地基处理技术创新方案设计与实例分析汇报

1、123-1 软基处理新技术方案设计与实例分析软基处理新技术方案设计与实例分析123-2汇报主要内容 现浇混凝土大直径管桩技术应用现浇混凝土大直径管桩技术应用 现浇现浇X X形混凝土桩技术应用形混凝土桩技术应用 真空堆载联合预压真空堆载联合预压技术应用技术应用132-3一、一、PCCPCC桩技术介绍桩技术介绍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。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。开开发发思思路路132-4 现浇混凝土大直径管桩现浇混凝土大直径管桩即即PCC桩（桩（ 刘汉龙等，刘汉龙等，2001），），Large Diameter Pipe

2、Pile by using Cast-in-place Concrete, 该技术在设备底盘和龙门支架的支撑下，依靠上部该技术在设备底盘和龙门支架的支撑下，依靠上部振动头振动头的振动力，将的振动力，将双层钢质套管双层钢质套管组成的空腔结构及焊接成一体组成的空腔结构及焊接成一体的下部的下部活瓣桩靴活瓣桩靴沉入预定的设计深度，形成地基中空的环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。内管中土体与外部的土体之间便形成混凝土管桩。成模造成模造浆器浆器在沉桩和拔桩过程

3、中，通过压入润滑泥浆保证套管顺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。利工作。活瓣桩靴在管桩打入时闭合，在拔桩时自动分开。PCCPCC桩概念桩概念132-523415234158787立面图侧面图6 PCC PCC 桩设备桩设备1 1、底盘（含卷扬机等）；、底盘（含卷扬机等）；2 2、龙门支架；、龙门支架；3 3、振动头；、振动头；4 4、钢质内外套管空腔结构；、钢质内外套管空腔结构；5 5、活瓣桩靴结构；、活瓣桩靴结构；6 6、成模造浆器等；、成模造浆器等；7 7、混凝土分流器。、混凝土分流器。132-6PCC PCC 桩桩机设备桩桩

4、机设备132-7PCCPCC桩主要技术指标桩主要技术指标1 桩径为桩径为1000 1500mm。2 沉桩深度达到沉桩深度达到30m。3 管桩壁厚管桩壁厚100 150mm4 混凝土标号混凝土标号C10-C30。5 群桩间距一般群桩间距一般2.5m4.0m 。6 采用梅花形或方形布置。采用梅花形或方形布置。132-8实例实例1 京沪高铁仙西联络线京沪高铁仙西联络线1、工程概况、工程概况 京沪高速铁路京沪高速铁路经过海河、黄河、淮河及长江中下游冲积平经过海河、黄河、淮河及长江中下游冲积平原，沿线广为第四系地层覆盖，厚度最大超过原，沿线广为第四系地层覆盖，厚度最大超过200m，且，且成因成因类型、埋

5、藏规律复杂，工程性质差类型、埋藏规律复杂，工程性质差， 与其他工程相比，其荷与其他工程相比，其荷载形式、沉降控制标准存在较大差异。载形式、沉降控制标准存在较大差异。 仙西联络线属秦淮河一级阶地，地势平坦开阔，水塘沿线仙西联络线属秦淮河一级阶地，地势平坦开阔，水塘沿线路中心分布：其中路中心分布：其中L1XDK10+ 315+511、L1XDK10+530+570、L1XDK10+767+803为水塘，水塘宽一般为为水塘，水塘宽一般为2030m，局部，局部最大达最大达4050m，塘埂标高，塘埂标高8.0m，水深，水深12m，淤泥厚，淤泥厚0.5m。地。地下水不发育，测时水位埋深下水不发育，测时水位

6、埋深1.0m2.0m，对混凝土无侵蚀性。，对混凝土无侵蚀性。132-92、地质条件、地质条件采用采用PCC桩复合地基加固区的桩复合地基加固区的土层及性质土层及性质如下：如下：0) 人工填土；人工填土；1)-1 al+plQ4淤泥质粉质粘土：褐灰色，流塑，（淤泥质粉质粘土：褐灰色，流塑，（）；）；1)-2 al+plQ4粉质粘土：褐黄粉质粘土：褐黄灰色，软塑，（灰色，软塑，（）；）；1)-3 al+plQ4粉质粘土：褐黄色，软塑，（粉质粘土：褐黄色，软塑，（）；）；1) al+plQ4粉质粘土：褐黄色，硬塑，土质均匀，粉质粘土：褐黄色，硬塑，土质均匀，()；2) alQ3粉质粘土：褐黄色，硬塑，

7、粉质粘土：褐黄色，硬塑，()；3) alQ3粉质粘土夹碎石，粉质粘土：褐黄色，硬塑粉质粘土夹碎石，粉质粘土：褐黄色，硬塑()；4)-1 泥质砂岩：全风化，棕红色，泥质砂岩：全风化，棕红色，()；4)-2 泥质砂岩：强风化，紫红、棕红色，（泥质砂岩：强风化，紫红、棕红色，（）。）。132-101 1 . 2 01 . 9 0 - 3 . 4 51 5 01 )1 3 . 2 02 . 0 0 - 5 . 4 52 5 03 )2 7 . 1 0 1 3 . 9 0- 1 9 . 3 52 0 04 ) 12 8 . 1 01 . 0 0- 2 0 . 3 53 0 04 ) 23 0 . 1 0

