)構(gòu)土層單元根本原因。其三,論文通過(guò)試驗(yàn)研究揭示了薄壁筒樁的技術(shù)特點(diǎn):薄壁筒樁的樁體強(qiáng)度高,側(cè)向擋土效果明顯,限制了地基

4、土體的側(cè)向變形,減小了路基軟土的擠出量,增強(qiáng)了地基土體的抗滑穩(wěn)定與變形穩(wěn)定;由于薄壁筒樁承載力高,大大提高了地基土體的強(qiáng)度,采用薄壁筒樁處理由“硬殼上層與厚淤泥下層”組成的二元土層結(jié)構(gòu)時(shí),深部淤泥層的壓縮變形通過(guò)薄壁筒樁的側(cè)摩阻力由上部硬殼層承擔(dān),其效果相當(dāng)于增大硬殼層的厚度,大大降低軟弱下臥層的變形,對(duì)減少路基的沉降有非常好的效果,在防治橋頭跳車、橋臺(tái)位移方面取得了很好的效果。其四,論文對(duì)蓋板設(shè)置、土工格柵的加筋作用、過(guò)渡區(qū)設(shè)置等進(jìn)行

5、了相關(guān)分析,揭示了相關(guān)規(guī)律,提出了通過(guò)加大樁間距,減小樁數(shù),增大蓋板面積,增加樁體承受上部荷載的份額,充分發(fā)揮薄壁筒樁承載力,來(lái)減小樁間土受力面積,控制復(fù)合地基的沉降量,降低工程造價(jià);提出了土工格柵與薄壁筒樁的有機(jī)結(jié)合,通過(guò)土工格柵的加筋作用,均化地基應(yīng)力,減小差異沉降。為使薄壁筒樁加固后橋頭軟基避免二次跳車,設(shè)置過(guò)渡區(qū)非常必要,過(guò)渡區(qū)可通過(guò)改變樁長(zhǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn),也可以改變樁間距進(jìn)行過(guò)渡。論文還論述了薄壁筒樁加固軟基與水沖級(jí)配碎石加同路堤相結(jié)

6、合這一新思路,通過(guò)首次在杭州繞城高速公路南線工程上實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證,效果良好。其五,論文從高速公路軟基沉降標(biāo)準(zhǔn)分析與軟基沉降計(jì)算方法分析入手,對(duì)薄壁筒樁加固高速公路橋頭軟基的沉降控制與計(jì)算方法進(jìn)行研究,提出了薄壁筒樁加固軟基沉降“樁土復(fù)合地基計(jì)算模型”;論文首次利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所具有的強(qiáng)大的學(xué)習(xí)功能、高度的非線性映射能力、以及自組織、自適應(yīng)、高容錯(cuò)性、并行處理、分布式知識(shí)存儲(chǔ)等優(yōu)點(diǎn),建立薄壁筒樁處理橋頭軟基沉降的BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,進(jìn)而利

7、用支持向量機(jī)模型在解決小樣本、非線性及多維模式識(shí)別問(wèn)題中表現(xiàn)出的特有的優(yōu)勢(shì),解決橋頭軟基沉降的小樣本、非線性及多維模式識(shí)別問(wèn)題,并進(jìn)行了初步驗(yàn)證。最后,論文對(duì)現(xiàn)澆混凝土薄壁筒樁進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析,分析認(rèn)為,該技術(shù)有如下突出的優(yōu)點(diǎn):與塑板樁相比,薄壁筒樁加固軟基,具有沉降少,無(wú)需預(yù)壓,填筑期短等特點(diǎn)。從單位處理成本考慮,雖然薄壁筒樁成本較高,但對(duì)地基強(qiáng)度低、工后沉降要求高的路段,綜合考慮施工工期、后期維護(hù)費(fèi)用等方面的因素,薄壁筒樁處理軟基

8、具有明顯的優(yōu)勢(shì)。與粉噴樁相比,薄壁筒樁的加固深度、沉降量、路基穩(wěn)定等方面均優(yōu)于粉噴樁,而且施工質(zhì)量可靠,檢測(cè)手段簡(jiǎn)單、快速,成本較粉噴樁低,特別在軟土深度大于15m的地段,薄壁筒樁有著粉噴樁無(wú)法替代的作用。薄壁筒樁處理的軟基強(qiáng)度和剛度大大增強(qiáng),因而能適用于快速填筑,無(wú)需超載預(yù)壓,具有粉噴樁和塑料排水板所無(wú)法比擬的優(yōu)越性,經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益也十分明顯。薄壁筒樁的試驗(yàn)研究充分證明了它的雙重性能:良好的群樁基礎(chǔ)承載性能和有效地防止軟土地基的側(cè)

9、向滑移的抗滑性能。試驗(yàn)研究與應(yīng)用實(shí)踐證明:現(xiàn)澆砼薄壁筒樁屬薄壁結(jié)構(gòu),具有成樁速度快、施工周期短、自動(dòng)排土、無(wú)泥漿污染、節(jié)省混凝土材料、單樁承載力較高等優(yōu)點(diǎn),用該技術(shù)處理高填方橋頭軟基技術(shù)構(gòu)思新穎、科學(xué)合理且易于實(shí)施,經(jīng)該技術(shù)處理后的橋頭路基工后沉降小,這一技術(shù)的發(fā)明使解決橋頭跳車難題有了新的突破,為解決高等級(jí)公路軟土地基橋頭跳車及其他建筑物地基加固問(wèn)題提供了一種全新的方法,具有普遍推廣意義。在論文的最后提出了薄壁筒樁樁靴形狀、變形控制理