控制工后沉降地基处理技术的发展

控制工后沉降地基处理技术的发展赵维炳南京水利科学研究院

水利部交通部电力工业部报告内容控制工后沉降新一代地基处理技术的发展软土特性和竖井固结理论研究超软路基排水预压固结法试验研究CFG桩复合地基加固高速公路深厚软基技术研究排水固结加固软基新型排水材料应用研究预制预应力管桩复合地基加固深厚软基技术研究砼芯砂石桩复合地基加固深厚软基技术研究SMW工法的设计理论与计算方法研究NHRI第一部分控制工后沉降

新一代地基处理技术的发展

1.1前言1.2工后沉降的概念及分类1.3按控制工后沉降进行设计及带来的影响1.4排水固结加固按控制工后沉降设计1.5柔性桩复合地基加固按控制工后沉降设计存在的问题1.6结语NHRI1.1前言

工程实践中，人们认识到建筑工程仅仅保证稳定性和安全还不够，对变形的要求不断提高；按照稳定性要求进行工程设计时设计位移也远小于地基达到极限平衡状态对应的极限位移，有时地基的允许承载力直接根据允许位移来确定；因此，工程实践提出了设计以位移（多数情况下是工后位移）作为控制目标的新要求，它隐含了稳定性的要求。虽然目前已有控制工后沉降和沉降速率的设计标准，但实际设计中执行不严且计算粗糙，误差较大，亟待解决的问题很多。NHRI1.2工后沉降的概念及分类

工后沉降指建筑物竣工至大修或报废止一段时间内发生的沉降。它直接关系到建筑物的使用效果和安全，而再以后和施工期的沉降并不对上部结构产生危害，因此工程设计以工后沉降作为控制目标是合理的。工后沉降Sh按其产生的原因可划分为加固体工后主固结压缩量Sgh，下卧层工后主固结压缩量Sxh、加固体和下卧层工后次固结压缩量Sch三部分，即：

而每一部分工后压缩量又可写成对应的总压缩量S*与变形比增量V*=V*x-V*j之乘积。*表示以上三部分中的一种，x表示大修或报废时，j表示竣工时。因此工后沉降又可表示为：NHRI1.3按控制工后沉降进行设计

带来的影响

控制工后沉降进行设计将带来许多重要的变化，主要包括：设计方法的变化。变形和固结计算方法的进步。计算范围扩大。处理深度加大。加固新型施工机械和施工工艺的发展。测试技术和工程质量检验技术的发展。NHRI1.4排水固结加固

按控制工后沉降设计

为便于对问题有清晰的认识，先讨论两个实例。例1京珠高速公路广珠东线堆载预压试验段软土厚度40m以上，长353.43m，地基分层见下表，设计路堤高度为3.85m，实际填土高度5.18m(超载1.33m)。袋装砂井梅花形布置，间距1.5m，直径7.0cm，长度15.0m，砂垫层厚度70cm，内铺两层土工布。层号土质名称厚度（m）含水率（%）孔隙比塑性指数（%）压缩系数（MPa-1）固结系数(103cm2/s）1耕植土0.7~1.2

2淤泥8.4~16.068.31.8020.41.860.873淤泥夹细砂3.4~6.430.80.768.70.444.234淤泥质粘土未穿透53.21.3716.61.0724.65堆载预压试验路段地基分层情况NHRI计算最终沉降量施工期18个月结束时竣工15年后推论：①下卧层和次固结工后压缩量是造成工后沉降过大的主要原因；②在软土地基深厚的情况下，地面下15m软土层的压缩量在地基最终总沉降中是主要的。NHRI