8、2 . 0 0- 2 2 . 3 54 0 04 ) 3人 工 填 土 , 褐 黄 色 , 软 流 塑 , 为 塘淤 夹 碎 石 块 .粉 质 黏 土 ， 褐 黄 色 ， 硬 塑 淤 泥 质 粉 质 黏 土 ， 浅 灰 色 ， 流 塑 ，有 腥 味 。粉 质 黏 土 ， 灰 绿 色 ， 硬 塑 粉 质 黏 土 夹 碎 石 , 粉 质 黏 土 ， 褐 黄色 ， 硬 塑 ; 碎 石 约 占 2 0 ， 2 0 4 0 m m 左 右 。泥 质 砂 岩 ， 棕 红 色 ， 全 风 化 ， 呈 土柱 状 。泥 质 砂 岩 ， 棕 红 色 ， 强 风 化 ， 呈 碎块 状 。泥 质 砂 岩 ， 棕 红

9、色 ， 弱 风 化 ， 呈 柱状 。Qm l4Qa l + p l4Qa l3KW 4W 3W 252 . 7 5 3 . 0 581 0 . 0 5 1 0 . 3 57 + 9 + 2 11 1 . 5 0 1 1 . 8 05 + 6 + 1 51 3 . 8 0 1 4 . 1 09 + 1 1 + 2 31 6 . 1 0 1 6 . 4 01 0 + 1 2 + 2 51 8 . 5 0 1 8 . 8 01 3 + 1 6 + 2 22 0 . 9 0 2 1 . 2 0岩 层 说 明位 置钻 孔 编 号次层时 代成 因工 程 名 称完 工 日 期Y :标 高层 底岩 层 剖 面

10、层深标层厚承 载 力地 下水 位标 贯击 数注附k P a基 本坐 X :开 工 日 期孔 口 标 高1 : 2 0 0京 沪 高 速 铁 路 南 京 段 南 京 南 站 至 仙 西 联 络 线 路 基L 1 X D K 1 0 + 5 5 1 . 9 9 中 心3 9 3 7 1 3 . 2 63 5 4 5 8 9 0 . 3 9J z - 0 7- 联 A 1 17 . 7 5 m2 0 0 7 年 9 月 2 日2 0 0 7 年 9 月 3 日1 . 1 02 0 0 7 - 91 . 8 01 . 8 0 5 . 9 50 )4 . 1 02 . 3 0 3 . 6 51 5 01

11、 )9 . 3 05 . 2 0 - 1 . 5 56 01 ) 1132-112、地质条件、地质条件PCC桩复合地基加固区的桩复合地基加固区的土体物理力学参数土体物理力学参数如下：如下：0) 填土：填土：=19kN/m3，cu=10kPa，u=30；1)-1 淤泥质粉质粘土：流塑，淤泥质粉质粘土：流塑，w=49.14%，=19.5kN/m3，e0=1.35，cu=7.54Pa，u=4.29、ccu=17.6kPa、cu=18.94、Es=2.19MPa；1)-2 粉质粘土：软塑，粉质粘土：软塑，w=30.3%，=19.6kN/m3，e0=0.73，cu=25Pa，Es=4.95MPa；1)

12、粉质粘土：硬塑，粉质粘土：硬塑，w=28.28%，=20.2kN/m3，e0=0.81，cu=24.63Pa，u=14.4、ccu=43.67kPa、cu=22.0，Es=8.66MPa。132-123、PCC桩复合地基设计桩复合地基设计 工程场地位于京沪高速铁路南京地区仙西联络线（桩工程场地位于京沪高速铁路南京地区仙西联络线（桩号：号：L1XDK10+260L1XDK10+610）。采用）。采用PCC桩复合桩复合地基加固，地基加固，PCC桩采用梅花形布置，桩间距桩采用梅花形布置，桩间距2.5m，桩径，桩径1m，壁厚，壁厚150mm，桩长，桩长815m，打入持力层，打入持力层1.52m。桩。桩

13、顶设顶设0.6m厚碎石垫层，内铺设一层厚厚碎石垫层，内铺设一层厚100mm的土工格室的土工格室，其网格尺寸为，其网格尺寸为250mm250mm，屈服强度，屈服强度180MPa，断裂延伸率小于断裂延伸率小于15%。132-133、PCC桩复合地基设计桩复合地基设计+400+3802.52.52.5PCC桩加固区，间距2.5m，梅花形布置C20混凝土设计起点：L1XDK10+260设计终点：L1XDK10+610设计平面图设计平面图132-143、PCC桩复合地基设计桩复合地基设计设计横断面图设计横断面图C20混凝土14.5014.509*2.500.0410.7340.0410.98010.73

14、41:1.758.831.01.01:1.757.300.47.8197.9001:1L1XDK10+4806.64水7.34PCC桩加固区，间距2.5m，梅花形布置 一层土工格室设计终点：L1XDK10+610.0碎石垫层0.6m厚设计终点：L1XDK10+610.0132-154、地基沉降计算、地基沉降计算 根据根据京沪高速铁路设计暂行规定京沪高速铁路设计暂行规定，铁路路基工后沉，铁路路基工后沉降需考虑列车荷载。降需考虑列车荷载。列车荷载按照单线加载，荷载为列车荷载按照单线加载，荷载为3.5m宽，等效为宽，等效为3.2m高、容重为高、容重为 18kN/m3的填土的填土。选取代表性。选取代表

15、性断面断面K388进行设计计算，该断面路堤底部宽进行设计计算，该断面路堤底部宽24m，顶部宽，顶部宽13.6m，路堤高度为，路堤高度为3m，桩长为，桩长为15m，加固区土体压缩模，加固区土体压缩模量为量为2.19MPa。132-164、地基沉降计算、地基沉降计算 加固区的土层分布和压缩模量值如下表所示。加固区的土层分布和压缩模量值如下表所示。（1）加固区沉降计算）加固区沉降计算土层名称土层厚度（m）压缩模量（MPa）0) 填土0.85.001)-1 淤泥质粉质粘土1.32.191)-2 粉质粘土1.44.951)-1 淤泥质粉质粘土10.82.191)-2 粉质粘土1.74.952) 粉质粘土

