現(xiàn)澆砼薄壁筒樁處理橋頭軟基的穩(wěn)定性響應研究.pdf

1、目前,我國正處于高速公路的飛速發(fā)展階段,橋頭跳車問題是當前高速公路建設的熱點問題,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,論文根據當前研究中存在的問題采用典型路段現(xiàn)場試驗與模型分析相結合的方法重點開展研究,本論文是現(xiàn)澆砼薄壁筒樁技術問世以來最為全面系統(tǒng)的一次研究工作,通過研究,對薄壁筒樁加固橋頭軟基有了較為全面深刻的認識,為該技術的推廣應用奠定了重要的理論基礎。首先,本文對浙江省軟土地基的工程地質特性與工程地質結構特征進行了

2、科學的分析,首次根據薄壁筒樁處理軟基效果的不同對土層結構進行了科學合理的劃分,根據兩種土層結構單元多種試驗檢測手段的綜合分析,揭示了薄壁筒樁成樁工藝先進性與良好質量特征,得出了薄壁筒樁極限承載力標準值的計算公式,提出了薄壁筒樁成樁質量的控制方法;其次,論文率先揭示了土層對成樁過程的反映,充分證明了薄壁筒樁處理范圍內土層物理力學性質、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),由二元結構土層單元分析得出的上述結論,鑒于薄壁筒樁對相似

3、地層的相似影響,可近似適用于三元地層結構單元的簡單地層情況,因此結論具有廣泛的適用性。論文首次用基底瞬時沉降模型試驗來揭示基底瞬時沉降規(guī)律特征,進而通過基底的受力與變形試驗來進行薄壁筒樁加固軟基響應研究,揭示了樁間土土壓力、樁土應力、樁間土孔隙水壓力的影響因素及其隨荷載變化的規(guī)律,剖析了三元結構土層單元的總沉降量小于二結構土層單元根本原因。其三,論文通過試驗研究揭示了薄壁筒樁的技術特點:薄壁筒樁的樁體強度高,側向擋土效果明顯,限制了地基

4、土體的側向變形,減小了路基軟土的擠出量,增強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”組成的二元土層結構時,深部淤泥層的壓縮變形通過薄壁筒樁的側摩阻力由上部硬殼層承擔,其效果相當于增大硬殼層的厚度,大大降低軟弱下臥層的變形,對減少路基的沉降有非常好的效果,在防治橋頭跳車、橋臺位移方面取得了很好的效果。其四,論文對蓋板設置、土工格柵的加筋作用、過渡區(qū)設置等進行

5、了相關分析,揭示了相關規(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,控制復合地基的沉降量,降低工程造價;提出了土工格柵與薄壁筒樁的有機結合,通過土工格柵的加筋作用,均化地基應力,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,設置過渡區(qū)非常必要,過渡區(qū)可通過改變樁長來實現(xiàn),也可以改變樁間距進行過渡。論文還論述了薄壁筒樁加固軟基與水沖級配碎石加同路堤相結

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際應用驗證,效果良好。其五,論文從高速公路軟基沉降標準分析與軟基沉降計算方法分析入手,對薄壁筒樁加固高速公路橋頭軟基的沉降控制與計算方法進行研究,提出了薄壁筒樁加固軟基沉降“樁土復合地基計算模型”;論文首次利用人工神經網絡所具有的強大的學習功能、高度的非線性映射能力、以及自組織、自適應、高容錯性、并行處理、分布式知識存儲等優(yōu)點,建立薄壁筒樁處理橋頭軟基沉降的BP人工神經網絡模型,進而利

7、用支持向量機模型在解決小樣本、非線性及多維模式識別問題中表現(xiàn)出的特有的優(yōu)勢,解決橋頭軟基沉降的小樣本、非線性及多維模式識別問題,并進行了初步驗證。最后,論文對現(xiàn)澆混凝土薄壁筒樁進行了經濟技術分析,分析認為,該技術有如下突出的優(yōu)點:與塑板樁相比,薄壁筒樁加固軟基,具有沉降少,無需預壓,填筑期短等特點。從單位處理成本考慮,雖然薄壁筒樁成本較高,但對地基強度低、工后沉降要求高的路段,綜合考慮施工工期、后期維護費用等方面的因素,薄壁筒樁處理軟基

8、具有明顯的優(yōu)勢。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,而且施工質量可靠,檢測手段簡單、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度和剛度大大增強,因而能適用于快速填筑,無需超載預壓,具有粉噴樁和塑料排水板所無法比擬的優(yōu)越性,經濟效益和社會效益也十分明顯。薄壁筒樁的試驗研究充分證明了它的雙重性能:良好的群樁基礎承載性能和有效地防止軟土地基的側

9、向滑移的抗滑性能。試驗研究與應用實踐證明:現(xiàn)澆砼薄壁筒樁屬薄壁結構,具有成樁速度快、施工周期短、自動排土、無泥漿污染、節(jié)省混凝土材料、單樁承載力較高等優(yōu)點,用該技術處理高填方橋頭軟基技術構思新穎、科學合理且易于實施,經該技術處理后的橋頭路基工后沉降小,這一技術的發(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