例2北京~珠海高速公路广珠东线软基真空联合堆载预压试验路段长255m，地基分层见表4-2，设计路堤填筑高度在4.8m。实际真空压力80kPa，填土5.0m。砂垫层厚70cm，袋装砂井梅花形布置，间距1.5m，直径7.0cm，长度20.0m。真空联合堆载预压试验路段地基分层情况NHRI施工期12个月结束时竣工15年后真空预压除可缩短工期外，还能有效减小下卧层工后主固结沉降和次固结沉降。NHRI控制工后后沉降设设计排水水固结可可按以下下步骤进进行：①用分层总总和法计计算各土土层最终终压缩量量。②初定加固固深度和和间距等等，分别别用巴隆隆公式和和太沙基基公式等等，计算算施工期期和大修修期加固固深度内内和下卧卧层固结结度；按按次固结结理论计计算次固固结变形形比。③计算地基基工后沉沉降。④校核工后后沉降是是否在规规定的值值以内，，超出时时加大加加固深度度重新设设计。⑤验算地基基的稳定定性。NHRI1.5柔柔性桩桩复合地地基加固固按按控制工工后沉降降设计存存在的问问题对于柔性性桩复合合地基，，按控制制工后沉沉降设计计的方法法与排水水固结方方法中类类似，但但以下问问题亟待待研究解解决：①对加固体体研究的的重点应应转移。。过去：加固体（（如水泥泥土）的的力学等等方面的的性质及及加固体体压缩量量的计算算；按控制工工后沉降降设计：：重点研究究解决地地面荷载载随深度度的应力力扩散和和加固体体底部部的附加加应力计计算问题题。只有有解决了了这个问问题后，，才能解解决下卧卧层压缩缩量的计计算问题题。②加固体与与下卧层层的固结结度计算算理论和和方法。。③必须开发发和应用用加固深深度能达达到25m左右的新新的复合合地基处处理方法法。NHRI1.6结结论论通过以上上讨论，，我们可可以得到到以下结结论：(1)地基处理理以控制制工后沉沉降为目目标是发发展的必必然，一一些新的的地基处处理技术术将得到到开发应应用，真真空联合合堆载法法和CFG桩复合地地基法等等现有方方法也将将因其在在工后沉沉降小等等特点而而得到广广泛应用用。（2）地基处处理以控控制工后后沉降为为目标将将带来科科研、设设计、施施工及监监测等方方面许多多重要变变化。(3))对深厚软软土地基基，下卧卧层主固固结和整整个地基基次固结结工后压压缩量在在地基工工后沉降降中占很很大比例例。应加加强对下下卧层主主固结和和整个地地基次固固结的最最终压缩缩量及变变形比随随时间变变化的计计算理论论和方法法的研究究。(4)为保证地地基稳定定性和控控制总沉沉降，目目前对软软土地基基进行处处理时加加固深度度一般定定为10~15m，在软土土较厚情情况下加加固深度度不够，，导致下下卧层工工后压缩缩量和地地基工后后沉降过过大，因因此加固固深度必必须加大大。NHRI第二部分分

