高速公路软基处理新技术

1、70-1,高速公路软土地基处理新技术,刘汉龙 教授 河海大学土木与交通学院 电话：025-8378 6918，137 0515 1930 传真：025-8371 3073 E-mail： Http：www.GeoH,70-2,汇报主要内容, 前言 现浇混凝土大直径管桩技术 现浇X形混凝土桩技术 竖向加筋碎石桩技术 浆固散体桩复合地基技术 轻质混合土技术 真空堆载联合预压技术,70-3,0 前言, 排水固结法 等载预压、超载预压、真空预压、降水预压 电渗排水预压、真空-堆载联合预压、动力固结法 复合地基法 柔性桩复合地基：砂桩、灰土桩、碎石桩、 水泥土搅拌桩（粉喷桩、浆喷桩） 刚性桩复合地基 ：CFG桩、低标号混凝土桩、 预应力管桩、现浇混凝土大直径管桩 其它方法： 轻质路堤（EPS、轻质混合土）、加筋路堤,70-4,堆载预压排水固结法,70-5,降水预压法,70-6,70-7,碎石桩复合地基法,70-8,70-9,70-10,汇报主要内容, 前言 现浇混凝土大直径管桩技术 现浇X形混凝土桩技术 竖向加筋碎石桩技术 浆固散体桩复合地基技术 轻质混合土技术 真空堆载联合预压技术,70-11

2、, 柔性桩复合地基：砂桩、灰土桩、碎石桩、 水泥土搅拌桩（粉喷桩、浆喷桩） 刚性桩复合地基 ：CFG桩、混凝土灌注桩、 PHC预应力管桩等,加固费用低 加固效果弱,加固效果好 加固费用高,研究设想：研究一种具有刚性桩加固效果、柔性桩加固费用、技术可靠且经济合理的桩基技术,开发思路,复合地基加固方法：,70-12,开发思路,充分发挥单方混凝土的效能，大量节省混凝土并能有效提高桩基承载力。,70-13,现浇混凝土大直径管桩即PCC桩（ 刘汉龙等，2001），Large Diameter Pipe Pile by using Cast-in-place Concrete, 该技术在设备底盘和龙门支架的支撑下，依靠上部振动头的振动力，将双层钢质套管组成的空腔结构及焊接成一体的下部活瓣桩靴沉入预定的设计深度，形成地基中空的环形域，在腔体内均匀灌注混凝土，之后振动拔管，灌注于内管中土体与外部的土体之间便形成混凝土管桩。成模造浆器在沉桩和拔桩过程中，通过压入润滑泥浆保证套管顺利工作。活瓣桩靴在管桩打入时闭合，在拔桩时自动分开。,PCC桩概念,70-14,PCC 桩设备,1、底盘（含卷扬机等）； 2、

3、龙门支架； 3、振动头； 4、钢质内外套管空腔结构； 5、活瓣桩靴结构； 6、成模造浆器等； 7、混凝土分流器。,70-15,PCC 桩桩机设备,70-16,成模造浆器,70-17,PCC桩技术原理,70-18,PCC 桩施工流程,Location Drive Pour Extract Complete,70-19,PCC桩桩顶开挖,70-20,PCC桩桩顶褥垫层,1 协调桩和桩间土的应力和变形 2 防止应力集中,70-21,PCC桩主要技术指标,1 桩径为1000 1500mm。 2 沉桩深度达到25m。 3 管桩壁厚100150mm 4 混凝土标号C10-C30。 5 群桩间距一般2.5m4.0m ， 6 采用梅花形或方形布置。,70-22,PCC桩的应用范围,1、高速公路、高速铁路、市政道路的路基处理； 2、大型油罐及煤气柜基础处理； 3、污水处理厂大型瀑气池、沉淀池基础处理； 4、江河堤防的地基加固等。 5、多层及小高层建筑物地基处理； 6、港口码头、海堤、防波堤等海岸工程 适用于填土、饱和及非饱和粘性土及具有良 好挤密效果的砂土、粉土等土层。,70-23,PCC桩技术经济比较