16、213.84)-1 泥质砂岩938.9132-174、地基沉降计算、地基沉降计算 加固区未经修正的沉降量加固区未经修正的沉降量 ：mmazazEpsiiiinii8 . 512111s01132-184、地基沉降计算、地基沉降计算akspkff132-194、地基沉降计算、地基沉降计算skpaspk1fmARmfuka1QKR 132-204、地基沉降计算、地基沉降计算 修正沉降量计算修正沉降量计算 ：根据压缩模量当量的计算公式可以计算得到：根据压缩模量当量的计算公式可以计算得到：MPaEAAEiii7.6ss132-214、地基沉降计算、地基沉降计算 修正沉降量计算修正沉降量计算 ：根据压缩

17、模量当量的计算公式可以计算得到：根据压缩模量当量的计算公式可以计算得到：MPaEAAEiii7.6ssmmsss1 .20111mmsss1 .20111132-224、地基沉降计算、地基沉降计算 计算深度的确定：计算深度的确定： 地基变形计算深度地基变形计算深度 应大于复合土层的厚度，并应符合下列要求应大于复合土层的厚度，并应符合下列要求（2）下卧层沉降计算）下卧层沉降计算niinss1025. 0132-234、地基沉降计算、地基沉降计算（3）工后沉降计算）工后沉降计算 工后沉降是指道路结构层竣工并开放交通后所产生的沉工后沉降是指道路结构层竣工并开放交通后所产生的沉降量降量。在使用期内不发

18、生较大的沉降量和不均匀沉降，是保。在使用期内不发生较大的沉降量和不均匀沉降，是保证道路结构完整和车辆高速平稳行驶的关键。为此需要准确证道路结构完整和车辆高速平稳行驶的关键。为此需要准确的评估地基固结状态和工后沉降是否小于允许值。的评估地基固结状态和工后沉降是否小于允许值。132-244、地基沉降计算、地基沉降计算 PCC桩为刚性桩，复合地基加固区整体刚性相对较大，在路堤荷桩为刚性桩，复合地基加固区整体刚性相对较大，在路堤荷载作用下，桩间土的沉降主要发生于路堤填筑阶段并在桩土荷载调载作用下，桩间土的沉降主要发生于路堤填筑阶段并在桩土荷载调整分担过程中很快趋于稳定，整分担过程中很快趋于稳定，工后沉

19、降主要由下卧层的固结变形引工后沉降主要由下卧层的固结变形引起起。目前，固结计算仍然依据太沙基的单向固结理论。假定渗透和。目前，固结计算仍然依据太沙基的单向固结理论。假定渗透和压缩变形只在竖向发生，在线性加载条件下土层的平均固结度为：压缩变形只在竖向发生，在线性加载条件下土层的平均固结度为：122224212242)()(exp)exp(121)()exp(12mvvvmvvTtTtCHMHTCMMtCHTtHtCMMtCHTtU132-254、地基沉降计算、地基沉降计算 若荷载是分级施加，对第若荷载是分级施加，对第i级荷载可用上式计算，整个加载过程级荷载可用上式计算，整个加载过程可由上式迭加求

20、之。对于单向固结，土层的可由上式迭加求之。对于单向固结，土层的平均固结度平均固结度也可用下式也可用下式表示：表示：SSUt/计算得到计算得到K388断面总沉降断面总沉降为：为：mmmmmmsss4137317112021.132-264、地基沉降计算、地基沉降计算mmmmsUUs219413788589916.%.%.1年年工后132-27实例实例2 靖江港池岸坡软基加固靖江港池岸坡软基加固1、目的及意义、目的及意义研究目的研究目的探讨探讨PCCPCC桩复合地桩复合地基方案对靖江下青基方案对靖江下青龙港港池工程软基龙港港池工程软基处理的加固效果处理的加固效果对靖江下青龙港港对靖江下青龙港港池工

21、程岸坡的稳定池工程岸坡的稳定性进行评价分析，性进行评价分析，为边坡设计提供建为边坡设计提供建议和依据议和依据132-282、工程概况、工程概况 靖江经济开发区新港园区下青龙港港池工程由泊位码头、靖江经济开发区新港园区下青龙港港池工程由泊位码头、码头前沿堆场及防浪墙三个部分组成。该工程（东区）北码头前沿堆场及防浪墙三个部分组成。该工程（东区）北起下青龙港闸，南至长江边，沿线总长约起下青龙港闸，南至长江边，沿线总长约900 m900 m，宽约，宽约130 130 m m。泊位码头共有。泊位码头共有9 9个个10001000吨级泊位，吨级泊位，1 13#3#为废钢卸船泊位，为废钢卸船泊位，4 46#

22、6#为钢材原料及成品钢材装卸船泊位，为钢材原料及成品钢材装卸船泊位，7 78#8#为煤炭卸为煤炭卸船泊位，船泊位，9#9#为焦炭装船泊位；根据港池工程需要，在场地为焦炭装船泊位；根据港池工程需要，在场地东侧预建一条长约东侧预建一条长约800 m800 m的防浪墙。具体拟建场地平面位置的防浪墙。具体拟建场地平面位置图如下图所示。图如下图所示。 33-29图图2-1 16#泊位设计平面图泊位设计平面图筛焦楼受焦坑变电所汽车衡汽车受煤坑M101通廊PCC桩加固区33-30 岸坡采用两排大直径钻孔灌注桩作为抗滑桩，桩顶设置钢筋岸坡采用两排大直径钻孔灌注桩作为抗滑桩，桩顶设置钢筋混凝土空箱挡墙，挡墙后为

