控制工后沉降地基處理技術(shù)的發(fā)展

控制工后沉降地基處理技術(shù)的發(fā)展趙維炳南京水利科學(xué)研究院

水利部交通部電力工業(yè)部報告內(nèi)容控制工后沉降新一代地基處理技術(shù)的發(fā)展軟土特性和豎井固結(jié)理論研究超軟路基排水預(yù)壓固結(jié)法試驗研究CFG樁復(fù)合地基加固高速公路深厚軟基技術(shù)研究排水固結(jié)加固軟基新型排水材料應(yīng)用研究預(yù)制預(yù)應(yīng)力管樁復(fù)合地基加固深厚軟基技術(shù)研究砼芯砂石樁復(fù)合地基加固深厚軟基技術(shù)研究SMW工法的設(shè)計理論與計算方法研究NHRI第一部分控制工后沉降

新一代地基處理技術(shù)的發(fā)展

1.1前言1.2工后沉降的概念及分類1.3按控制工后沉降進行設(shè)計及帶來的影響1.4排水固結(jié)加固按控制工后沉降設(shè)計1.5柔性樁復(fù)合地基加固按控制工后沉降設(shè)計存在的問題1.6結(jié)語NHRI1.1前言

工程實踐中，人們認識到建筑工程僅僅保證穩(wěn)定性和安全還不夠，對變形的要求不斷提高；按照穩(wěn)定性要求進行工程設(shè)計時設(shè)計位移也遠小于地基達到極限平衡狀態(tài)對應(yīng)的極限位移，有時地基的允許承載力直接根據(jù)允許位移來確定；因此，工程實踐提出了設(shè)計以位移（多數(shù)情況下是工后位移）作為控制目標(biāo)的新要求，它隱含了穩(wěn)定性的要求。雖然目前已有控制工后沉降和沉降速率的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，但實際設(shè)計中執(zhí)行不嚴(yán)且計算粗糙，誤差較大，亟待解決的問題很多。NHRI1.2工后沉降的概念及分類

工后沉降指建筑物竣工至大修或報廢止一段時間內(nèi)發(fā)生的沉降。它直接關(guān)系到建筑物的使用效果和安全，而再以后和施工期的沉降并不對上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生危害，因此工程設(shè)計以工后沉降作為控制目標(biāo)是合理的。工后沉降Sh按其產(chǎn)生的原因可劃分為加固體工后主固結(jié)壓縮量Sgh，下臥層工后主固結(jié)壓縮量Sxh、加固體和下臥層工后次固結(jié)壓縮量Sch三部分，即：

而每一部分工后壓縮量又可寫成對應(yīng)的總壓縮量S*與變形比增量V*=V*x-V*j之乘積。*表示以上三部分中的一種，x表示大修或報廢時，j表示竣工時。因此工后沉降又可表示為：NHRI1.3按控制工后沉降進行設(shè)計

帶來的影響

控制工后沉降進行設(shè)計將帶來許多重要的變化，主要包括：設(shè)計方法的變化。變形和固結(jié)計算方法的進步。計算范圍擴大。處理深度加大。加固新型施工機械和施工工藝的發(fā)展。測試技術(shù)和工程質(zhì)量檢驗技術(shù)的發(fā)展。NHRI1.4排水固結(jié)加固

按控制工后沉降設(shè)計

為便于對問題有清晰的認識，先討論兩個實例。例1京珠高速公路廣珠東線堆載預(yù)壓試驗段軟土厚度40m以上，長353.43m，地基分層見下表，設(shè)計路堤高度為3.85m，實際填土高度5.18m(超載1.33m)。袋裝砂井梅花形布置，間距1.5m，直徑7.0cm，長度15.0m，砂墊層厚度70cm，內(nèi)鋪兩層土工布。層號土質(zhì)名稱厚度（m）含水率（%）孔隙比塑性指數(shù)（%）壓縮系數(shù)（MPa-1）固結(jié)系數(shù)(103cm2/s）1耕植土0.7~1.2

2淤泥8.4~16.068.31.8020.41.860.873淤泥夾細砂3.4~6.430.80.768.70.444.234淤泥質(zhì)粘土未穿透53.21.3716.61.0724.65堆載預(yù)壓試驗路段地基分層情況NHRI計算最終沉降量施工期18個月結(jié)束時竣工15年后推論：①下臥層和次固結(jié)工后壓縮量是造成工后沉降過大的主要原因；②在軟土地基深厚的情況下，地面下15m軟土層的壓縮量在地基最終總沉降中是主要的。NHRI

