剛性樁—網(wǎng)復(fù)合地基加固拓寬高速公路路堤機(jī)理分析與應(yīng)用研究.pdf

1、隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)飛速發(fā)展，各地區(qū)尤其是經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的交通量急劇增加，原有高速公路的通行能力已經(jīng)不能滿足需求，迫切需要把原有的高速公路拓寬為六車道甚至八車道。拓寬高速公路路堤對(duì)沉降和差異沉降的控制有嚴(yán)格的要求，由于我國(guó)大部分高速公路位于沿海沿江省份且軟土分布較廣的地區(qū)，因此需要對(duì)新路堤下地基土進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚聿拍苁箶U(kuò)建后乃至運(yùn)營(yíng)期內(nèi)的整個(gè)路堤不致產(chǎn)生過大的沉降和差異沉降，以保證其具有足夠的安全穩(wěn)定性。
　　剛性樁—網(wǎng)復(fù)合地基目前雖在很

2、多高速公路拓寬改造工程中被廣泛采用，也有很多的理論研究成果見諸報(bào)道，但對(duì)其設(shè)計(jì)使用至今還主要憑工程設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)而定。目前關(guān)于拓寬高速公路的差異沉降控制指標(biāo)仍沒有完備的規(guī)范可循，究其原因是，業(yè)界對(duì)采用剛性樁—網(wǎng)復(fù)合地基加固拓寬高速公路路堤的作用機(jī)理認(rèn)識(shí)還不足。為此，本文基于室內(nèi)模型試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，并借助理論推導(dǎo)與數(shù)值分析的手段，分別研究拓寬工程中重點(diǎn)涉及的土拱效應(yīng)、加筋薄膜效應(yīng)、加固區(qū)樁、土相互作用和樁端下臥層應(yīng)力傳遞等問題，考慮樁—網(wǎng)

3、—土的聯(lián)合作用并從機(jī)理上定量解釋這種復(fù)合地基的工作原理。論文主要研究工作和取得成果如下:
　　(1)通過模型試驗(yàn)研究了混凝土剛性樁的荷載傳遞規(guī)律。以剛性樁處于部分端承摩擦工作狀態(tài)為例，提出考慮樁周土對(duì)樁身負(fù)、正摩阻力的作用模式，研究了樁端持力層一定剛度情況下的剛樁復(fù)合地基樁土應(yīng)力比計(jì)算方法，與試驗(yàn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比證明其合理性;
　　(2)通過室內(nèi)模型試驗(yàn)研究了拓寬路堤中鋪設(shè)土工格柵的加固機(jī)理?？紤]土工格柵實(shí)際工作狀態(tài)時(shí)底部地基土

4、能夠提供一定支撐反力，提出上部路堤荷載在土拱效應(yīng)作用下加筋層薄膜效應(yīng)評(píng)價(jià)方法，得到了定量計(jì)算其撓曲變形后的兜提力表達(dá)式，并與其他幾種方法對(duì)比證明其合理性;
　　(3)依托揚(yáng)州某高速公路拓寬工程項(xiàng)目，進(jìn)行控制模量樁(CMC)與土工格柵加筋技術(shù)對(duì)拓寬路堤下新地基處理的工程實(shí)踐，通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究了帶帽剛性樁—網(wǎng)復(fù)合地基加固拓寬路堤中的土拱效應(yīng)，驗(yàn)證了土拱傳遞高度存在。結(jié)合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)評(píng)析現(xiàn)有幾種樁-網(wǎng)設(shè)計(jì)理論對(duì)樁間土支承反力、土工格柵拉應(yīng)力

5、評(píng)價(jià)的不足;
　　(4)針對(duì)現(xiàn)有一些設(shè)計(jì)方法中需要假設(shè)確定的“土拱高度”為前提條件的不足，考慮加筋層薄膜效應(yīng)對(duì)土拱效應(yīng)的影響，運(yùn)用力學(xué)平衡方法對(duì)土拱結(jié)構(gòu)進(jìn)行理論推導(dǎo)，得到了考慮加筋層影響的樁、土豎向應(yīng)力計(jì)算方法與筋層拉應(yīng)力計(jì)算方法，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證其合理性;
　　(5)基于拓寬路堤荷載形式的特點(diǎn)，采用經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)合理性驗(yàn)證的數(shù)值計(jì)算模型，分析相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)樁承式加筋路堤受力影響。研究樁間距與樁帽尺寸，樁長(zhǎng)與樁身模量

6、、加筋層剛度與布置方式、不同地基處理方式變化下的路堤表面沉降、基底沉降與豎向應(yīng)力、邊坡水平位移、加筋層拉應(yīng)力與樁身應(yīng)力的分布變化規(guī)律，對(duì)剛性樁—網(wǎng)復(fù)合地基加固拓寬路堤的性狀有了定性的認(rèn)識(shí);
　　(6)研究了樁—網(wǎng)—土聯(lián)合體系的相互作用機(jī)理，考慮樁土差異沉降、樁端刺入下臥層，提出基于土拱效應(yīng)、加筋薄膜效應(yīng)、樁周土對(duì)樁身負(fù)、正摩阻力作用與樁端應(yīng)力傳遞的整個(gè)復(fù)合地基的路堤荷載效應(yīng)評(píng)價(jià)方法，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)合理性驗(yàn)證后進(jìn)行了參數(shù)性分析。此為