23、设计要求混凝土空箱挡墙，挡墙后为设计要求15t15t的堆场，采用的堆场，采用PCCPCC桩复合桩复合地基进行处理，地基进行处理，抗滑段（宽抗滑段（宽长长=15.0 m=15.0 m483.3 m483.3 m）PCCPCC桩设计桩设计采用梅花形布置，间距采用梅花形布置，间距2.5 m2.5 m。图图2-2 驳岸断面设计驳岸断面设计图图33-3130008=240002972.54=1189030008=2400035003=1050030008=240002972.54=1189030008=2400035224=1408830006=18000图图2-4 钻孔灌注桩布置平面图钻孔灌注桩布置平

24、面图图图2-3 PCCPCC桩桩布置平面布置平面图图33-323 3、地质条件、地质条件 场地土层为第四系覆盖层，厚度大于场地土层为第四系覆盖层，厚度大于80 m80 m，上部为人工填土及漫滩相，上部为人工填土及漫滩相软粘性土层，下部主要为河床相的稍密密实的厚层砂性土层，总体为上软粘性土层，下部主要为河床相的稍密密实的厚层砂性土层，总体为上软下硬的不均匀建筑地基场地。各土层性质评价如下软下硬的不均匀建筑地基场地。各土层性质评价如下: : 层素填土：堤岸外侧为冲填土，该土层物理力学性质不均匀，压缩性高，层素填土：堤岸外侧为冲填土，该土层物理力学性质不均匀，压缩性高，工程性质差，不宜作为建筑物持力

25、层；层淤泥质粉质粘土：属高压缩性，工程性质差，不宜作为建筑物持力层；层淤泥质粉质粘土：属高压缩性，低强度土，工程性质差；层粉砂夹粉土：属中等压缩性土，工程性质一低强度土，工程性质差；层粉砂夹粉土：属中等压缩性土，工程性质一般；般；-1-1层粉砂：属中等压缩性土，工程性质一般；层粉细砂：属中等层粉砂：属中等压缩性土，工程性质一般；层粉细砂：属中等压缩性土，工程性质略好；层粉砂夹粉土：中等压缩性土，工程性质一压缩性土，工程性质略好；层粉砂夹粉土：中等压缩性土，工程性质一般；层粉细砂：属中等压缩性土，工程性质略好；层粉土：属中等压般；层粉细砂：属中等压缩性土，工程性质略好；层粉土：属中等压缩性土，工

26、程性质一般；层细砂：中低压缩性土，工程性质好。土层的缩性土，工程性质一般；层细砂：中低压缩性土，工程性质好。土层的典型地质情况及物理力学性质指标如图典型地质情况及物理力学性质指标如图2-52-5和表和表2-12-1所示。所示。 33-33图图2-5 土层地质情况土层地质情况33-34表表2-1 各土层的物理力学性质指标各土层的物理力学性质指标33-354、岸坡稳定有限元计算与分析、岸坡稳定有限元计算与分析（1 1）计算模型）计算模型 计算采用计算采用ABAQUSABAQUS软件，利用强度折减法进行分析，取软件，利用强度折减法进行分析，取模型断面模型断面宽宽96m96m、长、长10m10m，地基

27、计算深度为，地基计算深度为56.5m56.5m。三维模型的单元划分全部采。三维模型的单元划分全部采用六面体，共划分用六面体，共划分3186431864个节点，个节点，2913829138个单元。模型中坐标系的原个单元。模型中坐标系的原点设在碎石垫层的表面，坐标系的点设在碎石垫层的表面，坐标系的x x方向为堤岸的横断面方向，方向为堤岸的横断面方向，y y方方向为重力的反方向，向为重力的反方向，z z方向为堤岸的纵向，如图方向为堤岸的纵向，如图2-62-6图图2-82-8所示。所示。 根据岸坡稳定性分析的要求，对模型土体的四个侧面（根据岸坡稳定性分析的要求，对模型土体的四个侧面（X X方向和方向和

28、Z Z方向）和底面（方向）和底面（Y=-36.5mY=-36.5m处的竖向）的法向位移分别进行了约束。处的竖向）的法向位移分别进行了约束。33-36图图2-62-6岸坡稳定分析三维有限元网格划分岸坡稳定分析三维有限元网格划分33-37图图2-7 PCC2-7 PCC桩网格划分桩网格划分图图2-8 2-8 钻孔灌注桩网格划分钻孔灌注桩网格划分33-38表表2-2 2-2 土层计算参数土层计算参数（2 2）计算参数）计算参数土层名称土层名称重度重度(kN/m3)弹性模量弹性模量(MPa)粘聚力粘聚力(kPa)内摩擦角内摩擦角()材料模型材料模型碎石垫层22.0120.00-Elastic 混凝土桩

29、25.02800.00-Elastic吹填砂17.86.505.030.0Mohr-Coulomb淤泥质粉质粘土17.52.401013.5Mohr-Coulomb粉砂夹粉土18.06.30727.0Mohr-Coulomb粉细砂18.38.07731.1Mohr-Coulomb粉砂夹粉土17.85.24527.4Mohr-Coulomb粉细砂18.39.12730.4Mohr-Coulomb33-393.1 3.1 护坡段的安全稳定性护坡段的安全稳定性（3 3）有限元计算结果分析）有限元计算结果分析 有限元分析得到的有限元分析得到的计算云图如图计算云图如图2-92-9所示，所示，计算得到的最

30、危险滑面计算得到的最危险滑面出现在护坡的非加固区出现在护坡的非加固区范围内，计算范围内，计算安全系数安全系数的最小值为的最小值为1.711.71，满足，满足岸坡稳定性的要求，安岸坡稳定性的要求，安全储备较高。最危险滑全储备较高。最危险滑面没有出现在面没有出现在PCCPCC桩的加桩的加固区内，这一结果表明固区内，这一结果表明PCCPCC桩加固区具有比护坡桩加固区具有比护坡更好的安全稳定性。更好的安全稳定性。潜在潜在滑弧滑弧图图2-9 有限元计算变形云图有限元计算变形云图33-403.2 PCC3.2 PCC桩加固区的安全稳定性桩加固区的安全稳定性图图2-10 PCC桩加固区变形云图桩加固区变形云