例2北京~珠海高速公路廣珠東線軟基真空聯(lián)合堆載預(yù)壓試驗路段長255m，地基分層見表4-2，設(shè)計路堤填筑高度在4.8m。實際真空壓力80kPa，填土5.0m。砂墊層厚70cm，袋裝砂井梅花形布置，間距1.5m，直徑7.0cm，長度20.0m。真空聯(lián)合堆載預(yù)壓試驗路段地基分層情況NHRI施工期12個月結(jié)束時竣工15年后真空預(yù)壓除可縮短工期外，還能有效減小下臥層工后主固結(jié)沉降和次固結(jié)沉降。NHRI控制工后后沉降設(shè)設(shè)計排水水固結(jié)可可按以下下步驟進進行：①用分層總總和法計計算各土土層最終終壓縮量量。②初定加固固深度和和間距等等，分別別用巴隆隆公式和和太沙基基公式等等，計算算施工期期和大修修期加固固深度內(nèi)內(nèi)和下臥臥層固結(jié)結(jié)度；按按次固結(jié)結(jié)理論計計算次固固結(jié)變形形比。③計算地基基工后沉沉降。④校核工后后沉降是是否在規(guī)規(guī)定的值值以內(nèi)，，超出時時加大加加固深度度重新設(shè)設(shè)計。⑤驗算地基基的穩(wěn)定定性。NHRI1.5柔柔性樁樁復(fù)合地地基加固固按按控制工工后沉降降設(shè)計存存在的問問題對于柔性性樁復(fù)合合地基，，按控制制工后沉沉降設(shè)計計的方法法與排水水固結(jié)方方法中類類似，但但以下問問題亟待待研究解解決：①對加固體體研究的的重點應(yīng)應(yīng)轉(zhuǎn)移。。過去：加固體（（如水泥泥土）的的力學(xué)等等方面的的性質(zhì)及及加固體體壓縮量量的計算算；按控制工工后沉降降設(shè)計：：重點研究究解決地地面荷載載隨深度度的應(yīng)力力擴散和和加固體體底部部的附加加應(yīng)力計計算問題題。只有有解決了了這個問問題后，，才能解解決下臥臥層壓縮縮量的計計算問題題。②加固體與與下臥層層的固結(jié)結(jié)度計算算理論和和方法。。③必須開發(fā)發(fā)和應(yīng)用用加固深深度能達達到25m左右的新新的復(fù)合合地基處處理方法法。NHRI1.6結(jié)結(jié)論論通過以上上討論，，我們可可以得到到以下結(jié)結(jié)論：(1)地基處理理以控制制工后沉沉降為目目標(biāo)是發(fā)發(fā)展的必必然，一一些新的的地基處處理技術(shù)術(shù)將得到到開發(fā)應(yīng)應(yīng)用，真真空聯(lián)合合堆載法法和CFG樁復(fù)合地地基法等等現(xiàn)有方方法也將將因其在在工后沉沉降小等等特點而而得到廣廣泛應(yīng)用用。（2）地基處處理以控控制工后后沉降為為目標(biāo)將將帶來科科研、設(shè)設(shè)計、施施工及監(jiān)監(jiān)測等方方面許多多重要變變化。(3))對深厚軟軟土地基基，下臥臥層主固固結(jié)和整整個地基基次固結(jié)結(jié)工后壓壓縮量在在地基工工后沉降降中占很很大比例例。應(yīng)加加強對下下臥層主主固結(jié)和和整個地地基次固固結(jié)的最最終壓縮縮量及變變形比隨隨時間變變化的計計算理論論和方法法的研究究。(4)為保證地地基穩(wěn)定定性和控控制總沉沉降，目目前對軟軟土地基基進行處處理時加加固深度度一般定定為10~15m，在軟土土較厚情情況下加加固深度度不夠，，導(dǎo)致下下臥層工工后壓縮縮量和地地基工后后沉降過過大，因因此加固固深度必必須加大大。NHRI第二部分分

