冲填软土地基深层加固的优化方案分析

冲填软土地基需要经过地基处理后才能投入工程使用,处理方案一般为浅层地基处理如真空预压处理,但对于大面积大荷载堆载场地,浅层地基处理不足以保证地基稳定性,需进一步做深层地基加固。本文针对广州某造船基地大面积堆载场地,对经真空预压处理后的该类深厚冲填软土地基提出了搅拌桩地基、微型桩地基以及搅拌桩微型桩交错布设地基加固方案,并基于Biot固结理论和有效应力原理,采用有限元分析软件PLAXIS进行数值模拟,对土体选取基于修正剑桥模型的软土模型和Mohr-Coulomb模型,对搅拌桩和微型桩依次选取线弹性模型和弹性模型,计算得到不同加固方案的基础沉降量。基于不同桩型加固机理对计算结果进行进一步分析得出,对此类深厚冲填软土地基,相同桩长的搅拌桩地基加固效果较微型桩效果更明显; 另通过对不同桩长搅拌桩地基加固效果的模拟计算,发现桩长为10m到15m的搅拌桩均能有效加固地基,但随着桩长的增加,加固效果未能显著提高。本研究为冲填软土地基深层加固的设计提供了一定的依据。     

圆形煤场中桩-网复合地基原体试验研究

在大型圆形煤场中采用桩-网复合地基是火电厂地基方案设计的新思路,该方案不仅要考虑地基土层的强度满足上部荷载的要求,还需要考虑堆载区内土体的变形对环基的影响。通过对圆形煤场中桩-网复合地基原体试验研究,介绍了在大面积堆载下如何进行桩、土及垫层中应力与应变的测试,设计了2套堆载与测试方案,在试验1区铺设了2层土工格栅,而在试验2区未铺设土工格栅。根据在2个试验区所获得的测试成果,研究了大面积堆载对堆载区内外土体变形的影响深度与范围,对比分析了不同高程处垫层与土体的竖向及侧向应力随深度的变化规律,结合堆载区中桩与边桩的桩身轴力变化,计算出上部桩侧土体对桩所产生的负摩阻力,并依据承台顶面附近测得的垫层与土层的应力,计算出桩土分担荷载的比例,以及桩土应力比的大小与变化规律。在此基础上得到土工格栅对大面积堆载区内外土体应变与应力的影响程度,从而可以为大型圆形煤场桩-网复合地基方案的设计与施工提供客观的技术参数与建议。     

真空-复水联合预压法在大面积软土地基上的应用

结合在苏州吴越岭秀软基处理工程中的应用，研究了真空一复水联合预压法的加固机理和效果，并与真空预压法和堆载预压法进行了比较。研究结果表明，该加固方法在提高超软大面积地基承载力方面是行之有效的。     

CFS桩处理软弱地基的试验研究

介绍了一种新兴的地基处理技术--水泥粉煤灰钢渣桩（CFS）。采用现场大面积堆放钢坯的方式,模拟研究了CFS桩复合地基工作期间的承载特性,得出了堆载条件下基底的最终沉降量、桩间土体深层水平位移及竖向附加应力分布、临近的人工挖孔桩水平位移及其桩体前（后）附加应力变化等规律,探讨了堆载作用下CFS桩复合地基-临近桩体的共同作用机理。此外,研究了CFS桩施工所引起的环境效应,得出了CFS桩成桩过程中地基土侧向附加应力在水平、垂直方向上的变化规律及A,B试验区受桩体施工影响的地面隆起量。     

真空联合堆载预压处理深厚软土地基的施工与监测方法研究

对于深厚软土地基,采用真空联合堆载是一个经济合理的地基加固方法,但如果施工方法不当会影响加固效果。在堆载过程中应加强现场监测,以对地基的加固效果和施工期地基的安全进行监测。结合某工程真空联合堆载预压处理软土地基,对真空联合堆载预压施工与监测方法进行研究与介绍,其成果可供类似工程参考。     