软土土特性和和竖井固固结理论论研究真空压力力卸载软软土地基基变形规规律考虑软土土卸载再再加载特特性、流流变性等等改进软软土本构构模型竖井未打打穿、粘粘弹性、、成层地地基固结结理论非线性流流变结构构性软粘粘土弹塑塑性固结结理论NHRI2.1真真空压压力卸载载软土地地基变形形规律研究目的的：软土在球球应力卸卸载情况况下变形形的影响响因素、、变形规规律和变变形计算算模式，，改进软软土本构构关系模模型和沉沉降计算算理论。。⑴真空压压力卸载载的物理理本质－－土体有效效球应力力卸载⑵卸载变变形计算算的基本本理论土体复杂杂性三相散粒粒体；剪剪胀性；；压硬性性；NHRI球应力卸卸载应力－应应变结论论NHRI⑶现有真真空卸载载回弹模模量的计计算方法法NHRI结论NHRI⑷软土真真空卸载载变形规规律的试试验研究究试验类型型常规单向向压缩试试验等向压缩缩试验不同应力力路径、、应力状状态的压压缩回弹弹试验NHRI常规单向向压缩试试验结果果NHRI等向压缩缩试验结结果NHRI典型试验验曲线NHRI不同应力力路径应应力状态态压缩回回弹试验验a.试试验仪器器南京水科科院土工工所CKC三三轴仪NHRIb.考考虑土体体不等向向性的等等向压缩缩和膨胀胀试验－－模拟拟天然地地基的K0应力状态态NHRI在球形压压力卸除除时有明明显的体体积回弹弹，但轴轴向应变变减小却却很小；；如果只按按线弹性性理论来来计算真真空卸除除的沉降降回弹量量是偏大大的。NHRIc.考考虑不等等向性的的等向压压缩和不不同剪应应力水平平条件下下的等向膨胀胀试验－－模拟拟真空和和真空联联合堆载载预压加加固软基基时的真真空卸载载在球形压压力卸载载段，体体积应变变减小的的同时轴轴向应变变反而继继续增大大，验证证工程现现象，即即在卸除除真空压压力时地地面沉降降继续发发展。真空卸载载过程中中，随着着卸载时时剪应力力水平的的提高，，地面沉沉降将继继续增大大，而这这种现象象只可能能在真空空联合堆堆载预压压中出现现。NHRINHRI试验研究究综合结结论NHRI2.2考虑软土土卸载再再加载特特性、流流变性等等改进软土本构构模型1.建立立卸载阶阶段的应应力－应应变关系系；2.建立立再加载载阶段的的应力－－应变关关系；3.考虑虑土体流流变性；；4.考虑虑土体损损伤；建立改进进的软土土本构模模型及有有限元计计算方法法NHRI⑴建立竖竖井未打打穿软土土地基下下卧层的的近似计计算方法法。⑵将现有有竖井地地基固结结理论推推广到竖竖井打设设区和下下卧层均均为多层的情情况，给给出固结结解答，，并编制制应用程程序，供供工程应应用。⑶竖井打打设区固固结速度度明显快快于下卧卧层。⑷考虑土土体粘滞滞性影响响时，下下卧层平平均固结结度均比比线弹性性情况下有所所降低，，下卧层层下降幅幅度则更更大。⑸下卧层层尚未完完成的主主固结沉沉降和整整个土体体的次固固结沉降降是引起工后后沉降的的主要原原因，设设计时应应引起足足够重视视。2.3竖竖井未未打穿、、粘弹性性、成层层地基固固结理论论NHRI2.4非非线性性流变结结构性软软粘土弹弹塑性固固结理论论研究意义义－－土结构性性和流变变性对固固结有重重要影响响；土应应力－应应变曲线线、孔隙隙水压力力－应变变曲线、、固结压压缩曲线线和强度度包线等等都与土土结构性性有显著著关系。。对Yin&Graham时间间线模型型进行修修正，用用修正后后的模型型建立一一维固结结方程，，并给出出成层地地基一维维弹粘塑塑性固结结问题半半解析解解，得出出地基平平均固结结度计算算表达式式：研究成果果NHRI根据Yin&Graham时时间线模模型，建建立非线线性流变变和结构构性软土土一维弹弹粘塑性性固结模模型，通通过建立立合理假假设推导导考虑土土结构屈屈服应力力的屈服服准则，，新建模模型考虑虑结构屈屈服应力力应变率率效应、、固结引引起屈服服压力增增加和连连续或多多级加载载条件有有效应力力、应变变和应变变速率变变化等。。根据Schertmann和和Nagaraj等人人实验成成果，建建立结构构性软性性土三段段式压缩缩曲线。。利用改改模型选选择合理理结构屈屈服应力力及压缩缩性指标标，提出出扰动及及结构性性影响软软粘土及及砂井地地基固结结度计算算方法。。NHRI第三部分分

