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摘要：岩土工程技术创新是其发展的灵魂。本文从技术创新的角度探讨了岩土工程技术创新的方法，以期对广大学者提供研究思路。
关键词：岩土工程；技术创新；应用
技术创新可分了原始创新和跟踪创新，其思维方式的差异，形成了技术创新的不同特点。要把科学严谨化、科技兴国、科技为国家建设和经济发展服务，就需要原始创新。而技术创新则主要是对新产品和新工艺构想的研究，将其投入在技术经济活动之中。判断技术创新成功与否的主要标志是其市场实现程度，而不是技术上的完善程度。近年来，我国经济迅速发展，在岩土工程技术创新领域取得取新的进展，新产品、新工艺层出不穷，我国岩土工程技术在世界领域也有一席之地。
1现浇混凝土大直径管桩（PCC 桩）技术
目前，随着我国经济建设的高速发展，大规模的高速公路、高速铁路、市政工程、大型港口和机场工程等建设进入了新的快速发展时期。而我国沿海和内地湖泊地区存在大量的软弱土环境问题，在软土地基上修建以上构造物对沉降变形提出了更高的要求，迫切需要开发新的优质高效的地基沉降控制技术。复合地基是目前国内外软土地基加固的主要方法，它包括柔性桩复合地基和刚性桩复合地基两大类。总体上来说，柔性桩技术优点是造价低且普及性广，但缺点是桩身强度低、加固深度有限且工后沉降控制较难，而刚性桩桩身强度高、加固深度大，但缺点是费用成本高，大面积推广投资大。因此如何吸收柔性桩和刚性桩两种技术的优点，克服其相应的缺点具有重要的工程意义。现浇混凝土大直径管桩（PCC 桩）技术的应用，其目的是针对目前复合地基处理中柔性桩和刚性桩的优缺点，克服两种桩型的缺点，结合两者的优点，寻求一种具有加固效果好、加固费用低的新桩型，即采用柔性桩的成本达到刚性桩的加固效果。所谓加固效果好，是指桩的承载力高，也就是桩基侧摩阻力或桩端阻力高，沉降控制效果好；所谓加固费用低，是指混凝土材料用量少。为达此目的，需开发一种桩基承载力高且混凝土用量少的新桩型。此外，作为软土地基处理复合地基中的桩基，一般是以摩擦为主型桩，因此要提高承载力，必须尽量提高基桩侧摩阻力，提高侧摩阻力又可以通过增大基桩的侧表面积实现，而增大桩的周长可达到增大侧表面积的效果。显然，桩径越大，桩周长就越大，然而混凝土用量也相应增大，因此，既要增大周长、又要减少混凝土用量，只有将桩的形式变成空心管桩，故大直径空心混凝土管桩应运而生。
2抗液化排水刚性桩
地震作用下砂性土地基中将产生超静的孔隙水压力，由于不能快速消散从而导致地基液化破坏。一般工程场地采用碎石桩作为竖向排水通道来抵抗地基液化，同时，碎石桩本身也具有承载性能，能使（构造物）地基得到加固。碎石桩孔隙大，排水速度快，还对周围土体有挤密作用，因此其抗液化效果好，但碎石桩是一种柔性桩，桩基承载力不高，桩体变形大，因此不能承担较大的上部荷载，对房屋建筑等地基不适应。工程中对于房屋等建筑物地基，普遍采用刚性桩来提高地基承载力，刚性桩承载力高，变形小，但不能排水，在液化地基中容易丧失承载力而引起刚性桩基础的破坏，继而导致房屋破坏，这种灾害实例在每次大地震中都有记录。目前提高桩基承载能力的常用方法为注浆加固，可以采用注浆法使碎石桩加固，形成浆固碎石桩，这种方法能提高桩基承载力，减小桩基变形，但是碎石桩注浆后，桩基的排水能力丧失，显然这种思路行不通。另一种思路是在刚性桩的基础上进行改进，即要在尽量不减少刚性桩承载力的基础上，使刚性桩具有排水能力，有了这个想法之后，创新思路就很明显了，只要人为地在刚性桩中设置一排水通道即可。碎石桩为柔性桩，承载力较低，桩身压缩变形大，但具有排水效果，可抗液化，而刚性桩则相反，其承载力高，桩身压缩变形小，但缺乏排水功能，不适应于液化土层。可以看出，这两种桩型的优缺点正好可以互补，一种桩型的缺点正好是另一种桩型的优点，两者可以相互克服、相互补充。