軟土土特性和和豎井固固結(jié)理論論研究真空壓力力卸載軟軟土地基基變形規(guī)規(guī)律考慮軟土土卸載再再加載特特性、流流變性等等改進軟軟土本構(gòu)構(gòu)模型豎井未打打穿、粘粘彈性、、成層地地基固結(jié)結(jié)理論非線性流流變結(jié)構(gòu)構(gòu)性軟粘粘土彈塑塑性固結(jié)結(jié)理論NHRI2.1真真空壓壓力卸載載軟土地地基變形形規(guī)律研究目的的：軟土在球球應(yīng)力卸卸載情況況下變形形的影響響因素、、變形規(guī)規(guī)律和變變形計算算模式，，改進軟軟土本構(gòu)構(gòu)關(guān)系模模型和沉沉降計算算理論。。⑴真空壓壓力卸載載的物理理本質(zhì)－－土體有效效球應(yīng)力力卸載⑵卸載變變形計算算的基本本理論土體復(fù)雜雜性三相散粒粒體；剪剪脹性；；壓硬性性；NHRI球應(yīng)力卸卸載應(yīng)力－應(yīng)應(yīng)變結(jié)論論NHRI⑶現(xiàn)有真真空卸載載回彈模模量的計計算方法法NHRI結(jié)論NHRI⑷軟土真真空卸載載變形規(guī)規(guī)律的試試驗研究究試驗類型型常規(guī)單向向壓縮試試驗等向壓縮縮試驗不同應(yīng)力力路徑、、應(yīng)力狀狀態(tài)的壓壓縮回彈彈試驗NHRI常規(guī)單向向壓縮試試驗結(jié)果果NHRI等向壓縮縮試驗結(jié)結(jié)果NHRI典型試驗驗曲線NHRI不同應(yīng)力力路徑應(yīng)應(yīng)力狀態(tài)態(tài)壓縮回回彈試驗驗a.試試驗儀器器南京水科科院土工工所CKC三三軸儀NHRIb.考考慮土體體不等向向性的等等向壓縮縮和膨脹脹試驗－－模擬擬天然地地基的K0應(yīng)力狀態(tài)態(tài)NHRI在球形壓壓力卸除除時有明明顯的體體積回彈彈，但軸軸向應(yīng)變變減小卻卻很??；；如果只按按線彈性性理論來來計算真真空卸除除的沉降降回彈量量是偏大大的。NHRIc.考考慮不等等向性的的等向壓壓縮和不不同剪應(yīng)應(yīng)力水平平條件下下的等向膨脹脹試驗－－模擬擬真空和和真空聯(lián)聯(lián)合堆載載預(yù)壓加加固軟基基時的真真空卸載載在球形壓壓力卸載載段，體體積應(yīng)變變減小的的同時軸軸向應(yīng)變變反而繼繼續(xù)增大大，驗證證工程現(xiàn)現(xiàn)象，即即在卸除除真空壓壓力時地地面沉降降繼續(xù)發(fā)發(fā)展。真空卸載載過程中中，隨著著卸載時時剪應(yīng)力力水平的的提高，，地面沉沉降將繼繼續(xù)增大大，而這這種現(xiàn)象象只可能能在真空空聯(lián)合堆堆載預(yù)壓壓中出現(xiàn)現(xiàn)。NHRINHRI試驗研究究綜合結(jié)結(jié)論NHRI2.2考慮軟土土卸載再再加載特特性、流流變性等等改進軟土本構(gòu)構(gòu)模型1.建立立卸載階階段的應(yīng)應(yīng)力－應(yīng)應(yīng)變關(guān)系系；2.建立立再加載載階段的的應(yīng)力－－應(yīng)變關(guān)關(guān)系；3.考慮慮土體流流變性；；4.考慮慮土體損損傷；建立改進進的軟土土本構(gòu)模模型及有有限元計計算方法法NHRI⑴建立豎豎井未打打穿軟土土地基下下臥層的的近似計計算方法法。⑵將現(xiàn)有有豎井地地基固結(jié)結(jié)理論推推廣到豎豎井打設(shè)設(shè)區(qū)和下下臥層均均為多層的情情況，給給出固結(jié)結(jié)解答，，并編制制應(yīng)用程程序，供供工程應(yīng)應(yīng)用。⑶豎井打打設(shè)區(qū)固固結(jié)速度度明顯快快于下臥臥層。⑷考慮土土體粘滯滯性影響響時，下下臥層平平均固結(jié)結(jié)度均比比線彈性性情況下有所所降低，，下臥層層下降幅幅度則更更大。⑸下臥層層尚未完完成的主主固結(jié)沉沉降和整整個土體體的次固固結(jié)沉降降是引起工后后沉降的的主要原原因，設(shè)設(shè)計時應(yīng)應(yīng)引起足足夠重視視。2.3豎豎井未未打穿、、粘彈性性、成層層地基固固結(jié)理論論NHRI2.4非非線性性流變結(jié)結(jié)構(gòu)性軟軟粘土彈彈塑性固固結(jié)理論論研究意義義－－土結(jié)構(gòu)性性和流變變性對固固結(jié)有重重要影響響；土應(yīng)應(yīng)力－應(yīng)應(yīng)變曲線線、孔隙隙水壓力力－應(yīng)變變曲線、、固結(jié)壓壓縮曲線線和強度度包線等等都與土土結(jié)構(gòu)性性有顯著著關(guān)系。。對Yin&Graham時間間線模型型進行修修正，用用修正后后的模型型建立一一維固結(jié)結(jié)方程，，并給出出成層地地基一維維彈粘塑塑性固結(jié)結(jié)問題半半解析解解，得出出地基平平均固結(jié)結(jié)度計算算表達式式：研究成果果NHRI根據(jù)Yin&Graham時時間線模模型，建建立非線線性流變變和結(jié)構(gòu)構(gòu)性軟土土一維彈彈粘塑性性固結(jié)模模型，通通過建立立合理假假設(shè)推導(dǎo)導(dǎo)考慮土土結(jié)構(gòu)屈屈服應(yīng)力力的屈服服準(zhǔn)則，，新建模模型考慮慮結(jié)構(gòu)屈屈服應(yīng)力力應(yīng)變率率效應(yīng)、、固結(jié)引引起屈服服壓力增增加和連連續(xù)或多多級加載載條件有有效應(yīng)力力、應(yīng)變變和應(yīng)變變速率變變化等。。根據(jù)Schertmann和和Nagaraj等人人實驗成成果，建建立結(jié)構(gòu)構(gòu)性軟性性土三段段式壓縮縮曲線。。利用改改模型選選擇合理理結(jié)構(gòu)屈屈服應(yīng)力力及壓縮縮性指標(biāo)標(biāo)，提出出擾動及及結(jié)構(gòu)性性影響軟軟粘土及及砂井地地基固結(jié)結(jié)度計算算方法。。NHRI第三部分分