31、图 为了进一步研究为了进一步研究PCCPCC桩加固区的整体稳定性，计算时不对护坡的土体桩加固区的整体稳定性，计算时不对护坡的土体进行强度折减，而仅对其他部位的强度进行折减。有限元得到的计算云图进行强度折减，而仅对其他部位的强度进行折减。有限元得到的计算云图如图如图2-102-10所示，相应的塑性区分布见图所示，相应的塑性区分布见图2-112-11。 图图2-11 PCC桩加固区塑性区分布桩加固区塑性区分布33-41 从图中分析可知，计算最危险滑面没有出现在从图中分析可知，计算最危险滑面没有出现在PCCPCC桩的桩桩的桩体加固区，而是出现在下卧层内，在下卧层内产生了较大的体加固区，而是出现在下卧

32、层内，在下卧层内产生了较大的塑性分布区，该塑性分布区，该塑性区对应的最小安全系数为塑性区对应的最小安全系数为2.642.64，安全储，安全储备较高，有限元计算结果表明岸坡是稳定的。备较高，有限元计算结果表明岸坡是稳定的。 边坡加固区由于边坡加固区由于PCCPCC桩刚性桩的打入，其抗剪能力大大增桩刚性桩的打入，其抗剪能力大大增强，塑性区主要出现在下卧层土体内。强，塑性区主要出现在下卧层土体内。PCCPCC桩加固区整体刚度桩加固区整体刚度较大，能将上部竖向荷载传递到较深的土层，在加固区内主较大，能将上部竖向荷载传递到较深的土层，在加固区内主要发生沉降变形，水平方向的位移分量较小，不会产生滑动要发生

33、沉降变形，水平方向的位移分量较小，不会产生滑动稳定问题。稳定问题。33-425、岸坡稳定圆弧法简化计算分析、岸坡稳定圆弧法简化计算分析（1 1）计算原理）计算原理 圆弧法的计算原理是将边坡分成圆弧法的计算原理是将边坡分成i i个条块，其稳定安全系数个条块，其稳定安全系数的计算公式为：的计算公式为： 式中：式中： 滑动力矩；滑动力矩； 抗滑力矩。抗滑力矩。滑抗MMFs滑M抗M33-43（2 2）计算结果分析）计算结果分析 计算得到的计算得到的PCCPCC桩加固段稳定安全系数如图桩加固段稳定安全系数如图2-122-12所示。所示。 滑弧中心搜索区域下卧层滑弧 Fs=3.031最危险滑弧 Fs=2.

34、363加固区滑弧 Fs=2.494PCC桩加固区PCC桩加固区抗滑桩Yx0图图2-12 PCC桩加固区计算结果桩加固区计算结果33-44 计算结果表明：对于通过计算结果表明：对于通过PCCPCC桩复合地基加固区的滑弧，桩复合地基加固区的滑弧，最危险滑面同时穿过加固区与下卧层，且最危险滑面同时穿过加固区与下卧层，且滑弧端点通过护岸滑弧端点通过护岸坡脚附近（图中蓝色线条），最小安全系数为坡脚附近（图中蓝色线条），最小安全系数为2.3632.363；对于位；对于位置较浅、完全穿过加固区的滑弧，由于加固区置较浅、完全穿过加固区的滑弧，由于加固区PCCPCC桩具有较大桩具有较大的剪切模量，提高了抗滑力，

35、因此安全系数稍大，为的剪切模量，提高了抗滑力，因此安全系数稍大，为2.4942.494；对于位置较深、少部分位于加固区、大部分位于下卧层的滑对于位置较深、少部分位于加固区、大部分位于下卧层的滑弧，由于弧线较为平缓，因此滑动力矩大大减小，且抗滑力弧，由于弧线较为平缓，因此滑动力矩大大减小，且抗滑力矩随着弧长的增加而增大，其安全系数最大，为矩随着弧长的增加而增大，其安全系数最大，为3.0313.031。33-45计算得到的护坡段稳定安全系数如图计算得到的护坡段稳定安全系数如图2-132-13所示。所示。滑弧中心搜索区域最危险滑弧 Fs=1.604PCC桩加固区Yx0图图2-13 护坡段计算结果护坡

36、段计算结果 护坡的最危险滑弧两端分别通过坡顶和坡脚，安全系数为护坡的最危险滑弧两端分别通过坡顶和坡脚，安全系数为1.6041.604。由于护坡处土体强度较低，且没有进行加固处理，因此。由于护坡处土体强度较低，且没有进行加固处理，因此护坡的稳定安全系数小于护坡的稳定安全系数小于PCCPCC桩复合地基加固区的安全系数。桩复合地基加固区的安全系数。 33-46（1 1）计算结果比较）计算结果比较表表2-3 最危险滑弧位置和安全系数最危险滑弧位置和安全系数6、计算结果比较与结论、计算结果比较与结论滑弧区域滑弧圆心坐标滑弧半径圆弧法计算安全系数FEM计算安全系数PCC加固区X=4.012,Y=21.5R

37、=42.3462.3632.64护坡段X=17,Y=1.018R=18.0311.6041.7133-47 通过比较。通过比较。有限元计算的安全系数比简化方法计算的结有限元计算的安全系数比简化方法计算的结果稍大果稍大，其原因可能在于：有限元计算采用的三维模型，在，其原因可能在于：有限元计算采用的三维模型，在一定程度上能反应复合地基和抗滑桩之间土体产生的水平土一定程度上能反应复合地基和抗滑桩之间土体产生的水平土拱效应，土拱效应的存在能增加复合地基的稳定性；而在简拱效应，土拱效应的存在能增加复合地基的稳定性；而在简化计算方法中，将桩体通过置换率转换成平面问题，仅考虑化计算方法中，将桩体通过置换率转