3克服桥头跳车方法中需封闭施工、增铺材料导致新的沉降的方法
为了克服目前常用处理桥头跳车方法中需封闭施工、增铺材料导致新的沉降等问题，合理有效地、一次性地解决桥头跳车问题，本发明提出一种一次性解决既有高速公路桥头跳车问题、且施工时不影响高速公路正常使用的处理方法。要使软基路段不沉降，有两种方法：一种是传统的增加地基土体强度；另一种是采用轻质土减轻路堤荷载，但主要应用于在建的路堤。对于已通车的高速公路路堤，要在不影响通车情况下将轻质土置换原来的路堤土，需要解决一系列的技术难题。采用拌和机在现场拌和轻质材料，拌和机在底部开孔通过软管与增压泵相连，再通过软管连接到钻杆上端部，形成轻质材料的输送通道。采用螺栓钻杆分别在高速公路桥头路段左、右两侧路堤边坡处倾斜钻孔，钻杆旋转钻进并通过螺纹口向外自动排土，钻孔深度接近路堤填土中心。边旋转边缓慢外拔长螺旋钻机的钻杆，同时开启增压泵，通过钻杆中心管将轻质材料泵送到钻孔。轻质材料通过钻杆中心的孔洞喷出，从下而上逐渐填满孔洞，置换掉了原来的路堤填土。与常规增铺材料处理桥头差异沉降方法相比，该技术方案具有处治效果好、施工便捷、且不影响道路正常运营等显著优势。
4浆固碎石桩技术
在道路、桥梁等工程施工中，复合地基施工方法是目前处理软土地基常用的一类方法。碎石桩属散粒体桩，桩身强度低，但造价相对较低。CFG桩和PHC桩等属刚性桩，桩体强度高，加固效果好，但造价高。在实际工程施工中，作为复合地基技术，一般需要中等黏结强度的桩型即可。另外，传统的桩基复合地基加固技术只发挥桩基础本身的作用，对其桩间土改善甚微，而桩间土也会影响地基加固的质量。同时，随着城市建设和工业发展，大量废弃的砖块、碎石等建筑垃圾以及钢厂大量钢渣等工业垃圾需要进行填埋处理，这既占用了宝贵而有限的耕地，又造成了浪费，也影响了生态环境。碎石桩复合地基技术，由于其具有施工便捷、造价相对较低等优点，在软基处理工程中得到了广泛应用。但是，由于碎石桩属于柔性桩，其在支撑上部荷载过程中，地基沉降量相对较大；这对于上部构建物沉降控制要求相对较高时，碎石桩复合地基无法满足要求，从而在一定程度上限制了其推广应用。基桩后注浆技术是在基桩成桩之后，通过预埋的注浆管，在桩侧、桩端或桩侧联合桩端灌注水泥浆液等，以提高桩侧摩阻力和桩端阻力的技术方案；该技术方案可以有效提高基樁整体承载力，不过常规注浆桩技术均针对刚性桩。基于此项因素考虑，可以将传统碎石桩复合地基和注浆桩两种技术方法组合在一起，在碎石桩施工完成的基础上，通过预埋的注浆管对碎石等散体材料及桩周土体进行注浆，最终形成浆固碎石桩。通过注浆处理后，使复合地基加固区扩展到桩体、浆液渗透加固体和天然土体三部分组成，可以更好地达到提高地基承载力和减少地基沉降的复合效果。此外，桩体材料可以为碎石、砖块或钢渣等废物作为骨料（散体材料），可以有效保护环境，降低施工成本；由于施工机械高度不高，因此不受现场空间限制。
参考文献：
[1]马志涛.现浇混凝土薄壁管桩水平受力特性试验研究与分析[J].中华民居，2014，9（14）.
[2]刘汉龙，丁选明，吴宏伟，等.一种PCC能量桩及制作方法[J].经营管理者，2011，7（20）.
[3]沈珠江.采百家之长、酿百花之蜜——岩土工程研究中如何创新[J].岩土工程学报，2010，11（08）.
[4]刘汉龙，费康，马晓辉，等.振动沉模大直径现浇薄壁管桩技术及其应用[J].岩土力学，2013，24（2）.
