高压旋喷桩技术处治现役高速公路沉降分析

摘要

随着交通流量及车辆负荷增加，高速公路软土路基工后不均匀沉降问题越来越突出，现役高速公路软基沉降控制技术研究显得尤为重要。高压旋喷桩技术是处治软土地基的有效方法之一，但是将其运用到现役高速公路软基处理上的应用还相对较少。本文结合江苏省沿海高速公路连盐段软基试验段工程实例，基于考虑应变率和强度衰减的理想弹塑性扩孔理论，提出了一种新型高压旋喷桩半径计算方法，通过ABAQUS有限元分析软件，建立了静载下高压旋喷桩加固分析模型和交通荷载下高压旋喷桩加固有限元分析模型，分析了荷载变化、桩体参数以及桩体布置情况对加固效果的影响。得出以下主要成果：
　　①现场实测数据与所提高压旋喷桩半径计算模型对比分析，验证了模型的正确性。参数分析得出：刚度系数越大，塑性区半径将会越大；在相同扩孔率下，应变率系数越大，塑性区半径越小；在相同扩孔半径下，强度衰减系数ζ95越大，其塑性区半径越小；在相同扩孔速度下，其扩孔率越大，塑性区直径也将会越大；同时可以得出：刚度系数和应变率系数对于直径的影响较大，而强度衰减系数ζ95和扩孔速度对于旋喷桩直径的影响较小。
　　②通过静载下加固模型得出：桩体刚度越大，加固后固结沉降将会减小，即加固效果将更好；桩长越长，加固效果越明显；桩体直径越大、桩体间距越小，即面积置换率越大，加固效果越好，加固后沉降将会更小。
　　③荷载下高压旋喷桩加固效果分析可得：采用高压旋喷桩进行加固后，交通荷载引起的路基沉降将会减小10倍以上，分析车道荷载同时作用数量可知，车道荷载同时作用数量越多，交通荷载引起沉降值将会越大。同时分析桩体直径、桩体间距对于加固效果的影响可知，桩体直径越大，交通荷载引起的沉降将会越小，而桩体间距越小，交通荷载引起的沉降也将会越小。因此对于路基加固设计也提供了参考意见：即路基中桩体布置在路面交通荷载出现频率较高位置处，且设计时高压旋喷桩尽量采用小间距、大直径的布置方式。

目录

1 绪 论

1.1 研究背景、目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 目前研究存在的主要问题

1.4 本文研究主要内容和技术路线

2 高压旋喷桩成桩半径理论分析

2.1 圆柱形扩孔基本理论

2.2 考虑应变率和强度衰减的理想弹塑性模型

2.3 基于扩孔理论的力学模型验证

2.4 基于圆柱形扩孔理论的力学模型参数分析

2.5 高压旋喷桩直径影响因素理论分析

2.6 本章小结

3 静载下高压旋喷桩加固效果分析

3.1 竖向小直径引孔高压旋喷桩技术

3.2 现场试验概况及结果分析

3.3 三维有限元模型建立

3.4 三维有限元模型验证

3.5 三维有限元模型参数分析

3.6 本章小结

4 交通荷载下高压旋喷桩加固效果影响分析

4.2 有限元模型的建立及分析

4.3 未采用高压旋喷桩加固处理下交通荷载的影响分析

4.4 高压旋喷桩加固处理下交通荷载的影响分析

4.5 交通荷载作用下高压旋喷桩加固参数分析

4.6 本章小结

5 结论与建议

5.2 建议

致谢

参考文献

附录

A. 攻读硕士期间的主要学术成果

B. 攻读硕士期间参加的主要科研项目

C. 攻读硕士期间参与学术会议