沿海地区深厚软土中布袋注浆桩地基处理技术应用研究

摘要

在深厚软土地基修建高标准铁路,荷载作用下软土固结变形历时长,变形量大,如何实现路基工后沉降有效控制一直以来是铁路工程建设重要难题。尤其在夹有砾石硬土层的深厚软土地基地区,常规地基处理方式难以穿透夹硬层加固深厚软土,采用钻孔灌注桩以桥代路又存在造价太高的问题,现场采用布袋注浆桩可以穿透夹硬层加固其下软土,但目前布袋桩地基加固机理与固结变形性状、沉降计算方法等尚没有系统研究成果,亟待进一步深入研究。
　　 本文在分析总结国内外相关研究成果的基础上,基于甬台温铁路客运专线工程实践,开展现场试验,采用有限元计算与理论分析相结合的方法,对布袋注浆桩地基加固效果进行分析,并与现有计算方法进行对比分析,探讨了布袋注浆桩设计计算方法。主要工作有:
　　 开展现场试验研究。选取具有代表性的试验断面,针对路基相关参量设计测试试验,现场埋设元件,对布袋注浆桩地基变形、桩土压力等进行长期监测;对测试数据进行分析,得到了布袋注浆桩地基沉降变形变化规律,桩土压力分布与变化规律,通过实测数据研究了布袋注浆桩地基加固效果及其工作性状。
　　 探讨了地基沉降计算方法,开展布袋桩地基计算方法研究。针对夹层复合地基这一特殊情况,提出了一套布袋注浆桩沉降计算方法,并将计算结果与实测数据相互验证。
　　 基于现场勘测和室内试验资料,合理确定用于布袋注浆桩计算分析的计算参数;采用通用有限元程序PLAXIS,建立有限元模型,对夹硬层深厚软土地基条件下布袋注浆桩地基路基填筑过程仿真分析。
　　 将测试数据与有限元计算结果进行了对比,两种方法所得结果分布规律相同,数据较为吻合;根据有限元计算结果,研究了布袋注浆桩位移场的分布规律,并深入探讨了地基侧移、沉降、各土层孔隙水压力、布袋桩桩侧水平力和桩身挠度随着路堤填筑的变化规律;模拟分析相同地基条件下深层未采用布袋桩加固的地基,将计算结果与布袋桩地基进行对比。
　　 结果表明,布袋注浆桩有效加固夹硬层深厚软土地基,满足了工后沉降控制要求;布袋注浆桩地基初期加快固结排水,后期作为竖向增强体对地基有加筋作用。研究明确了布袋桩加固机理,得到了布袋注浆桩工作性状与设计计算方法,有益于布袋注浆桩技术的推广应用,以解决夹硬层深厚软土这一特殊地基方式处理的难题,丰富了地基处理技术。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 问题的提出

1.2 地基处理技术发展概况

1.2.1 复合地基概述

1.2.2 复合地基沉降计算

1.2.3 复合地基数值分析

1.3 布袋注浆桩地基技术研究现状

1.4 本文主要工作

1.4.1 研究思路

1.4.2 主要研究内容

1.4.3 技术路线

第二章 布袋桩地基处理效果现场测试及数据分析

2.1 工程概况

2.2 布袋桩地基现场测试概况

2.3 甬台温测试数据分析

2.3.1 沉降测试结果分析

2.3.2 桩土应力测试结果分析

2.3.3 侧向位移测试结果分析

2.4 小结

第三章 布袋桩地基沉降计算方法研究

3.1 布袋桩地基沉降估算

3.1.1 沉降计算方法探讨

3.1.2 复合地基沉降计算模量探讨

3.1.3 甬台温沉降计算方法讨论

3.1.4 沉降估算结果分析

3.1.5 布袋桩地基固结度计算

3.2 布袋桩地基沉降推算

3.2.1 沉降推测方法讨论

3.2.2 甬台温布袋桩地基沉降推测分析

3.3 小结

第四章 布袋桩地基处理方式数值分析

4.1 有限元计算原理

4.1.1 基本方程

4.1.2 模型本构关系

4.1.3 复合地基模拟

4.1.4 桩土界面

4.2 数值计算目的

4.3 有限元计算

4.3.1 选取断面分析计算

4.3.2 建立物理模型

4.3.3 材料参数

4.4.4 边界条件

4.4.5 数学模型

4.4 数值计算结果分析

4.4.1 布袋桩地基沉降计算结果分析

4.4.2 地基土侧向位移变化规律

4.4.3 孔压变化规律

4.4.4 桩身应力分布

4.4.5 无布袋桩地基加固效果对比分析

4.5 小结

第五章 结论与展望

5.1 主要研究成果与结论

5.2 有待进一步研究的问题

参考文献

致谢

读研期间学术成果