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,橋頭跳車問題是當(dāng)前高速公路建設(shè)的熱點(diǎn)問題,現(xiàn)澆薄壁筒樁的發(fā)明為這一問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)開展研究,本論文是現(xiàn)澆砼薄壁筒樁技術(shù)問世以來最為全面系統(tǒng)的一次研究工作,通過研究,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)來揭示基底瞬時(shí)沉降規(guī)律特征,進(jìn)而通過基底的受力與變形試驗(yàn)來進(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)置過渡區(qū)非常必要,過渡區(qū)可通過改變樁長(zhǎng)來實(shí)現(xiàn),也可以改變樁間距進(jìn)行過渡。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,無需超載預(yù)壓,具有粉噴樁和塑料排水板所無法比擬的優(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