超软软路基排排水预压压固结法法试验研研究研究内容容：①深厚高高含水量量软基中中有效减减少真空空压力沿沿深度传传递损失失和提高高深层加加固效果果的竖向向排水技技术；②真空联联合堆载载预压法法减少工工后沉降降加固机机理；③真空联联合堆载载预压加加固深厚厚软基的的荷载传传递和工工后沉降降变化规规律；④真空联联合堆载载预压加加固深厚厚软基下下卧层固固结度计计算方法法和工后后沉降设设计计算算方法。。NHRI依托工程程及设计计方案：：NHRI3.1不不同同竖向排排水体真真空度传传递规律律、地基基变形规律律和加固固效果⑴不同竖竖向排水水体真空度沿沿深度衰减实测测曲线NHRINHRI⑵不同竖竖向排水水体地表表沉降实实测曲线线NHRI⑶不同竖竖向排水水体地基基深层沉沉降实测测曲线NHRI⑷不同竖竖向排水水体地基基侧向位位移实测测曲线NHRI真空度从从膜下到到竖向排排水通道道的传递递过程中中会逐渐渐衰减，，其衰减减程度与竖向向排水体体类型和和材质、、竖向排排水通道道与上部部砂垫层层的联结结方式以以及打设质量量有关。。袋装砂井井中插设设一定长长度小直直径软管管可将真真空度有有效传递递至地基基深处，这种种方案对对于减少少真空度度的传递递损失，，提高地地基深层层的真空空压力具具明显的功效效。C型排水水板和150mm宽塑塑料排水水板本身身的结构构和材质质优于普普通B型型排水板，通水水性能较较强，地地基深层层板内真真空度衰衰减较小小，宜在在深厚软软基加固固中推广使用。。竖向排水水通道不不同，真真空压力力的深层层传递损损失不同同，从而而地基深深层竖向位移移和侧向向位移规规律不同同，软基基的加固固效果也也就不同同。150mm宽塑料料排水板在有有效消除除地基沉沉降，提提高软基基深层加加固效果果，减少少地基工工后沉降降方面要明显显优于其其它竖向向排水体体。⑸研究结结论NHRI3.2真真空联联合堆载载预压工工后沉降降规律研研究－－京珠珠高速广广珠东线线的试验验研究NHRINHRI1.排排水预压压法减少少工后沉沉降机理理⑴从土体体单元压压缩方面面进行解解释；⑵从地基基沉降方方面的解解释。2.原原有设计计计算方方法：分分成总和和法缺点3.3控控制工工后沉降降实用设设计计算算方法研研究NHRI3.改改进进后考考虑的的因素素⑴考虑虑土体体的非非线性性，采采用双双线性性模型型，考考虑土土体结结构性性损伤伤；⑵考虑虑压缩缩特性性及平平均固固结度度沿深深度变变化的的影响响；⑶考虑虑施工工过程程的影影响；；⑷考虑虑真空空预压压和堆堆载两两种不不同预预压方方式的的影响响；；4.改改进进的工工后沉沉降计计算方方法①选择择计算算剖面面；②②地基基土分分层；；③确确定荷荷载施施加方方式及及预估估补方方高度度；④计算算预压压作用用下各各土层层的有有效应应力增增量及及最终终荷载载作用用下的的有效效应力力增量量；⑤各级级荷载载作用用下各各土层层的平平均固固结度度计算算；⑥计算算t时时刻的的沉降降量和和工后后沉降降量；；NHRI5.根根据据实测测沉降降推求求工后后沉降降的方方法基于成成层竖竖井地地基固固结理理论的的工后后沉降降预测测方法法NHRI简化工工后沉沉降预预测方方法NHRINHRI第四部部分CFG桩复复合地地基加加固固高速速公路路深厚厚软基基技术术研究究NHRI研究内内容：：①深厚厚高含含水量量软基基中CFG桩成成桩施施工技技术及及加固固效果果验证证；②CFG桩桩复合合地基基减少少工后后沉降降加固固机理理；③CFG桩桩复合合地基基荷载载传递递规律律和工工后沉沉降变变化规规律；；④CFG桩桩复合合地基基固结结理论论和工工后沉沉降设设计实实用计计算方方法。。