地铁竖井施工过程中周边环境响应分析

为明晰地铁竖井施工过程中周边场地的响应,减少地铁施工风险,以长春地铁1号线自由大路车站竖井工程为背景,采用有限元软件对竖井周围场地及邻近建筑物沉降进行数值模拟。探讨了倒挂井壁法竖井施工过程中周围场地地表变形特点和机理,分析了工程中隔离排桩的作用。研究表明:衬砌水平变形与井底隆起变形是竖井开挖引起周围地层变形移动的主要原因;设置的隔离排桩阻断了上部地基的变形传递,降低了竖井开挖施工对周边建筑物地基的累积沉降及差异沉降量的影响。最后,对隔离排桩桩长设置进行了探讨。研究成果对类似相关工程的设计与施工具有借鉴意义。     

真空预压的环境效应及其防治方法的试验研究

真空预压极有可能引发相邻建（构）筑物倾斜、开裂、地下管线变形等环境效应。从加固区外地下水位、侧向变形和地表沉降变化看,真空联合堆载预压试验的影响区为地基处理边线外12.5 m。分别研究了采用水泥搅拌桩隔离、开挖应力释放沟和采用树根桩托换技术三类防治方法对减小周围土体变形的作用。现场测试结果表明：土体向内侧向变形主要发生在地表下6 m;水泥搅拌桩外侧最大土体水平位移仅为内侧的1/3,堆载后外侧位移远小于内侧位移;应力释放沟内侧最大水平位移仅为搅拌桩内侧水平位移的3/10,外侧最大水平位移仅为搅拌桩外侧位移的3/8。试验中真空预压阶段对于减小侧向变形而言,应力释放沟的作用要优于水泥搅拌桩,而堆载后应力释放沟深部土体向外挤出较为明显;树根桩托换后的铁塔基础在抽真空过程中沉降很小。     

深层掏土纠偏法在桩基上多层建筑中的应用研究

以某栋房屋的倾斜和纠偏为例,采用多高层建筑上部结构-桩基础-地基共同作用分析方法,探讨了深厚软弱地基上大面积地面堆载作用下桩基础建筑物的倾斜、变形形态及桩侧摩阻力的分布情况;了解了桩基础的变形形态及桩端土沉降的成因,进而对掏土纠偏法在桩基础纠偏中的适用性进行研究,为进一步的工程措施提供有效的依据。     

考虑堆土积水影响的变荷载下层状地基一维固结度计算及其应用研究

在前人工作的基础上,给出变荷载作用下任意层地基一维固结度计算解析式,提出考虑堆土积水影响的土体固结度计算方法,应用于某宽230～750m、长6500m,总面积为310万m2的国际机场场道大面积堆土预压地基处理工程实例,结合预压过程中堆载区域地下水位、超静孔隙水压力、地表沉降、分层沉降及测斜等监测资料的综合分析与研究,发现堆土中积水对大面积堆载预压过程中地基沉降有十分重要的影响,较全面地阐述了土中积水对堆载预压排水固结的影响机理,并进一步根据工程应用实践,证实了本文研究成果与实测资料相符较好,可供类似工程参考使用.     

软土地基邻近堆载对桥梁桩基偏位的影响研究

在软土地基中,邻近堆载不仅将引发桥梁桩基发生侧向偏位,还将导致桩身产生附加弯矩,这对于桥梁的安全使用将产生极其不利的影响。通过对具体工程实例的介绍,利用有限元分析手段,并结合现场桩基偏位的实测结果,对邻近单侧堆载及双侧堆载所引发桩基偏位情况进行深入剖析。通过分析结果可知,在单侧堆载的作用下,桩基将产生侧向偏移及附加弯矩,且反弯点位于软土层与硬土层交界处附近,严重时将导致桩顶区域发生开裂破坏;在双侧堆载的作用下,桩基的偏位情况取决于两侧的堆载作用,而双侧卸载对桩基偏位影响较小,但对缓解桩身附加弯矩具有显著的作用。     

