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探讨地基处理中复合加固技术的新进展

2015-07-14 191 0

前言
　　目前，我国地基处理技术的发展是岩土工程界最为活跃的领域之一，体现出了“百花齐放、百家争鸣”的局面。地基处理发展的明显趋势是在现有的地基处理方法基础上，不断发展新的地基处理方法，特别是将多种地基处理方法进行综合使用，形成了极富特色的复合加固技术。其中一些复合加固方法已得到较为广泛的应用，例如真空-堆载联合预压技术等，并已取得了较为成熟的经验，建议了可靠的设计、施工、监测与检测方法，并被纳入修订的JGJ 79—2011《建筑地基处理技术规范》中。但也有一些方法未经过足够的工程实践检验，尚在不断的验证与发展中，其机理有待进一步研究，设计、施工、检测与检验等尚需规范化和标准化。
　　1. 地基复合加固技术新进展
　　伴随各种地基处理技术的发展，复合地基被越来越广泛地应用于各种工业与民用建筑，也用于一些水利工程如大坝地基处理，公路、铁路路基处理也经常采用复合地基。采用的增强体桩型也日趋丰富，如碎石桩、砂桩、水泥土搅拌桩、旋喷桩、石灰桩、灰土桩、渣土桩、CFG 桩、各种截面形式的钢筋混凝土桩等。
　　近年来，复合地基处理技术发展较快，随着刚性桩，特别是不同材料形成的且具有多种功能的复合桩体的引入，使复合地基的理论有了较大的发展，复合地基的加固体不但具有承担荷载的功能，还可承担排水通道等功能，使加载时桩间土的固结、桩端以下土的固结速度显著加快，桩间土也得到改善，使复合地基的加载过程本身也成为复合地基桩间土及桩端以下土的预压过程。
　　1.1 浆固碎石桩
　　浆固碎石桩结合碎石桩工法和注浆处理技术，利用钻机按设计直径，钻进至设计深度成孔，放入导向管和注浆管，然后投放石料。在投放石料的过程中，用注浆管放水清洗孔。石料投放完成后进行注浆并固结成桩。浆液除在孔中注浆成桩外，也向周围土体渗透。浆固碎石桩作为一种新型的高等级公路桥头深厚软基处理方法，目前已经在宁波绕城高速公路、杭州一千岛湖高速等高等级公路，以及京沪高速铁路等软弱路基处理中应用。通过实测地基的竖向和侧向变形以及桩、土应力和孔隙水压力，结果表明，浆固碎石桩复合地基总沉降量小，稳定速度快，工期短；桩顶应力集中现象明显，浆固碎石桩复合地基桩土应力比可达22 ～ 28，桩体置换作用明显；同时也发挥了桩间土的承载力特性，相比较于普通混凝土桩，浆固碎石桩在桩与土之间形成浆固区，提高了桩侧摩阻力，使得桩间土发挥较大的承载能力；浆固碎石桩复合地基排水通畅，孔隙水压力消散迅速，有利于主固结的快速完成，明显增加了土体的强度，从而有利于路基的整体稳定性，减小由地基土次固结引起的工后沉降。
　　1.2 高喷插芯组合桩
　　高喷插芯组合桩（简称JPP）是由高压旋喷桩和预应力混凝土芯桩构成的一种新型组合桩。JPP 桩、灌注桩和高压旋喷水泥土桩静载荷对比试验结果表明，JPP 桩与同桩长、同桩径灌注桩相比承载力高30%以上。也可在高压旋喷水泥土中插入沉管桩、钢桩等作为芯桩，把高压旋喷桩旋喷直径大、比表面积大的优势和预应力芯桩强度高的优势有机结合起来，两者取其长、避其短，达到提高承载力、节约造价的目的。JPP桩上部荷载主要由高强度的预应力管桩内芯承担，该荷载逐步向下传递的同时，也逐步通过管桩周围的水泥土向桩周土中扩散，形成了管桩内芯向水泥土外芯扩散和水泥土外芯向桩周土扩散的双层扩散模式。这种双层扩散模式使上部荷载有效地传递到比一般高压旋喷桩影响范围大得多的土体中，使得JPP 桩有较好的承载性能。