摘要：岩土工程技术创新是其发展的灵魂。本文从技术创新的角度探讨了岩土工程技术创新的方法，以期对广大学者提供研究思路。
关键词：岩土工程；技术创新；应用
技术创新可分了原始创新和跟踪创新，其思维方式的差异，形成了技术创新的不同特点。要把科学严谨化、科技兴国、科技为国家建设和经济发展服务，就需要原始创新。而技术创新则主要是对新产品和新工艺构想的研究，将其投入在技术经济活动之中。判断技术创新成功与否的主要标志是其市场实现程度，而不是技术上的完善程度。近年来，我国经济迅速发展，在岩土工程技术创新领域取得取新的进展，新产品、新工艺层出不穷，我国岩土工程技术在世界领域也有一席之地。
1现浇混凝土大直径管桩（PCC 桩）技术
目前，随着我国经济建设的高速发展，大规模的高速公路、高速铁路、市政工程、大型港口和机场工程等建设进入了新的快速发展时期。而我国沿海和内地湖泊地区存在大量的软弱土环境问题，在软土地基上修建以上构造物对沉降变形提出了更高的要求，迫切需要开发新的优质高效的地基沉降控制技术。复合地基是目前国内外软土地基加固的主要方法，它包括柔性桩复合地基和刚性桩复合地基两大类。总体上来说，柔性桩技术优点是造价低且普及性广，但缺点是桩身强度低、加固深度有限且工后沉降控制较难，而刚性桩桩身强度高、加固深度大，但缺点是费用成本高，大面积推广投资大。因此如何吸收柔性桩和刚性桩两种技术的优点，克服其相应的缺点具有重要的工程意义。现浇混凝土大直径管桩（PCC 桩）技术的应用，其目的是针对目前复合地基处理中柔性桩和刚性桩的优缺点，克服两种桩型的缺点，结合两者的优点，寻求一种具有加固效果好、加固费用低的新桩型，即采用柔性桩的成本达到刚性桩的加固效果。所谓加固效果好，是指桩的承载力高，也就是桩基侧摩阻力或桩端阻力高，沉降控制效果好；所谓加固费用低，是指混凝土材料用量少。为达此目的，需开发一种桩基承载力高且混凝土用量少的新桩型。此外，作为软土地基处理复合地基中的桩基，一般是以摩擦为主型桩，因此要提高承载力，必须尽量提高基桩侧摩阻力，提高侧摩阻力又可以通过增大基桩的侧表面积实现，而增大桩的周长可达到增大侧表面积的效果。显然，桩径越大，桩周长就越大，然而混凝土用量也相应增大，因此，既要增大周长、又要减少混凝土用量，只有将桩的形式变成空心管桩，故大直径空心混凝土管桩应运而生。
2抗液化排水刚性桩
地震作用下砂性土地基中将产生超静的孔隙水压力，由于不能快速消散从而导致地基液化破坏。一般工程场地采用碎石桩作为竖向排水通道来抵抗地基液化，同时，碎石桩本身也具有承载性能，能使（构造物）地基得到加固。碎石桩孔隙大，排水速度快，还对周围土体有挤密作用，因此其抗液化效果好，但碎石桩是一种柔性桩，桩基承载力不高，桩体变形大，因此不能承担较大的上部荷载，对房屋建筑等地基不适应。工程中对于房屋等建筑物地基，普遍采用刚性桩来提高地基承载力，刚性桩承载力高，变形小，但不能排水，在液化地基中容易丧失承载力而引起刚性桩基础的破坏，继而导致房屋破坏，这种灾害实例在每次大地震中都有记录。目前提高桩基承载能力的常用方法为注浆加固，可以采用注浆法使碎石桩加固，形成浆固碎石桩，这种方法能提高桩基承载力，减小桩基变形，但是碎石桩注浆后，桩基的排水能力丧失，显然这种思路行不通。另一种思路是在刚性桩的基础上进行改进，即要在尽量不减少刚性桩承载力的基础上，使刚性桩具有排水能力，有了这个想法之后，创新思路就很明显了，只要人为地在刚性桩中设置一排水通道即可。碎石桩为柔性桩，承载力较低，桩身压缩变形大，但具有排水效果，可抗液化，而刚性桩则相反，其承载力高，桩身压缩变形小，但缺乏排水功能，不适应于液化土层。可以看出，这两种桩型的优缺点正好可以互补，一种桩型的缺点正好是另一种桩型的优点，两者可以相互克服、相互补充。