38、换成平面问题，仅考虑了桩体本身的剪切强度对抗滑稳定的影响，不能考虑桩与桩了桩体本身的剪切强度对抗滑稳定的影响，不能考虑桩与桩周土之间的相互作用，模型相对简单，因此计算的安全系数周土之间的相互作用，模型相对简单，因此计算的安全系数较较FEMFEM结果偏小。结果偏小。总体来说，采用简化计算方法和有限元方法总体来说，采用简化计算方法和有限元方法得到的安全系数都较大，安全储备较高得到的安全系数都较大，安全储备较高。33-48施工质量控制措施施工质量控制措施 （1 1）为保证在含地下水地层中应用为保证在含地下水地层中应用PCCPCC桩的质量，保证在成桩过程桩的质量，保证在成桩过程中地中地 下水、流沙、淤

39、泥不自桩靴进入管腔，下水、流沙、淤泥不自桩靴进入管腔，浇筑采用二步法工艺浇筑采用二步法工艺，即在成桩管下到地下水以上即进行第一次浇筑，将桩靴完全封闭，以即在成桩管下到地下水以上即进行第一次浇筑，将桩靴完全封闭，以阻止地下水、淤泥等进入桩管，然后继续下到设计深度后进行第二次阻止地下水、淤泥等进入桩管，然后继续下到设计深度后进行第二次浇筑成桩。浇筑成桩。 （2 2）当桩距较小时，为减少相邻桩在成桩过程中互相影响，）当桩距较小时，为减少相邻桩在成桩过程中互相影响，施工顺施工顺序可采用隔孔隔排施工工序序可采用隔孔隔排施工工序。 （3 3）如遇到较硬夹层，可利用专门设计的成模润滑造浆器在成桩过）如遇到较

40、硬夹层，可利用专门设计的成模润滑造浆器在成桩过程中程中注入泥浆注入泥浆。 （4 4）沉管内外管之间的间距应严格保证，在内外管间距调整适当并）沉管内外管之间的间距应严格保证，在内外管间距调整适当并锁定后方可起吊装配。锁定后方可起吊装配。 （5 5）混凝土应以细石料为主，可以）混凝土应以细石料为主，可以适当掺入减水剂适当掺入减水剂，以利于腔体中，以利于腔体中混凝土流动性较好。混凝土流动性较好。33-49施工质量控制措施施工质量控制措施 （6 6）在遇到砂性土层时，应按规范要求和试桩结果）在遇到砂性土层时，应按规范要求和试桩结果调整拔管的调整拔管的速度速度。 （7 7）当气温低于）当气温低于00浇筑

41、混凝土时，应浇筑混凝土时，应采取保温措施采取保温措施。浇筑时，。浇筑时，混凝土的入孔温度不得低于混凝土的入孔温度不得低于55。在桩顶混凝土未达到设计强度。在桩顶混凝土未达到设计强度5050以前不得受冻。当气温高于以前不得受冻。当气温高于3030时，应根据具体情况对混凝土采时，应根据具体情况对混凝土采取缓凝措施。取缓凝措施。 （8 8）浇筑后的桩顶应高出设计标高至少）浇筑后的桩顶应高出设计标高至少50cm50cm，并予保护，浮浆，并予保护，浮浆层应凿除。层应凿除。 （9 9）PCCPCC桩的桩的实际浇筑混凝土量不得小于理论计算体积实际浇筑混凝土量不得小于理论计算体积。132-50PCC桩典型应用

42、实例132-51汇报主要内容 现浇混凝土大直径管桩技术应用现浇混凝土大直径管桩技术应用 现浇现浇X X形混凝土桩技术应用形混凝土桩技术应用 真空堆载联合预压真空堆载联合预压技术应用技术应用 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 ZL 200710020306.3）现浇现浇X形桩技术简介形桩技术简介132-52同等承载力条件下，现浇同等承载力条件下，现浇X形桩节省混凝土用量形桩节省混凝

43、土用量50以以上。上。同等横截面积，即同等混凝同等横截面积，即同等混凝土用量条件下，现浇土用量条件下，现浇X形桩形桩可提高承载力可提高承载力50以上。以上。现浇现浇X形桩技术简介形桩技术简介132-53工程概况工程概况 南京长江第四大桥接线工程是南京市绕越高速公路重要组成部分，起点为与宁通高速公路相交的横梁互通，跨越长江后与国道312相交于栖霞互通，终与沪宁高速相交的麒麟枢纽。路线全长29.012km，长江大桥长5.409km，南北接线工程总长23.603km 。132-54南京四桥北接线工程软土分布南京四桥北接线工程软土分布 20m工程概况工程概况132-55南京四桥南接线工程软土分布南京四

44、桥南接线工程软土分布 12m研究背景和意义研究背景和意义132-56现浇现浇X形混凝土桩的施工工艺形混凝土桩的施工工艺现场施工照片现场施工照片设备就位桩模沉入地基 灌注填充料 拔出桩模成桩132-57现浇现浇X形混凝土桩的施工工艺形混凝土桩的施工工艺质量检验标准质量检验标准项序检查项目允许偏差或允许值检查方法主控项目1桩长+300mm测X形钢模长度，查施工记录2填充料充盈系数1.0 1.25检查每根桩的实际灌注量3桩体质量检验设计要求开挖不少于3根、低应变检测不少于10%4填充料强度设计要求试块报告或切割取样送检5承载力设计要求载荷试验一般项目1桩位200mm开挖后量桩中心2垂直度1%测X形钢

