水泥砂浆桩复合地基在滨海软土地基中承载变形特性分析

摘要

随着交通建设的高速发展，天津软土地区较多工程需对地基进行加固使其满足建设需求。水泥砂浆桩复合地基已经成为了常用的加固方法。但目前针对该类型单桩和复合地基承载特性与计算方法、优化设计及沉降预测等方面的研究较少，导致理论研究落后于工程实践。针对以上问题，本文依托天津市滨海新区某道路工程，主要进行了如下研究： （1）开展大量室内和室外试验，从水泥掺入量和细砂掺入量等因素入手，对水泥砂浆桩桩身强度进行研究。得出加固土不同期龄、不同养护环境下的强度变化范围；对比分析表明掺入细砂可明显特高加固土早期强度，并得到含水量较大的淤泥质土体中水泥砂浆桩的推荐配比； （2）开展大量现场静载试验，对比研究了桩长、桩径等因素对水泥砂浆单桩承载力的影响，分析了桩长、桩间距等因素对复合地基承载特性的影响。确定了天津滨海软土地区水泥砂浆桩的有效桩长。得出桩间距是影响复合地基承载力和沉降主要因素，并对桩间距进行优化。经过反算，推荐利用《复合地基技术规范》GB/T50783-2012中规定进行承载力计算，并根据桩土相对刚度修正了规范中桩体强度折减系数和桩间土承载力发挥系数； （3）结合数值模拟方法和工程实例，确定了填土高度为4-6m时，天津滨海软土地区水泥砂浆桩复合地基控制沉降最优组合。得到高填土路堤作用下桩身最大轴力均出现在桩身上部1/3桩长范围内，且该深度土层为含水量较大的淤泥或淤泥质土，可适当增加桩身上部的水泥掺入量、细砂掺入量、减水剂和搅拌次数； （4）结合大量实测数据，对比分析了不同沉降预测方法的适用性。推荐选用三点法和Asaoka法进行实际工程沉降预测，并提出了两种方法样本点的选取原则。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 研究背景及目的意义

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究目的及意义

1.2 水泥砂浆桩复合地基概述及研究现状

1.2.1 水泥砂浆桩复合地基简介

1.2.2 水泥砂浆桩自身强度及复合地基承载性能研究现状

1.2.3 沉降预测方法研究现状

1.3 研究内容与方法

1.3.1 研究方法

1.3.2 研究内容

1.4 技术路线图

第2章 水泥砂浆桩配比优化研究

2.1 室内试验概况

2.1.1 试验设计

2.1.2 试验材料

2.1.1 试验过程及相关规定

2.2 室内试验结果及分析

2.2.1 试验结果

2.2.2 水泥掺入量对水泥砂浆土抗压强度的影响

2.2.3 细砂掺入量对水泥土抗压强度的影响

2.2.4 优化设计

2.3 室外试验

2.3.1 试验配比与设计

2.3.2 试验过程及相关规定

2.3.2 试验结果

2.4 本章小结

第3章 水泥砂浆桩复合地基承载特性现场试验研究

3.1 现场试验概况

3.1.1 试验设计

3.1.2 试验场地土层物理力学参数

3.1.3 试验过程及相关依据

3.2 试验结果分析

3.2.1 单桩承载力结果分析

3.2.2 复合地基载荷试验

3.3 设计理论验算

3.3.1 相关规范

3.3.2 规范适用性对比

3.4 本章小结

第4章 水泥砂浆桩复合地基沉降优化设计

4.1 数值模拟方法研究

4.1.1 有限元法基本原理

4.1.2 数值模型建立

4.1.3 数值模型验证

4.2 复合地基尺寸优化设计

4.2.1 正交试验理论

4.2.2 试验方案

4.2.3 试验的实施

4.2.4 试验结果分析

4.3复合地基沉降影响因素分析

4.3.1 桩间距的分析

4.3.2 桩径的分析

4.3.3 桩体弹性模量的分析

4.4 本章小结

第5章 路堤荷载下水泥砂浆桩复合地基现场试验及数值分析

5.1 工程概况

5.1.1 工程地质条件

5.1.2 水文条件

5.2 设计概况

5.3 数值模拟分析

5.3.1 地基土物理力学参数

5.3.2 数值模型及网格划分

5.3.3 模拟步骤

5.3.4 计算结果分析

5.4 本章小结

第6章 水泥砂浆桩复合地基沉降预测方法研究

6.1 试验段基本概况

6.1.1 工程概况

6.1.2 检测内容及相关规定

6.1.3 试验元件技术指标及埋设

6.2 试验数据分析

6.2.1 分析方法理论依据

6.2.2 试验数据分析

6.2.3 拟合曲线法样本点取值方法分析

6.2.4 最终沉降预测

6.3 本章小结

第7章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

发表论文

参加科研情况

致谢