浅论混凝土芯砂石桩复合地基法加固深厚软基技术研究

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1、南京水利科学研究院博士学位论文混凝土芯砂石桩复合地基法加固深厚软基技术研究姓名：陈俊生申请学位级别：博士专业：岩土工程指导教师：赵维炳20071101摘要混凝土芯砂石桩复合地基为原创性的软土地基处理技术。本文从控制工后沉降思想和路堤固有的特点出发，对这一新技术的加固机理、成桩技术、现场试验、加固效果检验、沉降计算方法、桩土应力比计算、固结特性、工后沉降计算方法、桩长确定方法和施工工法进行了深入研究，取得了以下主要成果：(1)把“沉降控制复合桩基"、“疏桩基础”、“减少沉降桩基础”和“桩承式路堤”的相关研究成果与

2、排水固结理论相结合，根据路基工程的特点和具体实际，研究砼芯砂石桩复合地基的沉降、固结和工后沉降等规律。(2)深入研究了混凝土芯砂石桩复合地基的加固机理，它利用土工格栅加筋碎石垫层承受路堤荷载，均化基底应力；利用混凝土芯桩的高强度分担路堤荷载，降低桩间土的荷载压力和减少地基总沉降量；利用砂石壳作为地基中的竖向排水体，加速固结和沉降发展，有效提高施工和预压期间的沉降比以控制工后沉降：与控制工后沉降地基处理新理念相结合，采用较大的桩间距以节省工程投资。(3)现场试验研究成果表明，尽管混凝土芯砂石桩复合地基法在施工和预

3、压期间地表的沉降较大，但进入预压阶段后地表沉降能快速稳定，利用规范方法得到地基总沉降后发现，混凝土芯砂石桩复合地基法可显著提高施工和预压期间的沉降比，这对减少工后沉降十分有利；和其它不具备排水通道的桩体相比，混凝土芯砂石桩的排水功能在加速沉降稳定、提高施工和预压期间的沉降比方面具有无可比拟的技术优势。(4)／in固效果检验结果表明，预压后软土的含水量、孔隙比和压缩系数都有明显减少，压缩模量、十字板强度值和比贯入阻力值都有大幅度提高；载荷试验结果表明混凝土芯桩的高强度可显著提高地基承载力；由于混凝土芯砂石桩的排水

4、作用能显著提高桩间土的承载力和改善桩、土界面的接触条件，预压后的载荷试验结果表明混凝土芯砂石桩的单桩和复合地基承载力均随预压时间的增加而增长。(5)从Geddes应力系数公式出发考虑桩侧摩阻力对地基沉降的影响。根据Geddes公式得到桩侧摩阻力在桩间土中产生的竖向附加应力后，与分层总和法相结合，可方便的考虑桩侧摩阻力对地基沉降的影响；计算结果表明，桩侧摩阻力对地基竖向附加应力和沉降计算结果影响很小，但对芯桩轴力计算结果影响很大。(6)基于加筋碎石垫层单元的受力平衡条件，推导了“加筋碎石垫层一混凝土芯砂石桩—桩间

5、土”相互作用体系下的桩土应力比计算公式，讨论了桩土应力比与路堤高度、桩间距、天然地基承载力特征值、桩土沉降差、土工格栅的抗拉模量和应变的关系，这一公式也为沉降的计算提供了方法。(7)在竖井固结理论的基础上，对混凝土芯砂石桩复合地基的固结特性加以研究，计算结果表明，由于砂石壳的排水作用，加固区主固结沉降多可在预压期内完成，这部分的工后沉降主要以工后次固结沉降为主；若存在较厚的下卧层，由于这部分不具备竖向排水体，其主固结沉降在施工和预压期内可能部分完成，这部分的工后沉降主要以工后主固结和工后次固结沉降为主。(8)从

6、土的变形特性出发，对工后沉降计算方法加以改进，明确提出将工后沉降区分为加固区工后主固结沉降量和次固结沉降量、下卧层工后主固结沉降量和次固结沉降量四部分，根据主、次固结沉降的特点对工后沉降分阶段计算；分析了超载预压法减少工后沉降的原理，结果表明超载预压法可有效的减少软基的工后沉降。(9)利用改进的下卧层固结度计算方法，得到了桩长与土层总厚度的关系，根据这一关系可解决设计和施工中普遍关心的如何确定桩长这一关键问题，讨论了桩长与井径比、土层总厚度、固结时间、下卧层固结系数、下卧层固结度的关系。⑩创造性地提出了混凝土芯

7、砂石桩的成桩技术，其突出特点是可利用振动沉管法使竖向增强体和竖向排水体的施工一次完成{在工程实践、理论计算和分析的基础上提出了可靠、经济、适用的接桩技术并形成了系统、合理、可行的混凝土芯砂石桩复合地基施工工法。关键词：混凝土芯砂石桩；地基处理；现场试验；效果检验；Geddes应力系数公式；桩土应力比；工后沉降；桩长确定方法；成桩技术；施工工法ABSTRACTConcrete-coredsand—gravelpilescompositefoundationisalloriginaltechnologyforsof

8、tgroundtreatment．Inthisthesis．themechanismsofreinforcement,theformationtechnologyofconcrete-coredsand—gravelpiles，thefieldtests，theeffectiveexaminationsofreinforcement,thecalculatingmethodofsett