依托工工程及及设计计参数数：江苏省省淮盐盐高速速公路路淮安安段四四标K28+983.8～K29+044.04，，紧邻邻永兴兴特大大桥西西桥头头；CFG桩桩桩径0.50m，三三角形形布置置，桩桩长17m，进进入下下卧层层约1m；；顶部部铺设设40～50cm厚厚褥垫垫层。。NHRI4.1CFG桩加加固深深厚软软基成成桩技技术与与工艺艺控制参参数水泥：：砂子子：碎碎石：：粉煤煤灰：：水＝1：：2.566：：4.799：：0.176：：0.76混合料料搅拌拌时间间：不小于于1min拔管速速度：：1.2~1.5m/min打桩顺顺序：：隔桩桩跳打打成桩质质量良良好NHRI4.2CFG桩复复合地地基变变形、、孔压压、桩桩土应应力分分布、、承承载载力特特性研研究以以及加加固效效果⑴地表表沉降降实测测曲线线地基沉沉降稳稳定后后沉降降量在在10.0cm左右右。采用CFG桩复复合地地基法法加固固桥头头软基基能有有效减减少路路基沉沉降，，以达达到避避免桥桥头跳跳车现现象的的目的的。NHRI⑵地基基深层层沉降降实测测曲线线在CFG桩桩长范范围内内地基基土沉沉降变变化较较为平平缓，，说明明CFG桩桩能充充分发发挥全全桩长长范围围内的的摩阻阻力，，增大大了荷荷载的的传递递深度度，能能有效效减少少、消消除地地基的的深层层沉降降，地地基深深层加加固效效果较较好。。开始时时加固固区沉沉降量量要明明显大大于下下卧层层的沉沉降量量，随随着荷荷载的的增加加和时时间的的延长长，下下卧层层的沉沉降量量在总总沉降降量中中的比比率越越来越越高，，最终终总的的沉降降量以以下卧卧层的的沉降降量为为主，，说明明采用用CFG桩桩处理理软基基能有有效减减少、、消除除加固固区软软土沉沉降量量。NHRI⑶复合合地基基载荷荷试验验曲线线（有有/无无垫层层情况况下））复合地地基承承载力力特征征值在在144kPa180kPa之之间，，满足足上覆覆荷载载对地地基的的要求求。褥垫层层在CFG桩复复合地地基中中作用用明显显，对对比两两次静静载试试验结结果，，铺设设褥垫垫层之之后复复合地地基承承载力力分别别提高高了20%（1.8m间间距））和38%（1.5m间间距））。NHRI⑷复合合地基基超静静孔压压消散散曲线线地基土土的孔孔隙水水压力力随荷荷载而而变化化，荷荷载施施加过过程中中孔压压的变变化与与荷载载相关关，停停荷阶阶段孔孔压逐逐步消消散NHRI通过改改变桩桩长和和间距距进行行CFG桩桩复合合地基基室内内模型型槽试试验，，研究究荷载载沿桩桩长传传递规规律、、成桩桩过程程中由由于外外因造造成土土性变变化规规律，，进一一步明明确了了CFG桩的工工作机机理与与特性性。4.3室室内模模型试试验研研究研究目目的：：NHRI⑴室内内模型型平面面布置置NHRI⑵测量量装置置NHRI⑶试验验结果果图表表NHRINHRI⑷研究究结论论NHRI4.4CFG桩复复合地地基数数值计计算方方法NHRI4.5深深厚软软基中中CFG桩桩复合合地基基荷载载传递递和变变形规规律⑴复合合地基基竖向向附加加应力力分布布NHRI⑵桩身身竖向向附加加应力力分布布⑶桩间间土竖竖向附附加应应力分分布NHRI⑷复合合地基基沉降降规律律加固区区中心心沉降降最大大，在在加固固区内内侧沉沉降相相对来来说较较小，，离加加固区区10m处处土体体甚至至出现现了隆隆起；；在有有CFG桩桩的部部位，，其顶顶面沉沉降量量小于于同高高度土土体的的沉降降量，，而桩桩底部部沉降降量则则大于于同高高度土土体的的沉降降量。。