超軟軟路基排排水預(yù)壓壓固結(jié)法法試驗研研究研究內(nèi)容容：①深厚高高含水量量軟基中中有效減減少真空空壓力沿沿深度傳傳遞損失失和提高高深層加加固效果果的豎向向排水技技術(shù)；②真空聯(lián)聯(lián)合堆載載預(yù)壓法法減少工工后沉降降加固機機理；③真空聯(lián)聯(lián)合堆載載預(yù)壓加加固深厚厚軟基的的荷載傳傳遞和工工后沉降降變化規(guī)規(guī)律；④真空聯(lián)聯(lián)合堆載載預(yù)壓加加固深厚厚軟基下下臥層固固結(jié)度計計算方法法和工后后沉降設(shè)設(shè)計計算算方法。。NHRI依托工程程及設(shè)計計方案：：NHRI3.1不不同同豎向排排水體真真空度傳傳遞規(guī)律律、地基基變形規(guī)律律和加固固效果⑴不同豎豎向排水水體真空度沿沿深度衰減實測測曲線NHRINHRI⑵不同豎豎向排水水體地表表沉降實實測曲線線NHRI⑶不同豎豎向排水水體地基基深層沉沉降實測測曲線NHRI⑷不同豎豎向排水水體地基基側(cè)向位位移實測測曲線NHRI真空度從從膜下到到豎向排排水通道道的傳遞遞過程中中會逐漸漸衰減，，其衰減減程度與豎向向排水體體類型和和材質(zhì)、、豎向排排水通道道與上部部砂墊層層的聯(lián)結(jié)結(jié)方式以以及打設(shè)質(zhì)量量有關(guān)。。袋裝砂井井中插設(shè)設(shè)一定長長度小直直徑軟管管可將真真空度有有效傳遞遞至地基基深處，這種種方案對對于減少少真空度度的傳遞遞損失，，提高地地基深層層的真空空壓力具具明顯的功效效。C型排水水板和150mm寬塑塑料排水水板本身身的結(jié)構(gòu)構(gòu)和材質(zhì)質(zhì)優(yōu)于普普通B型型排水板，通水水性能較較強，地地基深層層板內(nèi)真真空度衰衰減較小小，宜在在深厚軟軟基加固固中推廣使用。。豎向排水水通道不不同，真真空壓力力的深層層傳遞損損失不同同，從而而地基深深層豎向位移移和側(cè)向向位移規(guī)規(guī)律不同同，軟基基的加固固效果也也就不同同。150mm寬塑料料排水板在有有效消除除地基沉沉降，提提高軟基基深層加加固效果果，減少少地基工工后沉降降方面要明顯顯優(yōu)于其其它豎向向排水體體。⑸研究結(jié)結(jié)論NHRI3.2真真空聯(lián)聯(lián)合堆載載預(yù)壓工工后沉降降規(guī)律研研究－－京珠珠高速廣廣珠東線線的試驗驗研究NHRINHRI1.排排水預(yù)壓壓法減少少工后沉沉降機理理⑴從土體體單元壓壓縮方面面進行解解釋；⑵從地基基沉降方方面的解解釋。2.原原有設(shè)計計計算方方法：分分成總和和法缺點3.3控控制工工后沉降降實用設(shè)設(shè)計計算算方法研研究NHRI3.改改進進后考考慮的的因素素⑴考慮慮土體體的非非線性性，采采用雙雙線性性模型型，考考慮土土體結(jié)結(jié)構(gòu)性性損傷傷；⑵考慮慮壓縮縮特性性及平平均固固結(jié)度度沿深深度變變化的的影響響；⑶考慮慮施工工過程程的影影響；；⑷考慮慮真空空預(yù)壓壓和堆堆載兩兩種不不同預(yù)預(yù)壓方方式的的影響響；；4.改改進進的工工后沉沉降計計算方方法①選擇擇計算算剖面面；②②地基基土分分層；；③確確定荷荷載施施加方方式及及預(yù)估估補方方高度度；④計算算預(yù)壓壓作用用下各各土層層的有有效應(yīng)應(yīng)力增增量及及最終終荷載載作用用下的的有效效應(yīng)力力增量量；⑤各級級荷載載作用用下各各土層層的平平均固固結(jié)度度計算算；⑥計算算t時時刻的的沉降降量和和工后后沉降降量；；NHRI5.根根據(jù)據(jù)實測測沉降降推求求工后后沉降降的方方法基于成成層豎豎井地地基固固結(jié)理理論的的工后后沉降降預(yù)測測方法法NHRI簡化工工后沉沉降預(yù)預(yù)測方方法NHRINHRI第四部部分CFG樁復(fù)復(fù)合地地基加加固固高速速公路路深厚厚軟基基技術(shù)術(shù)研究究NHRI研究內(nèi)內(nèi)容：：①深厚厚高含含水量量軟基基中CFG樁成成樁施施工技技術(shù)及及加固固效果果驗證證；②CFG樁樁復(fù)合合地基基減少少工后后沉降降加固固機理理；③CFG樁樁復(fù)合合地基基荷載載傳遞遞規(guī)律律和工工后沉沉降變變化規(guī)規(guī)律；；④CFG樁樁復(fù)合合地基基固結(jié)結(jié)理論論和工工后沉沉降設(shè)設(shè)計實實用計計算方方法。。