地面超载引起邻近埋地管道的位移分析

地基土承受超载作用时就会产生沉降,在土体沉降作用下埋置于其中的管道,管壁就会产生变形甚至破裂。为分析地面超载对临近地下管线的影响,基于温克勒（Winkler）弹性地基短梁理论,应用Boussinesq解,考虑地面超载引起下卧层的沉降及地基土体的侧向移动对管道的影响,建立地面超载对埋地管道影响的分析计算模型,并采用有限差分法进行求解;通过算例分析了超载大小、位置,管道刚度、埋深、管径以及土体性质对埋地管道位移的影响;结果表明：超载大小、管道的刚度、埋深、管径对地下管道位移的影响较大,而当地基基床系数和超载离管道的距离增大到一定值时,地面超载对其影响将减弱。因此,需要考虑邻近超载对管道的影响,合理制定埋地管道的保护措施。     

高速铁路软土地基处理方法对比试验

为探索高速铁路较薄软土地基的加固处理方法,在中国江苏省某铁路试验段进行了针对淤泥质黏土厚度为2～5 m的软土地基现场填筑试验,包括袋装砂井加爆炸、塑料排水板加等载预压、两种间距粉喷桩及砂垫层处理共5个区段。通过为期14个月的原位测试,得到较薄软土地基的沉降变形特性;并通过加固方案效果对比,研究了工后沉降控制效果和工程经济性,其成果对高速铁路软土地基加固处理方案、设计参数的选有一定的参考价值。     

湖泊相软土真空堆载联合预压法的离心机试验研究

依托高速公路试验段真空堆载联合预压加固软土路基的现场试验,根据实际路基情况建立离心模型,对真空堆载联合预压加固湖泊相软土地基进行离心机试验,分析了在真空预压和堆载预压联合作用下软土路基的沉降规律,并将试验结果与现场监测结果进行对比,研究了两者沉降的关系。通过对比分析可知,采用真空堆载联合预压加固湖泊相软土路基,地基土在工期内的沉降占总沉降87%以上,加固效果明显;用该方法加固后软基的工后沉降发展缓慢,两年内工后沉降最多为2.5 cm,路堤断面沉降差不超过5 mm,不会影响公路正常使用;试验结果与现场实测值沉降趋势基本相同,但由于现场试验条件及离心试验误差影响,导致两者沉降值存在差异。     

不同平衡堆载条件下桩基承载特性的原位试验研究

沿海吹填围垦地区土质较差,淤泥软弱土层较厚,在后期填土作用下土体会产生很大的固结沉降。后期不同堆载填土方式对桥梁基础影响较大,可降低基桩承载力,同时平衡堆载主要增加基桩的沉降,而不平衡堆载则对基桩水平位移影响较大。结合台州湾大桥工程建设,选取3根基桩进行了平衡堆载（围载）试验,另外,选取了3根基桩进行了不平衡堆载试验,研究不同堆载条件下对桩基承载特性的影响。现场试验结果表明,平衡堆载条件下主要引起桩侧产生负摩阻力,堆载高度达到4 m,堆载面积为24 m×16 m时,负摩阻力总和达到2 687 kN左右,中性点深度约为29.5 m,约为0.36倍桩长,且负摩阻力的发展是随时间而变化的;不平衡堆载条件下主要产生土拱效应,使桩基产生较大的水平位移,试验中不平衡堆载对吹填区的影响主要在距离地面20 m范围之内,土中最大水平位移出现在距离地面4～5 m左右位置,而桩身最大水平位移出现在桩顶。     

真空联合堆载预压法加固水工建筑物软基效果检验

介绍了真空联合堆载预压法加固软土地基的特点,探讨了该方法的加固机理,论证了淮河入海水道张马涵闸软基处理采用真空联合堆载预压法的依据。根据现场的监测资料(包括表面沉降、分层沉降、水平位移、孔隙水压力、真空度等)和原位测试(包括CPT、十字板试验、静载试验和标准贯入试验等)资料,以及土工试验成果的分析和比较,对张马涵闸软基的加固效果进行分析和检验,结果证明,该法完全满足设计要求,为该工法在类似工程软基处理的推广应用提供参考。     