反映映了CFG桩的的向上上刺入入和向向下刺刺入作作用；；加固固层的的沉降降很小小。而而在加加固区区中心心区域域，下下卧层层的沉沉降则则较大大，可可见CFG桩复复合地地基的的沉降降主要要是由由于下下卧层层的沉沉降所所引起起。NHRI⑸复合合地基基水平平位移移规律律总的水水平位位移较较小，，不超超过2cm。加加固区区及其其影响响区域域10m以以上土土层均均产生生向路路基中中心的的水平平位移移，在在10m以以下则则产生生向加加固区区外侧侧的水水平位位移。。深层层土体体受到到较大大的竖竖向压压缩，，产生生向外外层的的挤出出变形形。其其特征征与天天然地地基有有较大大差异异。未未经处处理的的地基基在堆堆载后后往往往会产产生向向外层层的挤挤出变变形，，土层层埋深深越浅浅，水水平位位移越越大，，不利利于整整个地地基的的稳定定。经经过CFG桩加加固的的软土土地基基，其其水平平位移移分布布规律律与真真空堆堆载联联合预预压作作用下下的水水平位位移有有点近近似，，有利利于复复合地地基的的稳定定。NHRI计算表表明，，CFG桩桩沉管管产生生的超超静孔孔压随随着径径向距距离的的增大大呈对对数衰衰减，，其影影响范范围约约为3.5倍桩桩径。。4.6基基于圆圆孔扩扩张理理论的的CFG桩桩成桩桩效应应分析析⑴沉桩桩引起起的超超静孔孔压分分布规规律NHRI采用振振动沉沉管法法施工工CFG桩桩（桩桩长17m/桩桩径0.5m/间距距1.8m），，桩间间土挤挤密系系数达达0.49，说说明沉沉桩过过程挤挤密效效应明明显⑵沉桩桩挤密密效应应计算算分析析NHRI4.7CFG桩桩桩体初初凝前前后桩桩间土土固结结分析析⑴定解解方程程NHRI⑵求解解条件件⑶求解解方法法及解解析解解NHRINHRI⑷固结结特性性曲线线NHRI4.8CFG桩复复合地地基固固结理理论研研究目前，，对CFG桩复复合地地基固固结过过程的的理论论及计计算研研究甚甚少，，可以以说几几乎没没有这这方面面的研研究。。用CFG桩桩复合合地基基加固固高速速公路路软基基，主主要集集中于于桥头头或构构造物物等行行车重重要路路段，，为达达到有有效消消除桥桥头跳跳车现现象，，确保保行车车安全全，对对软基基工后后沉降降的要要求较较高。。开展CFG桩复合地地基固结理理论的研究究，摸清路路堤施工过过程中复合合地基内超超静孔压的的变化过程程，对于准准确计算其其固结沉降降，预测其其工后沉降降，具有重重要的指导导意义和理理论价值。。研究意义：：NHRI计算模型：：NHRI加荷阶段：：式中：恒荷阶段：：解析解：－－－以路堤逐级级加荷下打打穿软土层层为例NHRI竣工后：工后阶段：：（超静孔孔压的消散散）NHRI固结特性曲曲线：－－－以路堤逐级级加荷下打打穿软土层层为例NHRI4.9控控制工后沉沉降设计计计算方法研研究⑴减少工后后沉降机理理①桩承担较较多荷载，，减小土体体所承受的的荷载，减减小土体的的压缩量；；②通过CFG桩对对土体的挤挤密作用及及对桩周附附近土体的的脱水作用用等，改善善周围土体体的颗粒大大小及其物物理力学性性质指标；；③上部荷荷载通过CFG桩体体传递至相相对承载力力较高、压压缩性较低低的下卧层层，在加固固区土层压压缩量减小小的同时，，下卧层的的压缩量会会相应有所所增加。NHRI⑵工后沉降降计算方法NHRI第五部分排排水固固结加固软软基