依托工工程及及設(shè)計計參數(shù)數(shù)：江蘇省省淮鹽鹽高速速公路路淮安安段四四標(biāo)K28+983.8～K29+044.04，，緊鄰鄰永興興特大大橋西西橋頭頭；CFG樁樁樁徑0.50m，三三角形形布置置，樁樁長17m，進進入下下臥層層約1m；；頂部部鋪設(shè)設(shè)40～50cm厚厚褥墊墊層。。NHRI4.1CFG樁加加固深深厚軟軟基成成樁技技術(shù)與與工藝藝控制參參數(shù)水泥：：砂子子：碎碎石：：粉煤煤灰：：水＝1：：2.566：：4.799：：0.176：：0.76混合料料攪拌拌時間間：不小于于1min拔管速速度：：1.2~1.5m/min打樁順順序：：隔樁樁跳打打成樁質(zhì)質(zhì)量良良好NHRI4.2CFG樁復(fù)復(fù)合地地基變變形、、孔壓壓、樁樁土應(yīng)應(yīng)力分分布、、承承載載力特特性研研究以以及加加固效效果⑴地表表沉降降實測測曲線線地基沉沉降穩(wěn)穩(wěn)定后后沉降降量在在10.0cm左右右。采用CFG樁復(fù)復(fù)合地地基法法加固固橋頭頭軟基基能有有效減減少路路基沉沉降，，以達達到避避免橋橋頭跳跳車現(xiàn)現(xiàn)象的的目的的。NHRI⑵地基基深層層沉降降實測測曲線線在CFG樁樁長范范圍內(nèi)內(nèi)地基基土沉沉降變變化較較為平平緩，，說明明CFG樁樁能充充分發(fā)發(fā)揮全全樁長長范圍圍內(nèi)的的摩阻阻力，，增大大了荷荷載的的傳遞遞深度度，能能有效效減少少、消消除地地基的的深層層沉降降，地地基深深層加加固效效果較較好。。開始時時加固固區(qū)沉沉降量量要明明顯大大于下下臥層層的沉沉降量量，隨隨著荷荷載的的增加加和時時間的的延長長，下下臥層層的沉沉降量量在總總沉降降量中中的比比率越越來越越高，，最終終總的的沉降降量以以下臥臥層的的沉降降量為為主，，說明明采用用CFG樁樁處理理軟基基能有有效減減少、、消除除加固固區(qū)軟軟土沉沉降量量。NHRI⑶復(fù)合合地基基載荷荷試驗驗曲線線（有有/無無墊層層情況況下））復(fù)合地地基承承載力力特征征值在在144kPa180kPa之之間，，滿足足上覆覆荷載載對地地基的的要求求。褥墊層層在CFG樁復(fù)復(fù)合地地基中中作用用明顯顯，對對比兩兩次靜靜載試試驗結(jié)結(jié)果，，鋪設(shè)設(shè)褥墊墊層之之后復(fù)復(fù)合地地基承承載力力分別別提高高了20%（1.8m間間距））和38%（1.5m間間距））。NHRI⑷復(fù)合合地基基超靜靜孔壓壓消散散曲線線地基土土的孔孔隙水水壓力力隨荷荷載而而變化化，荷荷載施施加過過程中中孔壓壓的變變化與與荷載載相關(guān)關(guān)，停停荷階階段孔孔壓逐逐步消消散NHRI通過改改變樁樁長和和間距距進行行CFG樁樁復(fù)合合地基基室內(nèi)內(nèi)模型型槽試試驗，，研究究荷載載沿樁樁長傳傳遞規(guī)規(guī)律、、成樁樁過程程中由由于外外因造造成土土性變變化規(guī)規(guī)律，，進一一步明明確了了CFG樁的工工作機機理與與特性性。4.3室室內(nèi)模模型試試驗研研究研究目目的：：NHRI⑴室內(nèi)內(nèi)模型型平面面布置置NHRI⑵測量量裝置置NHRI⑶試驗驗結(jié)果果圖表表NHRINHRI⑷研究究結(jié)論論NHRI4.4CFG樁復(fù)復(fù)合地地基數(shù)數(shù)值計計算方方法NHRI4.5深深厚軟軟基中中CFG樁樁復(fù)合合地基基荷載載傳遞遞和變變形規(guī)規(guī)律⑴復(fù)合合地基基豎向向附加加應(yīng)力力分布布NHRI⑵樁身身豎向向附加加應(yīng)力力分布布⑶樁間間土豎豎向附附加應(yīng)應(yīng)力分分布NHRI⑷復(fù)合合地基基沉降降規(guī)律律加固區(qū)區(qū)中心心沉降降最大大，在在加固固區(qū)內(nèi)內(nèi)側(cè)沉沉降相相對來來說較較小，，離加加固區(qū)區(qū)10m處處土體體甚至至出現(xiàn)現(xiàn)了隆隆起；；在有有CFG樁樁的部部位，，其頂頂面沉沉降量量小于于同高高度土土體的的沉降降量，，而樁樁底部部沉降降量則則大于于同高高度土土體的的沉降降量。。