珠三角地区钉形搅拌桩软基处理的原位测试与应用研究

摘要

珠三角地区和长三角地区一样:软土处理一直是基础工程建设中一个棘手的问题;软土地基处理技术和设计理论也得到了很大的发展。但是，由于种种原因，道路出现的不均匀沉降、桥头跳车、工后沉降较大和后期质量缺陷处治等问题依然不同程度存在。对此，作者根据钉形搅拌桩的特点，选择在珠三角地区有代表性的广州市番禺区黄榄快速干线市政道路标第二标段，采用此工法处理软土路基，并充分结合工程施工和原位测试，对软土路基加固中桩、土的实际应力、沉降进行测试，对钉形搅拌桩的受力特性和复合地基沉降进行分析研究。
　　 通过广泛收集珠三角地区典型地段的工程勘察资料，总结出了珠三角地区软土的工程地质特征:在低压时呈现出的是软化现象，而在高压下表现出来的则是硬化型，属于典型的结构性软土;珠三角地区软土属于深厚软土，具有天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、渗透固结性低、抗剪切强度低和承载力低、固结时间长等特点。
　　 通过在钉形搅拌桩桩体内埋设应变片和单桩载荷试验，对钉形搅拌桩桩身应力、轴力和侧摩阻力与深度的变化规律进行了研究;通过在桩间土中埋设孔压计和沉降计，对路堤堆载作用下钉形搅拌桩复合地基的沉降特性进行了研究分析。结论:桩身应力在扩大头变截面处出现应力集中导致应力骤增，而扩大头以下桩身应力迅速减小。桩身轴力沿深度逐渐衰减:在扩大头变截面以上桩体衰减速率较下部快;在变截面以下1m-6m桩身轴力逐渐减小，由于在本试验中桩身9m以下地层条件较好，因此该段桩身轴力有少量增长。在同一深度，桩身应力（桩身轴力）随着荷载的增大而增大:在上部扩大头，应力的增加幅度较大，在下部桩身，应力基本不变。基于钉形搅拌桩桩身质量检测结果和桩身荷载传递规律，判定钉形搅拌桩的单桩破坏模式为桩身质量破坏，提出了钉形搅拌桩单桩极限承载力计算方法（Qu=ηfcuπD2/4，建议η的取值为0.5～0.7）。在本试验中，钉形搅拌桩桩间土的沉降-深度曲线大致可以分为两段:第一段沉降较大，位于桩身9.0m以上，沉降值随桩体深度的增加逐渐减小，说明钉形搅拌桩复合地基的沉降主要发生在桩身9.0m以上。第二段位于桩身9.0m以下，沉降较小。将钉形搅拌桩复合地基加固区的沉降分三部分进行考虑:分别为钉形搅拌桩变截面以上加固区域沉降量S1，变截面以下加固区沉降量S2和下卧层沉降量S3。计算得出本试验段最终总沉降量S的理论值为376.738mm。珠三角软土地区黄榄快速干线采用钉形搅拌桩加固道路路基取得了实际的工程意义和效果。

目录

声明

摘要

第一章 前言

1．1 地基处理技术的背景及研究意义

1．2 水泥土搅拌桩的研究现状及存在的问题

1．2．1 水泥土搅拌桩承载力的研究现状

1．2．2 水泥土搅拌桩复合地基的研究现状

1．3 本文的研究内容及研究方法

1．3．1 本文的研究内容

1．3．2 本文的研究方法

第二章 珠三角地区软土的工程地质特性

2．1 珠三角地区软土的形成和微观结构

2．1．1 珠三角地区软土的形成

2．1．2 珠三角地区软土的微观结构

2．2 珠三角地区软土的物理力学特征

2．2．1 软土的压缩性

2．2．2 软土的应力应变特性

2．2．3 软土的物理力学参数分析

2．3 珠三角地区软土性能参数回归分析

2．4 本章小结

第三章 钉形搅拌桩承载特性研究

3．1 概述

3．2 荷载传递机理

3．3 单桩受力特性的荷载传递法基本原理

3．3．1 荷载传递函数

3．3．2 荷载传递的基本方程

3．4 钉形搅拌桩的荷载传递规律研究

3．4．1 钉形搅拌桩扩大头的荷载传递机理

3．4．2 变截面以下桩身荷载传递规律研究

3．5 本章小结

第四章 钉形搅拌桩现场试验研究

4．1 试验场地工程概况

4．1．1 试验场地地层条件

4．1．2 试验场地水文地质条件

4．1．3 钉形搅拌桩施工原理

4．1．4 钉形搅拌桩施工工艺流程

4．1．5 钉形搅拌桩施工技术参数

4．2 试验方案

4．2．1 单桩载荷试验的仪器布置

4．2．2 复合地基沉降监测仪器的埋设

4．3 加载试验

4．3．1 桩头处理

4．3．2 反力装置

4．3．3 加载系统

4．3．4 沉降监测

4．3．5 加载过程

4．4 试验数据及分析

4．4．1 单桩载荷试验数据处理及分析

4．4．2 复合地基沉降试验数据处理及分析

4．5 本章小节

第五章 钉形搅拌桩复合地基沉降特性研究

5．1 钉形搅拌桩加固区压缩量S1和S2的计算方法

5．1．1 位移法基本假设

5．1．2 位移分析法的基本原理

5．1．3 钉形搅拌桩变截面上、下加固区压缩量的理论计算

5．2 钉形搅拌桩复合地基中下卧层压缩量S3的计算方法

5．2．1 复合地基下卧层压缩量计算的理论研究

5．2．2 复合地基下卧层压缩量S3的计算

5．3 本章小节

第六章 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间主要的研究成果