新型型排水材料料应用研究究NHRI在砂料紧缺缺昂贵的地地区，探索索性引进新新型排水材材料代替砂砂垫层，以以减少砂石石用量、降降低工程成成本、确保保工程质量量。对塑料盲沟沟、透水软软管等新型型排水材料料工程性质质进行试验验研究；加加固效果的的现场对比比试验研究究；施工技技术与工艺艺研究；加加固机理及及效果的数数值仿真分分析。研究目的和和内容：NHRI⑴将塑料盲沟沟、透水软软管等新型型排水材料料首创性地地应用于高高速公路真真空预压加加固软基工工程，其中中的关键技技术问题将将得以研究究解决，为为该项技术术的推广应应用奠定了了基础。⑵针对砂石原原料缺乏的的地区，将将塑料盲沟沟、透水软软管等新型型排水材料料取代水平平砂垫层，，可降低工工程成本，，方便施工工，具有较较好的经济济效益。⑶研究采用用不同水平平、竖向排排水材料情情况下软基基的变形规规律及加固固效果，完完善排水加加固的设计计方法和计计算理论。。创新点：NHRI依托工程及及设计方案案－－江苏省省连盐高速速公路盐城城响水二标标真空预压压路段NHRI(1)经济性性对比比研究究对塑料料盲沟沟和透透水软软管代代替水水平砂砂垫层层技术术进行行了经经济性性对比比分析析，结结果表表明，，采用用塑料料盲沟沟或透透水软软管代代替普普通砂砂垫层层作为为水平平排水水体，，可节节省工工程造造价5～20元元/m2，经济济效益益十分分明显显，其其中采采用透透水软软管比比塑料料盲沟沟更能能降低低工程程造价价。⑵膜下下真空空度上上升情情况对对比研研究采用塑塑料盲盲沟或或透水水软管管代替替砂垫垫层作作为水水平排排水体体，能能保证证抽真真空后后膜下下真空空度达达到设设计要要求，，说明明塑料料盲沟沟和透透水软软管已已具备备了作作为水水平排排水体体的水水平排排水和和传递递真空空度两两大功功能NHRI⑶消除除地基基沉降降对比比研究究对砂垫垫层、、塑料料盲沟沟及透透水软软管三三种不不同水水平排排水体体路段段地基基沉降降量消消除情情况进进行了了对比比分析析，表表明三三种水水平排排水体体在消消除地地基沉沉降速速率方方面基基本一一致，，采用用透水水软管管或塑塑料盲盲沟代代替砂砂垫层层作为为水平平排水水体具具备及及时消消除地地基沉沉降的的能力力，完完全能能满足足在设设计时时间内内消除除地基基沉降降量的的软基基加固固要求求。NHRI⑷透水水软管管竖向向排水水加固固效果果研究究透水软软管作作为竖竖向排排水体体能有有效消消除地地基沉沉降，，其地地基加加固效效果要要优于于C型型板，，这主主要是是因为为透水水软管管直径径大，，滤膜膜渗透透性好好，通通水能能力强强，真真空预预压过过程中中在压压力差差作用用下孔孔隙水水很容容易进进入透透水软软管被被吸出出，同同时具具有钢钢丝弹弹簧骨骨架结结构，，抗侧侧压能能力强强，插插入地地基深深处后后不易易被地地基土土体侧侧压力力挤压压变形甚甚至出出现缩缩颈现现象，，从而而保证证了预预压过过程中中真空空度能能顺利利沿透透水软软管向向地基基传递递和良良好的的过水水性能能。NHRI⑸新型型排水水材料料加固固效果果检验验加固前前后土土性指指标对对比NHRI加固前前后原原位测测试对对比NHRI⑹新型型排水水材料料真空空预压压数值值计算算研究究a.新新型排排水材材料替替代砂砂垫层层或塑塑料排排水板板，其其加固固机理理是相相同的的，通通过加加速土土体排排水过过程达达到消消除地地基沉沉降和和提高高土体体抗剪剪强度度。b.新新型排排水材材料替替代砂砂垫层层或塑塑料排排水板板，表表现为为排水水边界界条件件的改改变和和排水水体大大小，，渗透透系数数的改改变，，仍然然可以以通过过比奥奥固结结理论论进行行有限限元数数值模模拟。。软式式透水水管替替代砂砂垫层层，膜膜下真真空度度上升升时间间可考考虑为为10天，，塑料料盲沟沟可考考虑为为16天。。软式式透水水管替替代C型塑塑料排排水板板，在在进行行有限限元计计算时时，可可考虑虑井径径为4cm，渗渗透系系数为为1.2××10-4m/s的的透水水材料料。c.理理论分分析表表明软软式透透水管管或塑塑料盲盲沟替替代砂砂垫层层后，，土体体平均均固结结度会会有所所减慢慢，但但若地地基平平均固固结度度达80%时，，仅比比砂垫垫层小小2%，在在工程程上是是可以以接受受的。。利用用软式式透水水管替替代塑塑料排排水板板，固固结速速度有有所提提高。。若地地基平平均固固结度度要求求为80%，则则可提提高10%。NHRI第六部部分预预制预预应力力管桩桩复合合地基基加加固深深厚软软基技技术研研究NHRI研究内内容：：①深厚厚高含含水量量软基基中预预应力力管桩桩加固固效果果验证证；②预应应力管管桩复复合地地基荷荷载传传递规规律和和工后后沉降降变化化规律律；③预应应力管管桩复复合地地基沉沉降设设计实实用计计算方方法。。