45、模垂直度3桩顶标高-50mm +30需扣除桩顶浮浆层及劣质桩体4拔管速度软弱土层0.6-0.8m/min测量机头上升距离和时间132-58设计计算方法设计计算方法 ba截面设计计算截面设计计算bbbau42sin2222sin4sin222222222222babababbaAps周长：周长：面积：面积：132-59设计计算方法设计计算方法 承载力计算承载力计算单桩：单桩：复合地基：复合地基：pspkP1ksukAqlquQniiiX1aspkXXskpsRfmmfA132-60设计计算方法设计计算方法 沉降计算沉降计算加固区沉降：加固区沉降：工后沉降：工后沉降：111s0s1s1iiiini

46、iazazEpss122224212242)()(exp)exp(121)()exp(12mvvvmvvTtTtCHMHtCMMtCHTtHtCMMtCHTtU荷载复合地基加固区S12S加固区下卧层hz132-61横梁互横梁互通通新禹河大新禹河大桥桥北接线段（K3+229K3+254）北接线现浇北接线现浇X形桩加固设计形桩加固设计132-62K3+106.4K3+254段分布有较深的淤泥质粘土层，层厚约815米，埋深13 20.9米。北接线段地质情况（K3+229K3+254）北接线现浇北接线现浇X形桩加固设计形桩加固设计132-63 设计方案为设计方案为:采用现浇X形混凝土桩进行处理，用于一

47、般路段和桥头的过渡，减小不均匀沉降，K3+229K3+241.5段采用长12 m的现浇X形混凝土桩， 桩间距2.2 m；K3+241.5K3+254段采用长18 m的现浇X形混凝土桩，桩间距2.2 m。北接线段设计方案（K3+229K3+254）北接线现浇北接线现浇X形桩加固设计形桩加固设计路床路堤填料现浇X形桩原地面整平高程现浇X形桩处理纵断面示意图道路中心线现浇X形桩处理平面示意图132-64技术内容优化路段桩长(m)桩距(m)布桩方式根数(根)总长(m)总沉降(cm)工后沉降(cm)K3+229K3+241.5PTC桩243.5正方形5212605.121.42X形桩122.2正方形13

48、1157226.512.8K3+241.5K3+254PTC桩243.5正方形5312605.121.42X形桩182.2正方形131235823.69.2合计PTC桩1052520X形桩2623930北接线段的设计计算（K3+229K3+254）表3-7 K3+229K3+254段现浇X形混凝土桩设计方案北接线现浇北接线现浇X形桩加固设计形桩加固设计132-65北接线段（K9+764K9+888.3）龙袍互通龙袍互通滁河特大桥滁河特大桥北接线现浇北接线现浇X形桩加固设计形桩加固设计132-66 设计方案设计方案：K9+764K9+794.3段，采用现浇X形混凝土桩复合地基进行 处理，桩长20

49、 m、桩间距为1.8 m；K9+794.3K9+818.3段，桩长1618 m、桩间距为2.0 m； K9+818.3K9+848.3段，桩长14 m、桩间距为2.2 m；K9+848.3K9+888.3段，桩长12 m、桩间距为2.2 m。北接线段设计方案（K9+764K9+888.3）北接线现浇北接线现浇X形桩加固设计形桩加固设计路线中心线X形桩原地面整平高程横断面路线中心线涵洞中心线132-67技术内容技术内容优化路段优化路段桩长桩长(m)桩距桩距(m)布桩布桩方式方式根数根数总长总长(m)总沉降总沉降(cm)工后沉工后沉降降(cm)K9+764K9+794.3PTC桩桩242.2正方形

50、正方形38692645.72.5X形桩形桩201.8梅花形梅花形5761152032.713.8K9+794.3 K9+804.3湿喷桩湿喷桩151.3梅花形梅花形441661549.221.4X形桩形桩182.0梅花形梅花形186334833.014.8K9+804.3 K9+808.3湿喷桩湿喷桩151.1梅花形梅花形228342047.919.1X形桩形桩172.0梅花形梅花形69117231.115.9K9+808.3 K9+818.3湿喷桩湿喷桩151.3梅花形梅花形432648048.721.4X形桩形桩162.0梅花形梅花形182291234.516.8K9+818.3 K9+8

51、48.3湿喷桩湿喷桩101.5梅花形梅花形851851051.424.5X形桩形桩142.2梅花形梅花形396554443.219.2K9+848.3 K9+888.3湿喷桩湿喷桩101.5梅花形梅花形851851051.424.5X形桩形桩122.2梅花形梅花形527633144.620.8合计合计原方案原方案318942799新方案新方案193630827北接线段的设计计算（ K9+764K9+888.3 ）表3-8 K9+764K9+888.3段设计方案北接线现浇北接线现浇X形桩加固设计形桩加固设计132-68南接线段（NK308+880NK309+080）四桥主四桥主线线国道国道312

52、六合六合沪宁沪宁高速高速南京南京镇江镇江南接线现浇南接线现浇X形桩加固设计形桩加固设计132-69 南接线NK308+880NK309+080段为公路拼宽段公路拼宽段，路基分布有2层软土，层厚1012.5米，深度为1217.5米，压缩性高，强度低，土质较差。原设计方案为湿喷桩处理方案，湿喷桩属于柔性桩，施工时需保证水泥浆液与土层混合均匀，因此施工过程控制需要非常严格，且施工后质量检测费用较高。南接线段的地质情况（NK308+880NK309+080）南接线现浇南接线现浇X形桩加固设计形桩加固设计132-70设计方案为设计方案为：NK308+880NK308+935段，采用现浇X形混凝土桩复合地

53、基进行处理，桩长10米，桩间距为2.1米； NK308+935 NK309+063段，桩长12.5 13.5米，桩间距为1.82.0米； NK309+063 NK309+080段，桩长10米，桩间距为2.1米。南接线段的设计方案（NK308+880NK309+080）南接线现浇南接线现浇X形桩加固设计形桩加固设计132-71技术内容优化路段桩长(m)桩距(m)布桩方式根数(根)总长(m)总沉降(cm)工后沉降(cm)NK308+880NK308+935湿喷桩101.5梅花形29429407.33.1X形桩102.2梅花形13613606.02.8NK308+935NK308+950湿喷桩131

