变截面搅拌桩复合地基侧向变形规律数值模拟研究.pdf

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1、第39卷第2期湖南交通科技Vo1．39No．22013年6月HUNANCOMMUNICATIONSCIENCEANDTECHNOLOGYJun．2013文章编号：1008—844X(2013)02-0039—03变截面搅拌桩复合地基侧向变形规律数值模拟研究叶斌。陈英杰，管一华，余红宇。向玮(1．浙江交工路桥建设有限公司，浙江杭州310000；2．杭州中路基建工程有限公司，浙江杭州310000；3．哈尔滨工业大学深圳研究生院，广东深圳518000)摘要：介绍了变截面水泥土搅拌桩在高速公路软基处理中的应用情况，对其施工机械和施工工艺进行了详细说明。主要采用三维有限差分法模拟研

2、究了路堤荷栽下变截面水泥土搅拌桩复合地基侧向变形规律，分析了扩大头高度日、扩大头桩径D、桩长、桩间距S、桩体模量等不同因素对复合地基附加应力场和侧向变形规律的影响。结果发现侧向变形沿深度呈“弓”型分布，而且变截面搅拌桩由于扩大头的存在提高了上部桩体的面积置换率，能有效减小地基的侧向变形；而最大侧向位移发生的深度一般位于变截面位置附近。关键词：高速公路；软基处理；变截面水泥土搅拌桩；路堤荷载；侧向变形中图分类号：U416．1文献标识码：A反向同时旋转过程中起到压浆和双向搅拌水泥土的作用，阻断水泥浆上冒途径，保证水泥浆在桩身中的0引言掺入量和搅拌均匀性，进而确保成桩质量。此外

3、，叶软土地基在路堤荷载作用下总是存在侧向变片一般由内翼和外翼两部分组成，内外两翼则通过形，它不仅影响竖向变形，更重要的是还影响土体受轴承联接，施工中可以根据需要打开或收拢，从而施力，侧向变形过大甚至还会影响到地基的稳定，因此工出大小两种不同直径的桩身。应该受到足够重视。很多学者对此问题做了很多细变截面水泥土搅拌桩的施工工艺对传统水泥土致深入地研究。Tavenas等(1979)⋯(1980)根据搅拌桩的施工工艺也进行了较大改进。传统水泥土对侧向变形的长期观测数据，作出了典型的侧向变搅拌桩采用“四搅二喷”的施工工艺，现改进为对扩形随深度变化的曲线，并做了归一化处理，大量的侧大

4、头部分桩体进行“四搅三喷”，下部桩体“两搅一向变形数据都表明同样的特点：侧向变形随深度基喷”的工艺。桩位布置形式可以采用梅花形或者是本上呈现出“弓”型分布，变形最大值在地表下某深正方形。具体施工工序⋯’如下：首先平整施工压度处。邓永锋等(2005)j，余闯等(2008)结合室实场地，定位放线。a)搅拌机就位；b)喷浆搅拌下内外试验研究了路堤荷载作用下坡脚处地基土水平沉：启动搅拌机，叶片伸展到扩大头设计直径，开启变形沿深度的变化规律。灰浆泵，两组叶片同时正、反向旋转，喷浆搅拌直至扩大头设计深度；C)收缩叶片，喷浆搅拌下沉：改变1变截面水泥土搅拌桩技术内外钻杆的旋转方向，收缩

5、叶片至下部桩体设计直变截面水泥土搅拌桩是针对传统水泥土搅拌桩径，喷浆搅拌直至设计处理深度，并在桩底持续喷浆的诸多弊端’。进而研发出来的一种新型的水泥土搅拌不少于10s；d)搅拌提升：关闭送浆泵，搅拌提搅拌技术。它所采用的施工机械卜m主要是将施升直至扩大头底面；e)展开叶片，喷浆搅拌提升：开工水泥土搅拌桩的单向单轴搅拌机，改为双向双轴启送浆泵，伸展叶片至扩大头直径，喷浆搅拌直至地同心搅拌机，在内外钻杆上设置两组以上的旋转搅表；f)喷浆搅拌下沉：两组叶片同时正、反向旋转切拌叶片，在内钻杆上设置正向旋转叶片并设置喷浆割、搅拌土体，喷浆搅拌直至扩大头设计深度；g)搅口，在外钻杆上

6、安装反向旋转叶片，通过双向动力传拌提升：关闭送浆泵，搅拌提升直到地表，完成单桩动系统，带动同tl,双轴钻杆正反向旋转。在叶片正施工。收稿日期：2012一l卜O5作者简介：叶斌(1968-)，男，高级工程师，主要从事道路和桥梁工程的建设及管理。湖南交通科技39卷2变截面搅拌桩复合地基有限差分O计算本文采用三维有限差分软件FlacD[n模拟研究了路堤荷载下变截面水泥土搅拌桩复合地基侧向变形规律，并分析了不同因素对其影响。2．1计算模型置embankment路堤荷载下变截面桩复合地基计算时利用对称性对模型进行简化，沿路堤横向(轴)取72m，沿路堤纵向(1，轴)考虑梅花形布桩的对

7、称性取2排桩，沿深度方向(z轴)取2倍桩长，即40m，地下水图1计算模型位线位于地表，路堤荷载一次性加载。路堤荷载下库伦模型。变截面桩的基本计算参数为扩大头高度变截面桩复合地基计算模型共有18829个单元，5m，桩长20m，扩大头直径为800mm，下部直径为22572个节点，如图1。500mm；计算时上下桩体模量采用一致的。土层分2．2基本参数布和桩土材料参数均参照了上海某高速公路试验段计算时土层采用三层分布，其中硬壳层厚2m，测试结果，具体计算参数见表1。软土层厚18m，下卧层厚20m；本构模型采用摩尔一表1数值模拟计算参数