依托工工程及及设计计参数数：杭州湾湾跨海海大桥桥南岸岸接线线深厚厚软基基处理理试验验段K118+556.5～～K118+623区段段，属属K118+544中桥桥桥头头及锥锥坡路路段；；预应力力管桩桩桩径径0.50m，，三角角形布布置，，间距距3m，桩桩长32m；每每根桩桩顶部部带有有1m×1m×0.3m的独立立承台台；上面面铺设设0.5m厚的的碎石石褥垫垫层。。NHRI6.1预预应力力管桩桩复合合地基基加固固效果果研究究⑴地表表沉降降实测测曲线线地基沉沉降稳稳定后后最大大沉降降量在在4.0cm左左右。。采用预预应力力管桩桩复合合地基基法加加固桥桥头软软基能能有效效减少少路基基沉降降。NHRI(2)孔隙隙水压压力变变化曲曲线NHRI6.2数数值计计算方方法计算模模型将桩等等效为为墙体体；由由于荷荷载较较小，，桩体体视为为理想想弹性性体；；土体采采用Mohr-Coulomb模模型NHRI用模型型对路路堤荷荷载下下管桩桩复合合地基基的受受荷特特性和和沉降降规律律进行行了计计算，，得到到的桩桩土应应力比比、沉沉降量量等和和实测测结果果一致致。而而后讨讨论了了不同同桩长长、不不同桩桩间距距、不不同褥褥垫层层模量量等因因素的的影响响，结论如如下：：褥垫层层模量量的影影响对对管桩桩复合合地基基桩土土应力力比的的影响响最大大，桩桩长改改变对对应力力比的的影响响较小小。桩桩土应应力比比随垫垫层模模量的的增大大而增增大，，且增增加幅幅度较较大；；桩间间距变变大，，桩土土应力力比变变大；；桩长长增加加，应应力比比值增增加。。在不同同桩长长、桩桩间距距、荷荷载水水平下下，管管桩都都能通通长的的发挥挥桩身身的侧侧摩阻阻力。。在管桩桩复合合地基基沉降降的影影响因因素中中，桩桩长的的改变变对地地基沉沉降的的影响响最大大，桩桩长增增加，，沉降降量减减小，，且减减小幅幅度较较大。。垫层层模量量对沉沉降的的影响响较小小，垫垫层模模量增增大，，沉降降量减减小，，但改改变量量很小小。管桩对对于减减小地地基沉沉降量量作用用明显显，特特别是是对于于加固固区而而言，，相对对天然然地基基，压压缩量量可以以减小小85％以以上。。NHRI6.3管管桩复合地地基沉降计计算方法研研究管桩复合地地基变形协协调示意图图桩土应力比比计算公式式加固区复合合模量沉降量计算算：分层总和法法NHRI第七部分砼砼芯砂砂石桩复合合地基加加固深厚软软基技术研研究NHRI砼芯砂石桩桩复合地基基技术简介介：综合排水固固结法对软软土本身加加固效果显显著和预制制混凝土桩桩强度高、、质量容易易控制两者者优势，将将两种处理理方法的优优势充分发发挥、弱点点相互克服服，提出国国内外首创创地基处理理新技术-混凝土芯芯砂石桩复复合地基。。它是采用振振动沉管（（适用于地地基无硬夹夹层、软土土土质一般般软弱）或或者长螺旋旋（适用于于地基有硬硬夹层或软软土土质非非常软弱））方式成孔孔，孔中心心设立预制制直径20cm左右右（或20cm×20cm方方形）的预预制钢筋混混凝土桩即即复合桩体体的芯，四四周灌砂或或碎石屑形形成桩的壳壳。为防止止在上部荷荷载作用下下混凝土桩桩产生向上上的刺入破破坏，成桩桩后可控制制桩顶低于于地面约50cm，，用人工稍稍加修整后后在桩头上上部即可形形成比混凝凝土芯砂石石桩直径稍稍大的圆锥锥形凹槽，，灌入碎石石压实，随随后铺设厚厚约50cm的砂砂石垫层和和1~2层层的土工格格栅，砂石石垫层、土土工格栅和和混凝土芯芯砂石桩一一起构成复复合地基。。NHRI原理：混凝土芯桩桩主要起承承受竖向荷荷载的功能能；桩的砂石壳壳主要起加加大芯桩侧侧壁摩阻力力和竖向排排水作用；；特点①芯桩是是预制的，，质量容易易控制，质质量检测简简单；②混凝土土芯桩承受受主要竖向向荷载，桩桩端进入下下卧硬土层层，全长质质量均匀；；③混凝土芯桩无须养养护，节省省检测前的的养护时间间；④加固深深度深，振振动沉管桩桩长最大可可达25～～30米，，长螺旋成成孔桩长度度最大可达达30～35米；⑤混凝土土芯砂石桩桩强度较高高，直径50cm（（混凝土芯芯桩直径20cm或或20cm×20cm方形））混凝土芯芯砂石桩桩桩身平均强强度约为3~4MPa，是水水泥搅拌桩桩的3～8倍；⑥桩间土土固结速度度快，成桩桩施工扰动动引起的强强度下降能能够迅速得得到恢复，，桩间土挤挤密效果明明显，施工工中相邻桩桩之间相互互影响小；；⑦桩间土土固结速度度快，地面面填土荷载载由桩间土土承受部分分能够迅速速转化成有有效应力，，软土强度度迅速提高高；⑧由于桩桩间土成桩桩时的挤压压密实作用用和承载后后的固结密密实作用而而强度显著著提高，桩桩侧摩