54、.4梅花形8410927.13.1X形桩132.0梅花形415336.22.1NK308+950NK308+958湿喷桩12.51.2梅花形648006.82.9X形桩12.52.0梅花形243006.52.1NK308+958NK308+973湿喷桩131.4梅花形8410926.72.9X形桩132.0梅花形415336.22.1NK308+973NK309+030湿喷桩131.5梅花形30841586.72.9X形桩132.0梅花形17422627.92.5NK309+030NK309+063湿喷桩101.5梅花形12512506.72.9X形桩122.0梅花形718528.52.6NK

55、309+063NK309+080湿喷桩101.5梅花形656506.72.9X形桩102.2梅花形303006.02.2合计湿喷桩102411982X形桩5176140南接线段的设计计算（NK308+880NK309+080）表3-6 南接线NK308+880NK309+080段的设计方案南接线现浇南接线现浇X形桩加固设计形桩加固设计132-72现场监测现场监测 本次试验观测的项目有：普通断面监测内容为表面沉降；全断面监测内容包括表面沉降、深层沉降、深层水平位移、桩土应力比、孔隙水压力和桩身轴力等；挤土效应监测内容包括土压力、孔隙水压力、深层水平位移和表面位移等。断面监测需要使用以下一些监测仪

56、器，具体如下表所示：编号编号观测项目观测项目传感器或观测材料传感器或观测材料观测仪器观测仪器1表面沉降表面沉降沉降板沉降板水准仪水准仪2深层沉降深层沉降CJH88分列磁环沉降管分列磁环沉降管分层沉降仪分层沉降仪3深层水平位移深层水平位移高精度高精度PVC测斜管测斜管测斜仪测斜仪4桩土应力比（土压力）桩土应力比（土压力）钢弦式土压力计钢弦式土压力计频率接收仪频率接收仪5孔隙水压力（沿深度变化）孔隙水压力（沿深度变化）钢弦式孔隙水压力计钢弦式孔隙水压力计频率接收仪频率接收仪6桩身轴力桩身轴力钢筋应力计钢筋应力计频率接收仪频率接收仪表6-1 监测仪器设备表132-73监测仪器布置监测仪器布置土压力分

57、层沉降水平位移孔压表面沉降平面图平面图剖面图剖面图132-74监测结果分析监测结果分析图6-10 K9+780断面的表面沉降过程线图6-11 K9+830断面的表面沉降过程线路堤填筑初期桩顶和桩间土的沉降均较小，沉降发生的速率较慢，尤其是桩顶几乎不发生沉降，说明此时荷载主要由桩间土承担；当路堤填筑高度逐渐增大时，桩顶和桩间土沉降速率均有增大的趋势，但桩间土的沉降速率要大于桩顶的沉降速率，路堤荷载在桩顶和桩间土上进行着调整。由于路堤中心附加应力大于路堤边缘，因此路堤中心的沉降量明显大于路堤两侧。在路堤填筑结束后，沉降逐渐趋于稳定。表面沉降132-75分层沉降图6-12 K9+780断面的分层沉降

58、过程线图6-13 K9+830断面的分层沉降过程线从几个断面的分层沉降实测值随路堤荷载及时间的变化关系可以看出，各磁环的沉降过程线跟地表沉降过程线较相似，随着填土高度增加而增大；最大沉降发生于顶层的磁环，沉降量随着磁环埋设深度的增加逐渐减小，靠近桩底处磁环的沉降量和桩顶沉降量之间有着一定的对应关系，桩深范围内的土层压缩量主要发生于桩深范围的中上部。监测结果分析监测结果分析132-76水平位移 K9+780断面的深层水平位移K9+830断面的深层水平位移监测结果分析监测结果分析现浇X形桩加固区的最大水平位移均小于20mm，这对于较差的地质条件及近5.0m左右的路堤填筑高度而言很小，而且水平位移曲

59、线不存在突变点，说明现浇X形桩由于其抗弯刚度较大所形成的复合地基可较好地限制路基的侧向变形，路基较稳定；现浇X形桩复合地基软基处理方法跟常规方法相比路堤稳定性得到较大提高。132-77孔隙水压力K9+780断面的孔隙水压力 K9+830断面的孔隙水压力随着填土荷载的增加，路基内部的孔隙水压力逐渐增大，但增大的幅度较小，孔压变化幅值随深度的增加而减小。地基孔压反应不明显的主要原因主要是因为在隔栅和垫层作用下，路堤填筑的荷载有很大一部分由桩体所承担，在分层填筑的方式下路堤荷载在桩土之间调整分摊的过程中地基中前期填土引起的超孔隙水压力已逐步消散。监测结果分析监测结果分析132-78土压力K9+780

60、断面的土压力 K9+780断面的土压力各断面变化规律均较相似，可以看出随着路堤荷载的增加，桩间土的应力均相应提高。当填土结束后，桩和土的应力变化较小，表明在路堤荷载作用下，桩和桩间土之间的荷载分配基本达到平衡。由于土拱效应和加筋垫层的调节作用，路堤荷载向桩顶集中，桩承担大部分荷载，因此桩顶应力比土体应力大得多。图中结果表明，路堤填土结束后，桩间土平均应力约4565kPa，桩顶平均应力约8001000kPa。监测结果分析监测结果分析132-79桩土应力比断面的桩土应力比桩土应力比随填土荷载的变化表现出与土压力相似的规律，在填土结束后，桩土应力比逐渐趋于稳定，其值在1323之间，表现出明显的刚性桩