反映映了CFG樁的的向上上刺入入和向向下刺刺入作作用；；加固固層的的沉降降很小小。而而在加加固區(qū)區(qū)中心心區(qū)域域，下下臥層層的沉沉降則則較大大，可可見CFG樁復(fù)復(fù)合地地基的的沉降降主要要是由由于下下臥層層的沉沉降所所引起起。NHRI⑸復(fù)合合地基基水平平位移移規(guī)律律總的水水平位位移較較小，，不超超過2cm。加加固區(qū)區(qū)及其其影響響區(qū)域域10m以以上土土層均均產(chǎn)生生向路路基中中心的的水平平位移移，在在10m以以下則則產(chǎn)生生向加加固區(qū)區(qū)外側(cè)側(cè)的水水平位位移。。深層層土體體受到到較大大的豎豎向壓壓縮，，產(chǎn)生生向外外層的的擠出出變形形。其其特征征與天天然地地基有有較大大差異異。未未經(jīng)處處理的的地基基在堆堆載后后往往往會產(chǎn)產(chǎn)生向向外層層的擠擠出變變形，，土層層埋深深越淺淺，水水平位位移越越大，，不利利于整整個地地基的的穩(wěn)定定。經(jīng)經(jīng)過CFG樁加加固的的軟土土地基基，其其水平平位移移分布布規(guī)律律與真真空堆堆載聯(lián)聯(lián)合預(yù)預(yù)壓作作用下下的水水平位位移有有點近近似，，有利利于復(fù)復(fù)合地地基的的穩(wěn)定定。NHRI計算表表明，，CFG樁樁沉管管產(chǎn)生生的超超靜孔孔壓隨隨著徑徑向距距離的的增大大呈對對數(shù)衰衰減，，其影影響范范圍約約為3.5倍樁樁徑。。4.6基基于圓圓孔擴擴張理理論的的CFG樁樁成樁樁效應(yīng)應(yīng)分析析⑴沉樁樁引起起的超超靜孔孔壓分分布規(guī)規(guī)律NHRI采用振振動沉沉管法法施工工CFG樁樁（樁樁長17m/樁樁徑0.5m/間距距1.8m），，樁間間土擠擠密系系數(shù)達達0.49，說說明沉沉樁過過程擠擠密效效應(yīng)明明顯⑵沉樁樁擠密密效應(yīng)應(yīng)計算算分析析NHRI4.7CFG樁樁樁體初初凝前前后樁樁間土土固結(jié)結(jié)分析析⑴定解解方程程NHRI⑵求解解條件件⑶求解解方法法及解解析解解NHRINHRI⑷固結(jié)結(jié)特性性曲線線NHRI4.8CFG樁復(fù)復(fù)合地地基固固結(jié)理理論研研究目前，，對CFG樁復(fù)復(fù)合地地基固固結(jié)過過程的的理論論及計計算研研究甚甚少，，可以以說幾幾乎沒沒有這這方面面的研研究。。用CFG樁樁復(fù)合合地基基加固固高速速公路路軟基基，主主要集集中于于橋頭頭或構(gòu)構(gòu)造物物等行行車重重要路路段，，為達達到有有效消消除橋橋頭跳跳車現(xiàn)現(xiàn)象，，確保保行車車安全全，對對軟基基工后后沉降降的要要求較較高。。開展CFG樁復(fù)合地地基固結(jié)理理論的研究究，摸清路路堤施工過過程中復(fù)合合地基內(nèi)超超靜孔壓的的變化過程程，對于準(zhǔn)準(zhǔn)確計算其其固結(jié)沉降降，預(yù)測其其工后沉降降，具有重重要的指導(dǎo)導(dǎo)意義和理理論價值。。研究意義：：NHRI計算模型：：NHRI加荷階段：：式中：恒荷階段：：解析解：－－－以路堤逐級級加荷下打打穿軟土層層為例NHRI竣工后：工后階段：：（超靜孔孔壓的消散散）NHRI固結(jié)特性曲曲線：－－－以路堤逐級級加荷下打打穿軟土層層為例NHRI4.9控控制工后沉沉降設(shè)計計計算方法研研究⑴減少工后后沉降機理理①樁承擔(dān)較較多荷載，，減小土體體所承受的的荷載，減減小土體的的壓縮量；；②通過CFG樁對對土體的擠擠密作用及及對樁周附附近土體的的脫水作用用等，改善善周圍土體體的顆粒大大小及其物物理力學(xué)性性質(zhì)指標(biāo)；；③上部荷荷載通過CFG樁體體傳遞至相相對承載力力較高、壓壓縮性較低低的下臥層層，在加固固區(qū)土層壓壓縮量減小小的同時，，下臥層的的壓縮量會會相應(yīng)有所所增加。NHRI⑵工后沉降降計算方法NHRI第五部分排排水固固結(jié)加固軟軟基

