堆载联合水泥搅拌桩加固珠三角地区软基的试验研究

来源 :华南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hzpjhuang
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珠江三角洲滨海平原地区的软土,具有压缩性强、含水率高、抗剪强度低等特点,导致基础承载力低,常常不能满足上部荷载要求。本文主要内容从以下方面出发,一方面通过现场试验进行软基加固处理方式探究,以期增强地基承载力,从而满足上部建(构)筑物对基础的荷载要求;另一方面,基于现场试验的实测数据,建立复合软土地基的沉降公式模型并推导荷载作用下柔性桩复合地基沉降解析解。现依托广东省中山市某在建变电站的软基处理工程,结合目前比较常用的两种软基处理方法:堆载固结法和水泥搅拌桩法,在现场试验中分别采取“先成桩后堆载”工艺(先水泥搅拌桩,后堆载固结,后文以“ZD”表示)和“先堆载后成桩”工艺(先堆载固结,后水泥搅拌桩,后文以“DZ”表示)处理软基,试验过程中采用钻孔取芯法、标准贯入试验和桩体芯样无侧限抗压强度试验来探究该两种工艺对桩体质量的影响情况;同时通过对地表沉降、土压力、孔隙水压力、侧向位移监测及加固前后静力触探检测来研究该两种工艺加固桩间土的不同效果,探究了两种工艺条件下软基的工程特性,分析了该两种工艺各自的优异性及其适用的工况条件。研究结果表明,两种处理方式都能加固软基,但也存在着不同之处:“先堆载后成桩”工艺对软土的固结度更高,但对堆载边界及外侧环境的影响相对较大,且工期较长;“先成桩后堆载”工艺在改善土体固结度方面不如前者,但同等荷载条件下沉降先趋于稳定。两种工艺的桩体承载力相差较小,“先堆载后成桩”工艺稍大。在满足承载力设计要求的前提下,可采取“先成桩后堆载”工艺,该工艺更有利于保护周边的建筑环境,而且施工工期短,节约成本,具有一定的应用价值。试验过程中通过沉降监测手段探究了两种工艺条件下软土地基的竖向变形规律,根据沉降监测数据发现:经过两种工艺处理后的软土地基在“沉降快速下降阶段”的沉降变化曲线满足多项式函数关系,“沉降趋于稳定阶段”的沉降变化曲线满足对数关系,建立的沉降模型能较好地反映两种工艺处理后的软基沉降规律;同时通过研究距堆载区中心线的水平方向距离与沉降增量之间的关系,发现软土地基无论是堆载预压加固还是打完搅拌桩后再堆载加固,软土地基沉降的影响范围曲线在一定程度上都满足对数关系,依此可以掌握堆载对软基不同位置的影响程度,方便工程施工规划。为了寻求荷载作用下柔性桩复合地基沉降计算的简便方法,基于已有的研究成果,将桩侧摩阻力分布简化为分段线性模式,根据桩长与临界桩长的大小关系,结合桩-土-垫层三者在交界面上的应力与压缩变形协调条件,运用单位元法推导了柔性桩复合地基加固区的沉降计算公式,并采用分层总和法计算复合地基下卧层的沉降量,最后结合工程实例对计算结果进行验证,结果表明:采用理论方法计算的柔性桩复合地基沉降量与现场实测沉降结果吻合较好,证明理论计算方法的合理性,且能较好地反映荷载作用下柔性桩复合地基的工作性状。进一步分析可得:在临界桩长范围内,桩与桩间土相互作用,最大限度发挥了复合地基桩间土的承载能力;此外,由于桩侧负摩阻力对桩体有拖拽作用,桩身轴力在桩体中性面位置处达到最大值。因此,在工程设计中要高度重视和运用临界桩长和中性面的概念。以上研究成果可为研究珠三角地区的软土地基和沉降规律提供参考,同时也可以用于指导软基处理工程的设计与施工。
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