4、-刚性桩比较,70-24,一句话：柔性桩成本，刚性桩效果！,PCC桩技术经济比较-柔性桩比较,70-25,Ps (kPa),现场试验,70-26,PCC桩加固设计,70-27,PCC桩现场实施,70-28,PCC桩质量检测,70-29,PCC桩桩芯开挖,70-30,桩芯开挖检测,70-31,低应变检测方法,70-32,静载荷试验方法,70-33,PCC 桩现场监测,1 表面沉降 2 差异沉降 3 分层沉降 4 侧向位移 5 桩土应力 6 孔隙水压力,70-34,测试仪器布置,70-35,1 表面沉降,70-36,2 差异沉降,70-37,3 分层沉降,70-38,4 侧向位移,70-39,5 桩土应力,70-40,6 孔隙水压力,70-41,成果转让和推广应用, PCC桩研究成果已广泛应用于我国江苏、浙江、上海、天津、河北等多个省市高速公路和市政道路等国家重点工程大面积地基处理，如江苏盐通高速公路、南京绕城高速公路、南京河西滨江大道、镇江金阳市政大道、上海北环高速公路、浙江杭千高速公路、天津威武高速公路、天津京沪二期高速公路、河北沿海高速公路等，产生直接经济效益达到1.14亿元，并取得

5、显著的社会效益。 京沪高速南京火车南站连接线。, PCC桩专利技术已经成套转让给江苏省铁路建设工程有限公司、天津华森市政工程建设有限公司和江苏河海工程技术总公司等单位。,70-42,高速公路施工照片,南京绕城公路,江苏盐通高速公路,天津威武高速公路,南京滨江大道,京沪高铁南京连接线,70-43,镇江金阳大道,常张高速公路,高速公路施工照片,上海北环高速公路,70-44,编写颁布了2项省级工程建设标准,技术规程、工法和推广证书,70-45,2009年国家行业标准制定立项,获得1项国家行业标准编制立项,现浇混凝土大直径管桩复合地基技术规程,70-46,政府工法,2008年江苏省工法批准文件,70-47,推广证书,获得了1份省级新技术推广证书,70-48,设计指南和治理手册,70-49,汇报主要内容, 前言 现浇混凝土大直径管桩技术 现浇X形混凝土桩技术 竖向加筋碎石桩技术 浆固散体桩复合地基技术 轻质混合土技术 真空堆载联合预压技术,70-50,2、现浇X形混凝土桩技术,现浇X形沉管灌注桩根据等截面异形周边扩大原理，派生于传统圆形沉管灌注桩；是在传统沉管灌注桩的基础上加以改进发展而成的一种

6、新桩型。X形混凝土桩技术，采取振动沉模成孔、现场浇注混凝土成桩，现场浇注时在桩顶预插钢筋，待桩体达到一定强度后，浇注桩帽。 （刘汉龙 2007100203063）,2.1 开 发 思 路,70-51,70-52,2.2 施工方法,70-53,2.3 技术原理,70-54,70-55,2.4 工程应用,南京市桥北污水处理厂主要水处理构筑物包括生化池、二沉池、多功能配水井、混凝沉淀池、纤维转盘滤池等。根据勘察报告，经过多方案比选，厂区主要水处理构筑物的地基处理方案拟采用复合地基。本文作者为了研究X形桩与圆形桩的力学性能差异在现场进行了现浇X形桩和圆形截面桩承载力对比试验研究。 X形桩截面由外包方形边长a、开弧间距b及开弧角度三个独立变量控制见图 13。本工程试桩，X形桩的外包方形边长a为0.53 m，开弧间距b为0.11 m，开弧角度为130。X形桩的设计截面面积为0.1425 m2，截面周长1.7595 m。圆形截面桩的直径为0.426 m，则面积为0.1425 m2，周长为1.338 m。X形桩和圆形桩均采用CFG材料。,70-56,70-57,70-58,70-59,汇报主要内容,

7、前言 现浇混凝土大直径管桩技术 现浇X形混凝土桩技术 竖向加筋碎石桩技术 浆固散体桩复合地基技术 轻质混合土技术,70-60,3、竖向加筋碎石桩技术,竖向加筋碎石桩技术是为提高碎石桩承载力的又一新方法（高明军，刘汉龙，2006）。碎石桩的工作时需要一定的径向约束力，如果地基土强度过低(一般认为不排水剪强度Cu20kPa)就不能提供足够的碎石桩工作所需的径向约束力，如何限制桩顶附近碎石桩的侧向变形,以适应地基加固的需要，该技术将竖向管式格栅设置在碎石桩的上部，用以限制碎石桩上部侧向变形，达到提高桩基的承载力的目的。,70-61,加筋碎石桩技术原理,70-62,加筋碎石桩工程应用,宁波绕城高速公路软基加固工程中，进行了竖向格栅加筋碎石桩的现场试验，目的是验证格栅碎石桩的技术可行性以及格栅套筒长度对桩身承载性状的影响。碎石桩长度为8m桩径为40cm，格栅套管直径为40cm，考虑到径向变形影响范围主要在桩基的上部，因此，设计格栅套管的长度分别为0m、2m、3m和4m四个工况。碎石桩采用正方形的布置形式，桩体材料选用粒径为2040mm(最大粒径小于60mm)的碎石，格栅套管孔径50mm。,70-