新型型排水材料料應(yīng)用研究究NHRI在砂料緊缺缺昂貴的地地區(qū)，探索索性引進新新型排水材材料代替砂砂墊層，以以減少砂石石用量、降降低工程成成本、確保保工程質(zhì)量量。對塑料盲溝溝、透水軟軟管等新型型排水材料料工程性質(zhì)質(zhì)進行試驗驗研究；加加固效果的的現(xiàn)場對比比試驗研究究；施工技技術(shù)與工藝藝研究；加加固機理及及效果的數(shù)數(shù)值仿真分分析。研究目的和和內(nèi)容：NHRI⑴將塑料盲溝溝、透水軟軟管等新型型排水材料料首創(chuàng)性地地應(yīng)用于高高速公路真真空預(yù)壓加加固軟基工工程，其中中的關(guān)鍵技技術(shù)問題將將得以研究究解決，為為該項技術(shù)術(shù)的推廣應(yīng)應(yīng)用奠定了了基礎(chǔ)。⑵針對砂石原原料缺乏的的地區(qū)，將將塑料盲溝溝、透水軟軟管等新型型排水材料料取代水平平砂墊層，，可降低工工程成本，，方便施工工，具有較較好的經(jīng)濟濟效益。⑶研究采用用不同水平平、豎向排排水材料情情況下軟基基的變形規(guī)規(guī)律及加固固效果，完完善排水加加固的設(shè)計計方法和計計算理論。。創(chuàng)新點：NHRI依托工程及及設(shè)計方案案－－江蘇省省連鹽高速速公路鹽城城響水二標(biāo)標(biāo)真空預(yù)壓壓路段NHRI(1)經(jīng)濟性性對比比研究究對塑料料盲溝溝和透透水軟軟管代代替水水平砂砂墊層層技術(shù)術(shù)進行行了經(jīng)經(jīng)濟性性對比比分析析，結(jié)結(jié)果表表明，，采用用塑料料盲溝溝或透透水軟軟管代代替普普通砂砂墊層層作為為水平平排水水體，，可節(jié)節(jié)省工工程造造價5～20元元/m2，經(jīng)濟濟效益益十分分明顯顯，其其中采采用透透水軟軟管比比塑料料盲溝溝更能能降低低工程程造價價。⑵膜下下真空空度上上升情情況對對比研研究采用塑塑料盲盲溝或或透水水軟管管代替替砂墊墊層作作為水水平排排水體體，能能保證證抽真真空后后膜下下真空空度達達到設(shè)設(shè)計要要求，，說明明塑料料盲溝溝和透透水軟軟管已已具備備了作作為水水平排排水體體的水水平排排水和和傳遞遞真空空度兩兩大功功能NHRI⑶消除除地基基沉降降對比比研究究對砂墊墊層、、塑料料盲溝溝及透透水軟軟管三三種不不同水水平排排水體體路段段地基基沉降降量消消除情情況進進行了了對比比分析析，表表明三三種水水平排排水體體在消消除地地基沉沉降速速率方方面基基本一一致，，采用用透水水軟管管或塑塑料盲盲溝代代替砂砂墊層層作為為水平平排水水體具具備及及時消消除地地基沉沉降的的能力力，完完全能能滿足足在設(shè)設(shè)計時時間內(nèi)內(nèi)消除除地基基沉降降量的的軟基基加固固要求求。NHRI⑷透水水軟管管豎向向排水水加固固效果果研究究透水軟軟管作作為豎豎向排排水體體能有有效消消除地地基沉沉降，，其地地基加加固效效果要要優(yōu)于于C型型板，，這主主要是是因為為透水水軟管管直徑徑大，，濾膜膜滲透透性好好，通通水能能力強強，真真空預(yù)預(yù)壓過過程中中在壓壓力差差作用用下孔孔隙水水很容容易進進入透透水軟軟管被被吸出出，同同時具具有鋼鋼絲彈彈簧骨骨架結(jié)結(jié)構(gòu)，，抗側(cè)側(cè)壓能能力強強，插插入地地基深深處后后不易易被地地基土土體側(cè)側(cè)壓力力擠壓壓變形甚甚至出出現(xiàn)縮縮頸現(xiàn)現(xiàn)象，，從而而保證證了預(yù)預(yù)壓過過程中中真空空度能能順利利沿透透水軟軟管向向地基基傳遞遞和良良好的的過水水性能能。NHRI⑸新型型排水水材料料加固固效果果檢驗驗加固前前后土土性指指標(biāo)對對比NHRI加固前前后原原位測測試對對比NHRI⑹新型型排水水材料料真空空預(yù)壓壓數(shù)值值計算算研究究a.新新型排排水材材料替替代砂砂墊層層或塑塑料排排水板板，其其加固固機理理是相相同的的，通通過加加速土土體排排水過過程達達到消消除地地基沉沉降和和提高高土體體抗剪剪強度度。b.新新型排排水材材料替替代砂砂墊層層或塑塑料排排水板板，表表現(xiàn)為為排水水邊界界條件件的改改變和和排水水體大大小，，滲透透系數(shù)數(shù)的改改變，，仍然然可以以通過過比奧奧固結(jié)結(jié)理論論進行行有限限元數(shù)數(shù)值模模擬。。軟式式透水水管替替代砂砂墊層層，膜膜下真真空度度上升升時間間可考考慮為為10天，，塑料料盲溝溝可考考慮為為16天。。軟式式透水水管替替代C型塑塑料排排水板板，在在進行行有限限元計計算時時，可可考慮慮井徑徑為4cm，滲滲透系系數(shù)為為1.2××10-4m/s的的透水水材料料。c.理理論分分析表表明軟軟式透透水管管或塑塑料盲盲溝替替代砂砂墊層層后，，土體體平均均固結(jié)結(jié)度會會有所所減慢慢，但但若地地基平平均固固結(jié)度度達80%時，，僅比比砂墊墊層小小2%，在在工程程上是是可以以接受受的。。利用用軟式式透水水管替替代塑塑料排排水板板，固固結(jié)速速度有有所提提高。。若地地基平平均固固結(jié)度度要求求為80%，則則可提提高10%。NHRI第六部部分預(yù)預(yù)制預(yù)預(yù)應(yīng)力力管樁樁復(fù)合合地基基加加固深深厚軟軟基技技術(shù)研研究NHRI研究內(nèi)內(nèi)容：：①深厚厚高含含水量量軟基基中預(yù)預(yù)應(yīng)力力管樁樁加固固效果果驗證證；②預(yù)應(yīng)應(yīng)力管管樁復(fù)復(fù)合地地基荷荷載傳傳遞規(guī)規(guī)律和和工后后沉降降變化化規(guī)律律；③預(yù)應(yīng)應(yīng)力管管樁復(fù)復(fù)合地地基沉沉降設(shè)設(shè)計實實用計計算方方法。。