软土高填方路基后处理技术及工程应用研究
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摘要
软土高填方路基的后期沉降变形较大，且稳定时间长，常使高速公路在投入使用若干年后产生显著的沉降变形，影响正常使用。无砂混凝土小桩后处理技术具有排水固结、胶结、竖向增强置换等综合作用，适用于处理公路路基工程中可能遭遇的饱和软土、粉质粘土、粘性土及人工填土中的素填土和含少量大块碎屑的杂填土地基。可用于填土前的处理，也可用于填土后处理，其后处理方法独特是其它处理方法难以做到的。其在软土路基工程中的成功应用为高速公路软基及不良地基和桥台填方区处理技术提供了一条新的途径，有着极其重大的技术经济价值。
本文依据应力路径的基本概念，以及无砂混凝土小桩在路基后处理过程中的施工技术特点，分析研究了无砂混凝土小桩复合地基技术后处理软土路基的机理，并据此分析了路基下土样在路基碾压施工过程中的应力路径以及后处理过程的应力路径特点，初步建立了依据应力路径分析方法的复合地基基于承载力控制条件的设计计算方法，实现了与地基处理技术设计方法的对接，便于工程应用。
文中建议无砂混凝土小桩后处理路基的设计计算先根据复合土层的K_f′线，反求处理后复合土层的等效内摩擦角φ′，然后再由《建筑地基基础设计规范》中根据土的抗剪强度指标确定地基承载力特征值的计算公式确定复合地基的承载力设计要求，并考虑不同土质结构的内部孔隙结构、天然含水量以及灌注浆液水灰比等因素，在应力复合式公式中引入相应的调整系数计算复合地基承载力。
本文还通过无砂混凝土小桩复合地基在高速公路高填方路基地质条件下的单桩和三桩承台试验研究，证明了多桩复合地基的工作状态与单桩载荷板试验的类似性和工程可参考价值，验证了无砂混凝土小桩复合地基处理软土高填方路基承载力和变形性能的有效性。
The post-processing technique of small non-sand pile possessed synthetical function such as consolidation. cementation. swell replacement in vertical and so on, which apply to treat saturated weak soil. powdery clay. clay. simple-filling and mixed-filling foundation which were encountered in the highway bed engineering. The post-processing technique not only apply to treat bed before filling, but also apply to treat bed after filling, the superiority of the post-processing technique was not possessed by other treatment technique. The success of applications for the post-processing technique in the highway engineering provide a new approach for the treatment of highway soft-foundation and bridge head filling, which have great importance for technique and economy.
The analysis and study of mechanism for soft-foundation post-processing with small non-sand concrete pile is completed, according to the basic conception of stress-path and the characteristic of technique in the course of construction of small non-sand concrete pile, on the basis of this, the stress-path in the course of construction and the characteristic of the stress-path in the post-processing; By the analysis of stress-path, the method of design for composite foundation on the basis of control condition of carrying capacity is established, which realize the consistence with the technique of ground treatment of buildings and convenience for application of engineering.
The design process of composite foundation with small non-sand concrete pile
include following step: First, according to the kf line of composite foundation,
p -equivalent friction angle of composite soil was gained; Second, according to
calculative formula in the code for design of building foundation, the carrying capacity eigenvalue was received. At the resent time, stress formula often apply to the calculation of carrying capacity, certainly, the introduction of relevant parameter is reasonable according to the pore structure. containing water of soil and water-cement ratio of grouting.
The examination research of composite foundation with small non-sand concrete pile prove the similarity and reference value of composite foundation with simple-pile and multi-pile, also, the examination testify the efficiency of carrying capacity and settlement of composite foundation with small non-sand concrete pile for highway thick filling area.
本文依据应力路径的基本概念，以及无砂混凝土小桩在路基后处理过程中的施工技术特点，分析研究了无砂混凝土小桩复合地基技术后处理软土路基的机理，并据此分析了路基下土样在路基碾压施工过程中的应力路径以及后处理过程的应力路径特点，初步建立了依据应力路径分析方法的复合地基基于承载力控制条件的设计计算方法，实现了与地基处理技术设计方法的对接，便于工程应用。
文中建议无砂混凝土小桩后处理路基的设计计算先根据复合土层的K_f′线，反求处理后复合土层的等效内摩擦角φ′，然后再由《建筑地基基础设计规范》中根据土的抗剪强度指标确定地基承载力特征值的计算公式确定复合地基的承载力设计要求，并考虑不同土质结构的内部孔隙结构、天然含水量以及灌注浆液水灰比等因素，在应力复合式公式中引入相应的调整系数计算复合地基承载力。
本文还通过无砂混凝土小桩复合地基在高速公路高填方路基地质条件下的单桩和三桩承台试验研究，证明了多桩复合地基的工作状态与单桩载荷板试验的类似性和工程可参考价值，验证了无砂混凝土小桩复合地基处理软土高填方路基承载力和变形性能的有效性。
The post-processing technique of small non-sand pile possessed synthetical function such as consolidation. cementation. swell replacement in vertical and so on, which apply to treat saturated weak soil. powdery clay. clay. simple-filling and mixed-filling foundation which were encountered in the highway bed engineering. The post-processing technique not only apply to treat bed before filling, but also apply to treat bed after filling, the superiority of the post-processing technique was not possessed by other treatment technique. The success of applications for the post-processing technique in the highway engineering provide a new approach for the treatment of highway soft-foundation and bridge head filling, which have great importance for technique and economy.