3克服桥头跳车方法中需封闭施工、增铺材料导致新的沉降的方法
为了克服目前常用处理桥头跳车方法中需封闭施工、增铺材料导致新的沉降等问题，合理有效地、一次性地解决桥头跳车问题，本发明提出一种一次性解决既有高速公路桥头跳车问题、且施工时不影响高速公路正常使用的处理方法。要使软基路段不沉降，有两种方法：一种是传统的增加地基土体强度；另一种是采用轻质土减轻路堤荷载，但主要应用于在建的路堤。对于已通车的高速公路路堤，要在不影响通车情况下将轻质土置换原来的路堤土，需要解决一系列的技术难题。采用拌和机在现场拌和轻质材料，拌和机在底部开孔通过软管与增压泵相连，再通过软管连接到钻杆上端部，形成轻质材料的输送通道。采用螺栓钻杆分别在高速公路桥头路段左、右两侧路堤边坡处倾斜钻孔，钻杆旋转钻进并通过螺纹口向外自动排土，钻孔深度接近路堤填土中心。边旋转边缓慢外拔长螺旋钻机的钻杆，同时开启增压泵，通过钻杆中心管将轻质材料泵送到钻孔。轻质材料通过钻杆中心的孔洞喷出，从下而上逐渐填满孔洞，置换掉了原来的路堤填土。与常规增铺材料处理桥头差异沉降方法相比，该技术方案具有处治效果好、施工便捷、且不影响道路正常运营等显著优势。
4浆固碎石桩技术
在道路、桥梁等工程施工中，复合地基施工方法是目前处理软土地基常用的一类方法。碎石桩属散粒体桩，桩身强度低，但造价相对较低。CFG桩和PHC桩等属刚性桩，桩体强度高，加固效果好，但造价高。在实际工程施工中，作为复合地基技术，一般需要中等黏结强度的桩型即可。另外，传统的桩基复合地基加固技术只发挥桩基础本身的作用，对其桩间土改善甚微，而桩间土也会影响地基加固的质量。同时，随着城市建设和工业发展，大量废弃的砖块、碎石等建筑垃圾以及钢厂大量钢渣等工业垃圾需要进行填埋处理，这既占用了宝贵而有限的耕地，又造成了浪费，也影响了生态环境。碎石桩复合地基技术，由于其具有施工便捷、造价相对较低等优点，在软基处理工程中得到了广泛应用。但是，由于碎石桩属于柔性桩，其在支撑上部荷载过程中，地基沉降量相对较大；这对于上部构建物沉降控制要求相对较高时，碎石桩复合地基无法满足要求，从而在一定程度上限制了其推广应用。基桩后注浆技术是在基桩成桩之后，通过预埋的注浆管，在桩侧、桩端或桩侧联合桩端灌注水泥浆液等，以提高桩侧摩阻力和桩端阻力的技术方案；该技术方案可以有效提高基樁整体承载力，不过常规注浆桩技术均针对刚性桩。基于此项因素考虑，可以将传统碎石桩复合地基和注浆桩两种技术方法组合在一起，在碎石桩施工完成的基础上，通过预埋的注浆管对碎石等散体材料及桩周土体进行注浆，最终形成浆固碎石桩。通过注浆处理后，使复合地基加固区扩展到桩体、浆液渗透加固体和天然土体三部分组成，可以更好地达到提高地基承载力和减少地基沉降的复合效果。此外，桩体材料可以为碎石、砖块或钢渣等废物作为骨料（散体材料），可以有效保护环境，降低施工成本；由于施工机械高度不高，因此不受现场空间限制。
参考文献：
[1]马志涛.现浇混凝土薄壁管桩水平受力特性试验研究与分析[J].中华民居，2014，9（14）.
[2]刘汉龙，丁选明，吴宏伟，等.一种PCC能量桩及制作方法[J].经营管理者，2011，7（20）.
[3]沈珠江.采百家之长、酿百花之蜜——岩土工程研究中如何创新[J].岩土工程学报，2010，11（08）.
[4]刘汉龙，费康，马晓辉，等.振动沉模大直径现浇薄壁管桩技术及其应用[J].岩土力学，2013，24（2）.