依托工工程及及設(shè)計計參數(shù)數(shù)：杭州灣灣跨海海大橋橋南岸岸接線線深厚厚軟基基處理理試驗驗段K118+556.5～～K118+623區(qū)段段，屬屬K118+544中橋橋橋頭頭及錐錐坡路路段；；預(yù)應(yīng)力力管樁樁樁徑徑0.50m，，三角角形布布置，，間距距3m，樁樁長32m；每每根樁樁頂部部帶有有1m×1m×0.3m的獨立立承臺臺；上面面鋪設(shè)設(shè)0.5m厚的的碎石石褥墊墊層。。NHRI6.1預(yù)預(yù)應(yīng)力力管樁樁復(fù)合合地基基加固固效果果研究究⑴地表表沉降降實測測曲線線地基沉沉降穩(wěn)穩(wěn)定后后最大大沉降降量在在4.0cm左左右。。采用預(yù)預(yù)應(yīng)力力管樁樁復(fù)合合地基基法加加固橋橋頭軟軟基能能有效效減少少路基基沉降降。NHRI(2)孔隙隙水壓壓力變變化曲曲線NHRI6.2數(shù)數(shù)值計計算方方法計算模模型將樁等等效為為墻體體；由由于荷荷載較較小，，樁體體視為為理想想彈性性體；；土體采采用Mohr-Coulomb模模型NHRI用模型型對路路堤荷荷載下下管樁樁復(fù)合合地基基的受受荷特特性和和沉降降規(guī)律律進行行了計計算，，得到到的樁樁土應(yīng)應(yīng)力比比、沉沉降量量等和和實測測結(jié)果果一致致。而而后討討論了了不同同樁長長、不不同樁樁間距距、不不同褥褥墊層層模量量等因因素的的影響響，結(jié)論如如下：：褥墊層層模量量的影影響對對管樁樁復(fù)合合地基基樁土土應(yīng)力力比的的影響響最大大，樁樁長改改變對對應(yīng)力力比的的影響響較小小。樁樁土應(yīng)應(yīng)力比比隨墊墊層模模量的的增大大而增增大，，且增增加幅幅度較較大；；樁間間距變變大，，樁土土應(yīng)力力比變變大；；樁長長增加加，應(yīng)應(yīng)力比比值增增加。。在不同同樁長長、樁樁間距距、荷荷載水水平下下，管管樁都都能通通長的的發(fā)揮揮樁身身的側(cè)側(cè)摩阻阻力。。在管樁樁復(fù)合合地基基沉降降的影影響因因素中中，樁樁長的的改變變對地地基沉沉降的的影響響最大大，樁樁長增增加，，沉降降量減減小，，且減減小幅幅度較較大。。墊層層模量量對沉沉降的的影響響較小小，墊墊層模模量增增大，，沉降降量減減小，，但改改變量量很小小。管樁對對于減減小地地基沉沉降量量作用用明顯顯，特特別是是對于于加固固區(qū)而而言，，相對對天然然地基基，壓壓縮量量可以以減小小85％以以上。。NHRI6.3管管樁復(fù)合地地基沉降計計算方法研研究管樁復(fù)合地地基變形協(xié)協(xié)調(diào)示意圖圖樁土應(yīng)力比比計算公式式加固區(qū)復(fù)合合模量沉降量計算算：分層總和法法NHRI第七部分砼砼芯砂砂石樁復(fù)合合地基加加固深厚軟軟基技術(shù)研研究NHRI砼芯砂石樁樁復(fù)合地基基技術(shù)簡介介：綜合排水固固結(jié)法對軟軟土本身加加固效果顯顯著和預(yù)制制混凝土樁樁強度高、、質(zhì)量容易易控制兩者者優(yōu)勢，將將兩種處理理方法的優(yōu)優(yōu)勢充分發(fā)發(fā)揮、弱點點相互克服服，提出國國內(nèi)外首創(chuàng)創(chuàng)地基處理理新技術(shù)-混凝土芯芯砂石樁復(fù)復(fù)合地基。。它是采用振振動沉管（（適用于地地基無硬夾夾層、軟土土土質(zhì)一般般軟弱）或或者長螺旋旋（適用于于地基有硬硬夾層或軟軟土土質(zhì)非非常軟弱））方式成孔孔，孔中心心設(shè)立預(yù)制制直徑20cm左右右（或20cm×20cm方方形）的預(yù)預(yù)制鋼筋混混凝土樁即即復(fù)合樁體體的芯，四四周灌砂或或碎石屑形形成樁的殼殼。為防止止在上部荷荷載作用下下混凝土樁樁產(chǎn)生向上上的刺入破破壞，成樁樁后可控制制樁頂?shù)陀谟诘孛婕s50cm，，用人工稍稍加修整后后在樁頭上上部即可形形成比混凝凝土芯砂石石樁直徑稍稍大的圓錐錐形凹槽，，灌入碎石石壓實，隨隨后鋪設(shè)厚厚約50cm的砂砂石墊層和和1~2層層的土工格格柵，砂石石墊層、土土工格柵和和混凝土芯芯砂石樁一一起構(gòu)成復(fù)復(fù)合地基。。NHRI原理：混凝土芯樁樁主要起承承受豎向荷荷載的功能能；樁的砂石殼殼主要起加加大芯樁側(cè)側(cè)壁摩阻力力和豎向排排水作用；；特點①芯樁是是預(yù)制的，，質(zhì)量容易易控制，質(zhì)質(zhì)量檢測簡簡單；②混凝土土芯樁承受受主要豎向向荷載，樁樁端進入下下臥硬土層層，全長質(zhì)質(zhì)量均勻；；③混凝土芯樁無須養(yǎng)養(yǎng)護，節(jié)省省檢測前的的養(yǎng)護時間間；④加固深深度深，振振動沉管樁樁長最大可可達25～～30米，，長螺旋成成孔樁長度度最大可達達30～35米；⑤混凝土土芯砂石樁樁強度較高高，直徑50cm（（混凝土芯芯樁直徑20cm或或20cm×20cm方形））混凝土芯芯砂石樁樁樁身平均強強度約為3~4MPa，是水水泥攪拌樁樁的3～8倍；⑥樁間土土固結(jié)速度度快，成樁樁施工擾動動引起的強強度下降能能夠迅速得得到恢復(fù)，，樁間土擠擠密效果明明顯，施工工中相鄰樁樁之間相互互影響??；；⑦樁間土土固結(jié)速度度快，地面面填土荷載載由樁間土土承受部分分能夠迅速速轉(zhuǎn)化成有有效應(yīng)力，，軟土強度度迅速提高高；⑧由于樁樁間土成樁樁時的擠壓壓密實作用用和承載后后的固結(jié)密密實作用而而強度顯著著提高，樁樁側(cè)摩