8、63,汇报主要内容, 前言 现浇混凝土大直径管桩技术 现浇X形混凝土桩技术 竖向加筋碎石桩技术 浆固散体桩复合地基技术 轻质混合土技术,70-64,（1）复合地基的加固效果取决于桩体的强度和桩间土的承载力。 （2）碎石桩复合地基的特点：桩体为散粒体，桩身强度低。 （3）压力注浆既能提高桩体的强度，又能改善桩间土的性质。,4.1 浆固碎石桩开发思路,4、浆固散体材料桩技术,ZL 20052003010,70-65,（4）现场桩基施工时场地上方经常会遇到高压电线等障碍物。也有遇涵洞内部施工问题。 （5）一般桩机施工对周围建筑物有影响。 （6）一般桩机施工设备大，移动不活，不便于大规模组织施工。,70-66,（7）建筑工地存在大量废弃建筑垃圾需处理。,70-67,浆固碎石桩是一种引入注浆技术的软基处理新方法，因此该技术也称为浆固碎石桩。它是利用钻机按设计直径钻进至设计深度成孔，成孔后放入注浆管，投放石料。在投放石料的过程中，用注浆管放水清洗钻孔，石料投放完成后进行注浆，固结成桩。高速公路地基处理中成桩直径可用300700mm，桩长一般在35m以内。,4.2 技术简介,70-68,浆液除在孔中

9、注浆成桩外，也向周围土体渗透。浆固碎石桩复合地基加固地基的机理是浆液除在孔内与骨料固结成桩外，还部分渗入土体，改善桩周天然土的性质及桩侧摩阻力，达到更好的复合效果。,70-69,施工工艺特点 无噪音、不挤土、对周围建筑物无影响、施工机械轻便、机械高度低、施工速度快、施工安全 作用特点 注浆碎石桩桩型不仅桩身具有一定强度，而且能够改善桩周土、桩端土，提高复合地基的承载能力减小沉降变形。,浆固碎石桩特点,70-70,浆固碎石桩是一种引入注浆技术形成的软土地基复合地基处理新方法，成桩直径为500800mm，桩长最大可达35m。它是利用钻机按设计直径，钻进至设计深度成孔，放入注浆管后，投放石料。在投放石料的过程中，用注浆管放水清洗钻孔。石料投放完成后进行注浆，固结成桩。 浆固碎石桩施工的主要工序：成孔、投石洗孔、注浆。,4.3 浆固碎石桩施工工艺,70-71,桩位测放,埋设护筒,钻机就位,钻进成孔,调稀泥浆,一次洗孔,投放碎石,二次洗孔,下导向管,压力注浆,注浆成桩,退注浆管,下注浆管,桩帽制作,设置垫层,浆固碎石桩施工流程,形成复合地基,70-72,质量检测方法,桩身强度试验（钻孔取芯试验）,4.4 浆固碎石桩质量检测,70-73,图6.5 注浆碎石桩开挖图,4.4.1 现场开挖检测,70-74,图6.6 注浆碎石桩开挖图,图6.7 注浆碎石桩开挖图,从开挖的情况来看，桩体胶结良好，骨料均匀，桩身能达到设计强度；桩侧泥皮经注入浆液胶结后，与桩体胶结在一起，与桩体间没有明显的分界面，好于普通桩周土性状。,70-75,4.4.2小应变检测,70-76,从检测结果来看本次小应变试验效果较好，测试波速正常，平均波速都在3200m/s左右，除个别桩在上部2m处存在轻微缩径现象外，其余各桩桩身质量良好，桩底反射明显。测试结果表明基于合适的击发和接收装置，采用小应变动测技术测试浆固碎石桩的施工质量是可行的，检测结果能较好地反映浆固碎石桩的施工质量。,

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