列车交通荷载作用下软土路基的长期沉降

通过2.5维有限元结合薄层单元方法,建立了列车运行荷载作用下轨道和地基动力相互作用的3维分析模型,求解不同运行速度列车荷载作用下路堤下卧层地基中动偏应力的分布,结合软黏土在循环荷载作用下的累积塑性应变理论,建立了路堤下卧层地基在列车运行荷载作用下长期动力附加沉降的计算方法。在此基础上采用瑞典X2000高速列车的实际轨道和地基情况进行了计算,分析了长期沉降随时间的发展过程及其在地基中的分布规律,特别是考虑了列车运行速度对路基沉降的影响。     

竖井地基的大应变固结分析

简单介绍了真空-堆载联合预压下饱和软土竖井地基大变形固结沉降模型（VRCS1模型）,该模型能考虑大应变、材料非线性、非达西流、真空折损和竖井未打穿等因素。使用该模型对澳大利亚巴利纳支路某现场沉降进行预测,结果与现场实测数据吻合良好。基于该工程案例,讨论了分级堆载、循环荷载、真空联合堆载、上边界为等应力/等应变条件以及排水板打入深度等因素对竖井地基固结过程的影响规律。计算结果表明：分级堆载可降低土体超静孔压峰值进而改善土体稳定性;循环荷载使土体固结过程发生震荡,且土体沉降峰值迟于超静孔压峰值和荷载峰值出现;真空荷载和堆载作用机制有本质区别,真空荷载不可简单以堆载替代;上边界等应变条件下的固结速率一般快于等应力条件,工程真实条件一般介于两者之间;排水板打入深度超过0.9倍土层厚度时,再加大打入深度加速固结效果不明显。     

超载预压处理软土的次固结特征及沉降计算

为了研究超载预压软土的次固结特征,分析超载预压处理软土地基的工后沉降,文章考虑应力历史对软土结构性的影响,模拟现场工况,对重塑洞庭湖软土试样进行超载预压后再压缩的一维固结蠕变试验。研究结果表明:经过超载预压的软土卸荷后再进行加载,压缩变形过程中主固结时间明显缩短,约为未经超载预压处理软土主固结时间的1/3,打设排水竖井对软土主固结时间几乎没影响;预压荷载越大,次固结系数越小,超载预压有利于消除软土的次固结沉降;随着建（构）筑物荷载的增加,次固结系数增大;打设排水竖井,未经预压处理软土的次固结系数略有增加,经过超载预压处理软土的次固结系数略有减小,但影响效果不是很明显。考虑应力历史,引入超载增量比,发现次固结系数与超载增量比呈线性递减关系,建立了相应的计算模型,提出了次固结沉降计算公式。试验及分析结果对预压处理地基的设计和施工具有一定的指导意义。     

Failure modes and bearing capacity of strip footings on soft ground reinforced by floating stone columns

This study evaluates the failure modes and the bearing capacity of soft ground reinforced by a group of floating stone columns. A finite difference method was adopted to analyze the performance of reinforced ground under strip footings subjected to a vertical load. The investigation was carried out by varying the aspect ratio of the reinforced zone, the area replacement ratio, and the surface surcharge. General shear failure of the reinforced ground was investigated numerically without the surcharge. The results show the existence of an effective length of the columns for the bearing capacity factors N _c and N _γ. When certain surcharge was applied, the failure mode of the reinforced ground changed from the general shear failure to the block failure. The aspect ratio of the reinforced zone and the area replacement ratio also contributed to this failure mode transition. A counterintuitive trend of the bearing capacity factor N _q can be justified with a shift in the critical failure mode. An upper-bound limit method based on the general shear failure mode was presented, and the results agree well with those of the previous studies of reinforced ground. Equivalent properties based on the area-weighted average of the stone columns and clay parameters were used to convert the individual column model to an equivalent area model. The numerical model produced reasonable equivalent properties. Finally, a theoretical method based on the comparison of the analytical equations for different failure modes was developed for engineering design. Good agreement was found between the theoretical and numerical results for the critical failure mode and its corresponding bearing capacity factors.