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土工格室—水泥搅拌桩复合地基沉降特性试验研究

陈景榜  
【摘要】:桩—网复合地基结合了垫层水平加筋体与桩基双向增强的优势,具有加固效果良好、施工成本低和工期短等特点,被广泛应用于软土深厚地区的地基处理工程中。目前针对桩—网复合地基垫层加筋材料、不同桩基布置形式及桩帽设置条件下沉降特性试验研究较少。本文采用室内模型试验、数值模拟与现场监测的方法,对土工格室—水泥搅拌桩复合地基的沉降特性进行研究。(1)通过四种加筋材料在不同桩基布置形式与桩顶桩帽设置下的室内模型试验,探究了地基整体沉降、桩土差异沉降、桩土应力比、加筋材料应变与桩体桩身轴力等参数变化规律。试验结果表明:桩—网复合地基整体沉降量与桩土差异沉降量随加载时间增长而增大,且地基边缘的沉降量略大于地基中部的沉降量;桩土应力比随加载进程呈逐步增长变化;二维平面加筋材料中三向土工格栅的应变值大于双向土工格栅与单向土工格栅,三维土工格室的应变值小于三种二维平面土工格栅的应变值;桩身轴力由桩顶至桩底呈先增大后减小的分布规律,且中性点靠近桩身中下部位置。相同上部荷载作用下,土工格室作为垫层加筋材料对沉降变化控制效果优于二维平面材料的三向土工格栅、双向土工格栅与单向土工格栅;桩基呈正三角形布置对沉降控制效果略优于正方形布置形式;桩顶桩帽设置可有效的提升复合地基整体的承载性能。(2)采用Midas GTS有限元软件分析计算365天加载周期下各参数的变化规律,与室内模型试验监测数据对比分析,得出各参数对复合地基沉降特性的具体影响规律。分析结果表明:第一阶段7.3天内各参数变化规律与室内模型试验结果基本吻合,验证了室内模型试验的有效性。通过365天长周期加载时间变化规律分析发现,土工格室—水泥搅拌桩复合地基沉降呈稳步增长并在加载120天左右趋于稳定;相较于模型试验桩土应力比呈先增长,并于加载后期减小的变化规律;二维平面加筋材料中三向土工格栅在荷载作用下拉伸效果最为显著;桩身轴力沿桩身向下呈先增大后减小变化,但中性点较室内模型试验结果更靠近桩顶部位。(3)根据模型试验与有限元分析的结果,实际工程采用土工格室—水泥搅拌桩复合地基方法对现场三个试验段进行地基处理。现场沉降监测数据表明,土工格室—水泥搅拌桩的桩网复合地基施工处理方法的工后沉降控制效果良好,满足工程对沉降的控制要求,发挥了较为显著的工程效益。


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