固化土與管樁復(fù)合作用機(jī)理及其承載能力研究.pdf

1、固化土與管樁復(fù)合樁是采用攪拌樁機(jī)，在樁位上利用鉆具旋轉(zhuǎn)成孔，通過攪拌葉片或高壓漿液切割土體，并將樁位土體與固化劑漿液攪拌混合，形成流塑性固化土體，然后采用輔助設(shè)備在固化土初凝前將高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁等植入到流塑性的固化土中，待管樁樁周的固化土硬化后，管樁與固化土粘結(jié)成為復(fù)合體。該復(fù)合樁可充分發(fā)揮地基土與樁材的強(qiáng)度，具有成樁便捷、無擠土、無排放環(huán)保、質(zhì)量高等特點(diǎn)。通過固化土單軸抗壓試驗(yàn)、ANSYS有限元模擬、固化土與管樁復(fù)合作用機(jī)理分析、以及復(fù)

2、合樁豎向和水平靜載試驗(yàn)，對固化土與管樁復(fù)合機(jī)理及其承載力進(jìn)行了研究，得出了復(fù)合樁的豎向和水平承載力設(shè)計方法，主要結(jié)論如下:
　　(1)根據(jù)軟土的增強(qiáng)硬化機(jī)理，優(yōu)選軟土固化劑，通過室內(nèi)單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)和現(xiàn)場取芯強(qiáng)度試驗(yàn)，確定了軟土固化劑對高含水率淤泥土增強(qiáng)硬化的主要影響因素，得出固化土的強(qiáng)度隨著軟土固化劑摻量的增加而增大，其強(qiáng)度增加速率隨著摻量增加有所降低，但其28d強(qiáng)度增加的速率仍大于水泥;早期強(qiáng)度差異隨著水灰比增大而減小，當(dāng)水灰

3、比為2.0時，軟土固化劑固化土的7d強(qiáng)度略低于水泥土;軟土固化劑固化土的28d強(qiáng)度室內(nèi)試驗(yàn)強(qiáng)度是水泥土的1.52～2.24倍，取芯強(qiáng)度是水泥土的1.56～1.94倍，對高含水量為41％～51％的淤泥質(zhì)粘土有較好的固化效果。
　　(2)建立有限元模型，分析了固化土體截面積、管樁厚徑比和長徑比對復(fù)合樁豎向和水平承載力的影響，實(shí)現(xiàn)復(fù)合樁的優(yōu)化設(shè)計，得出增加固化土體截面積和管樁長徑比能顯著提高復(fù)合樁的豎向承載力;由于固化土與管樁界面粘結(jié)強(qiáng)

4、度較高，當(dāng)管樁的強(qiáng)度滿足復(fù)合樁極限承載力要求時，通過改變管樁厚徑比對復(fù)合樁豎向承載力的意義不大。當(dāng)管樁長徑比大于12時，增加管樁長徑比對復(fù)合樁的水平承載力影響較小;增加固化土樁橫截面積能明顯的提高了復(fù)合樁的水平承載力，且有利于復(fù)合樁的變形控制;管樁厚度不變，減小管樁厚徑比能直接提高復(fù)合樁的剛度，從而提高復(fù)合樁抵抗水平荷載和變形的能力;當(dāng)管樁外徑一定，管樁厚徑比從0.167增加至0.25，復(fù)合樁的水平承載力變化不大，但可以適當(dāng)降低樁頂最大

5、水平位移。
　　(3)分析了水平荷載作用下復(fù)合樁的復(fù)合作用機(jī)理，推導(dǎo)了不同受力狀態(tài)下復(fù)合樁的剛度，得出無論復(fù)合樁處于何種受力狀態(tài)，都應(yīng)適當(dāng)考慮固化土對復(fù)合樁剛度的貢獻(xiàn);增加固化土管樁直徑，增大復(fù)合樁與土體接觸的計算寬度，有利于應(yīng)力的擴(kuò)散，能顯著提高了復(fù)合樁的水平承載力。
　　(4)分析了豎向荷載作用下復(fù)合樁的復(fù)合作用機(jī)理、破壞類型及極限承載力，提出了復(fù)合樁的結(jié)構(gòu)要求，總結(jié)并建立復(fù)合樁的豎向承載力設(shè)計方法。通過豎向靜載試驗(yàn)檢測

6、傳統(tǒng)復(fù)合樁和聯(lián)體復(fù)合樁的豎向承載力，初步驗(yàn)證了復(fù)合樁的承載能力設(shè)計方法，得出復(fù)合樁可以代替相同承載力的灌注樁，節(jié)約了樁基綜合造價和工期。
　　(5)建立了復(fù)合剛度下復(fù)合樁的水平承載力計算方法，理論計算得出復(fù)合樁的水平承載力特征值與其水平靜載試驗(yàn)結(jié)果較為接近，其值為管樁理論計算值的1.77倍;通過管樁與復(fù)合樁的水平承載力對比試驗(yàn)，得出復(fù)合樁的單樁水平承載力特征值和極限值分別為管樁的1.81～2.62和2.00～2.25倍，進(jìn)一步驗(yàn)證