　　1.3 高压挤土砂浆桩（ CCMG）
　　高压挤土砂浆桩作为一种新型的桥头软基处理方法，是通过专用高压压注设备，把已搅拌均匀的砂浆体压入土体，从而形成连续的砂浆桩体。CCMG 施工工艺主要是利用钻机或振动桩工机械使钻杆达到设计标高，通过专用高压压注设备，把已搅拌均匀的以水泥、黄砂为主基料的厚砂浆体从钻杆（兼作注浆管）的底端压出，慢速提升钻杆，砂浆由下向上逐步压人土体，形成连续的砂浆桩体。
　　1.4 变径水泥土搅拌桩
　　变径水泥土搅拌桩是东南大学岩土工程研究所研究出的一种新型地基处理形式。它是在成桩过程中，由动力系统带动分别安装在内、外同心钻杆上的两组搅拌叶片同时正、反向旋转搅拌水泥土，通过搅拌叶片的伸缩使桩身部分截面扩大而形成具有变截面的水泥土搅拌桩。
　　1.5 混凝土芯砂石桩
　　混凝土芯砂石桩是由预制钢筋混凝土芯桩和外包芯桩的砂石壳形成的复合桩，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。采用预制钢筋混凝土芯桩作为竖向增强体，芯桩砂石壳作为竖向排水体，土工格栅加筋碎石垫层作为基底垫层，多利用建筑物或路堤本身重量分级逐渐加载，并使建筑物荷载下的地基变形在堆载和预压期间大部完成，以解决建筑物使用期间的沉降和不均匀沉降问题，把工后沉降和工后沉降差控制在规范允许的范围内。为了加速压缩过程，常采用比建筑物或路堤荷载更大的超载进行预压。适用于软黏土、杂填土、泥炭土、淤泥质土、淤泥、冲填土地基处理，特别适用于高含水率、高有机质含量深厚软土地区对工后沉降和工后沉降差有严格要求的工程，如高速公路、市政道路的桥头段，机场跑道、联络道、滑行道的地基处理等。
　　2.总结
　　2.1 我国在地基处理的方法、复合地基的加固体多功能化、复合地基的加固体多元化、高强度方面取得很大进展，体现了我国地基处理技术发展的特色。
　　2.2 我国发展了多种地基处理技术的复合应用，主要体现在：由单一加固技术向复合加固技术发展；由复合地基的加固体由单一材料向复合加固体发展；复合地基加固技术与非复合地基加固技术的结合；静力加固与动力加固技术的结合；机械加固与非机械加固的结合。这些加固技术的机理、设计方法、检测方法仍需进一步研究，以尽快实现设计方法规范化、检测与监测标准化。
　　2.3 复合地基加固体的类型丰富多样，其发展呈现如下特点：同一加固体由不同材料、不同工艺完成，形成具有多功能的加固体；同一场地采用不同的加固
　　体形成多元复合地基；刚性桩（素混凝土桩、钢筋混凝土桩）被越来越多地应用于地基处理。同样，这些加固体的工作机理、设计方法、检测方法仍需进一步研究并尽快实现设计方法规范化、检测与监测标准化。
　　2.4 建议加强地基处理设备、地基处理检测技术、有埋深条件下复合地基的破坏模式与承载力计算、复合地基抗震性能等的研究，以及大宽度复合地基问题，包括地基处理深度、压缩层深度、沉降计算方法等的研究，以促进我国地基处理技术的进步。
　　参考文献
　　[1]GB 50007—2011 建筑地基基础设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社
　　[2]彭第，潘殿琦，李海礁，张坤.地基处理新技术及发展趋势[J].长春
　　工程学院学报（自然科学版），2010，（03）

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