The analysis and study of mechanism for soft-foundation post-processing with small non-sand concrete pile is completed, according to the basic conception of stress-path and the characteristic of technique in the course of construction of small non-sand concrete pile, on the basis of this, the stress-path in the course of construction and the characteristic of the stress-path in the post-processing; By the analysis of stress-path, the method of design for composite foundation on the basis of control condition of carrying capacity is established, which realize the consistence with the technique of ground treatment of buildings and convenience for application of engineering.
The design process of composite foundation with small non-sand concrete pile
include following step: First, according to the kf line of composite foundation,
p -equivalent friction angle of composite soil was gained; Second, according to
calculative formula in the code for design of building foundation, the carrying capacity eigenvalue was received. At the resent time, stress formula often apply to the calculation of carrying capacity, certainly, the introduction of relevant parameter is reasonable according to the pore structure. containing water of soil and water-cement ratio of grouting.
The examination research of composite foundation with small non-sand concrete pile prove the similarity and reference value of composite foundation with simple-pile and multi-pile, also, the examination testify the efficiency of carrying capacity and settlement of composite foundation with small non-sand concrete pile for highway thick filling area.
引文
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3．龚晓南．复合地基．杭州：浙江大学出版社，1992
4．赵维炳等．土工织物加筋与塑料排水板联合加固软基的计算方法研究．岩土工程学报，1998，20(3)：61～65
5．赵维炳、施健勇．软土固结与流变．南京：河海大学出版社，1996
6．钱家欢等．动力固结的理论与实践．岩土工程学报，1986，8(6)：1～17
7．龚晓南．地基处理新技术．西安：陕西科学技术出版社，1997
8．叶书麟、韩杰、叶观宝．地基处理与托换技术．北京：中国建筑工业出版社，1994
9．叶书麟主编．地基处理工程实例应用手册．北京：中国建筑工业出版社，1998
10．刘松玉等．软土地基上高速公路建设的主要岩土工程问题与对策．地基处理，1996，10(2)：3～18
11．熊厚金主编．国际岩土锚固与灌浆新进展．北京：中国建筑工业出版社，1996
12．地基处理手册编写委员会．地基处理手册．北京：中国建筑工业出版社，1998
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14．日本道路协会编．道路土工—软土地基处理技术指南．北京：人民交通出版社，1984
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术．1997
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19．深圳市行业标准(SJG04—96)．深圳地区地基处理技术规范．1996
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21．中华人民共和国国家标准(GB50007—2002)．建筑地基基础设计规范．2002
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23．中华人民共和国国家标准(GB50021—94)．岩土工程勘察规范．北京：中国建筑工业出版社，1984
24．叶书麟主编．地基处理工程实用手册．北京：中国建筑工业出版社，1998
25．刘景政，杨素春，钟冬波编著．地基处理与实例分析．北京：中国建筑工业出版社，1998
26．高大钊主编．土力学与基础工程．北京：中国建筑工业出版社，1998
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28．陈仲颐、叶书麟主编．基础工程学．北京：中国建筑工业出版社，1990
29．周同和、李民生、胡维军．无砂砼小桩复合地基试验研究．锚固与注浆面向新世纪国际会议论文集，广州：广州大学出版社，2000
30．胡中雄编著．土力学与环境土工学．上海：同济大学出版社，1998
31．郭院成，张浩华，周同和．高速公路高填方软基处理方法的对比分析．郑州大学学报工学版，23(2)2002：31～33
32．郭院成，周同和．高速公路高填方软基后处理机理与实践研究．哈尔滨建筑大学学报，35(6)2002：116～119
33．罗宇生，汪国烈．湿陷性黄土研究与工程．北京：中国建筑工业出版社，2001
34．龚晓南．复合地基理论与工程应用．北京：中国建筑工业出版社，2002
35．龚晓南．高等土力学．杭州：浙江大学出版社，1996
36．杨位光主编．地基与基础．北京：中国建筑工业出版社，1998
37．刘松玉主编．公路地基处理．南京：东南大学出版社，2001
38．周同和等．无砂砼小桩复合地基试验研究与应用．郑州：河南省重大科技攻
关项目研究报告，1999
39．熊厚金主编．国际岩土锚固与灌浆新进展．北京：中国建筑工业出版社，1996
40．龚晓南．地基处理新技术．西安：陕西科学技术出版社，1997
41．刘海涛、郭院成．桥头跳车处理技术研究，河南科学，22(4)2004
42．周同和，郭院成．岩土工程技术现状及发展展望．河南科学，21(5)，2003：515-519
43．郭院成，刘海涛，张浩华．无砂砼小桩处理软土和黄土高填方路基的对比分析．河南科学，21(5)，2003：524～527
44．郭院成，张浩华，张军．软土高填方路基处理方案的优化设计．河南科学，21(5)，2003：640～643
45．郭院成，周同和，刘海涛．路基工后沉降变形控制新技术与桥头跳车处理．中国土木工程学会第九届土力学及岩土工程学会会议论文集，北京：清华大学出版社，2003．10．26～28：766～770
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