【摘要】：某公路大橋由于河床深層采砂,造成河床下陷,部分河岸坍塌,河床地層土質(zhì)松散,抽砂層以上土層處于沉降狀態(tài),形成擾動地層。由于地層發(fā)生擾動,原設(shè)計(jì)方案發(fā)生變更,改為增大樁徑、樁長的設(shè)計(jì)方案,但是鉆進(jìn)過程中,即使在慢速鉆進(jìn)、以優(yōu)質(zhì)泥漿護(hù)壁的前提下,仍然發(fā)生了擴(kuò)孔、護(hù)筒掉落的現(xiàn)象,且由于地層擾動范圍較深,擴(kuò)孔范圍較大,鋼護(hù)筒下落較深,嚴(yán)重影響了樁基的施工。文章以該公路大橋?yàn)檠芯勘尘?針對大橋主橋橋位處因采砂造成的特殊地質(zhì)情況,通過加固方案比選確定高壓旋噴樁加固擾動地層為最優(yōu)方案,分別以高壓旋噴樁加固采砂擾動地層前后的鉆孔和樁基(包括單樁和群樁)為研究對象,利用有限元軟件ABAQUS,分析高壓旋噴樁對鉆孔孔壁穩(wěn)定性的影響,對比分析加固前后樁基受荷后的工作性狀,研究加固前后樁身軸力、樁側(cè)阻力、樁端沉降的分布特征,確定高壓旋噴樁加固后樁基在豎向荷載和水平荷載作用下的極限承載力,判斷高壓旋噴樁對于樁基承載特性的影響。具體而言,包括以下幾部分:(1)結(jié)合實(shí)際工程地質(zhì)條件,針對采砂擾動地層這一特殊狀況,針對性地提出了護(hù)筒跟進(jìn)方案和高壓旋噴樁固結(jié)擾動地層方案,通過比選兩種加固方案的優(yōu)缺點(diǎn),綜合考慮施工工期、施工風(fēng)險(xiǎn)及施工質(zhì)量等多種因素,最終確定選用高壓旋噴樁固結(jié)擾動土層后再行樁基鉆孔的施工方案。(2)根據(jù)工程地質(zhì)勘探資料,選擇合理的計(jì)算參數(shù),利用規(guī)范公式計(jì)算旋噴樁加固前的單樁豎向極限承載力,并與有限元軟件的分析結(jié)果作對比。對比后發(fā)現(xiàn)兩數(shù)值十分接近,證明建立的數(shù)值模型是合理的。(3)對旋噴樁加固前后的三維鉆孔有限元模型進(jìn)行模擬分析,通過模擬鉆孔開挖、施加泥漿護(hù)壁荷載,判斷旋噴樁在孔壁穩(wěn)定性中起到的作用。結(jié)果顯示,高壓旋噴樁固結(jié)擾動土層以后,鉆孔孔壁的橫向位移均比加固前有所減小,旋噴樁范圍內(nèi)尤為明顯,說明高壓旋噴樁對于提高鉆孔的孔壁穩(wěn)定性有利。(4)對旋噴樁加固前后的三維單樁有限元模型進(jìn)行模擬分析,通過施加強(qiáng)制位移計(jì)算單樁豎向極限承載力,分析加固前后樁身軸力、樁側(cè)阻力、樁端沉降的分布特征。數(shù)據(jù)顯示樁身軸力均由樁頂發(fā)揮至樁底且逐漸減小;樁側(cè)摩阻力從上到下發(fā)揮,直至樁身全長且在旋噴樁長度范圍內(nèi),摩阻力較加固前增大;加固后的樁端沉降較加固前減小;根據(jù)Q-S曲線確定樁基極限承載力,加固后樁基極限承載力提高了約14.68%。(5)分別建立旋噴樁加固前后的三維單樁和群樁的有限元模型,根據(jù)規(guī)范對樁頂施加強(qiáng)制位移確定樁基水平承載力,通過分析加固前后樁身彎矩、橫向位移和P-S曲線的分布特征,判斷旋噴樁對樁基水平承載性能的影響,確定樁基水平極限承載力。數(shù)據(jù)顯示,加固后單樁的水平極限承載力較加固前提高了15.42%,群樁的水平極限承載力較加固前提高了15.17%。(6)分別建立旋噴樁加固前后的三維群樁有限元模型,計(jì)算加固前后群樁豎向承載力,研究受荷后群樁基礎(chǔ)的工作性狀,對比分析加固前后群樁樁身平均軸力、樁側(cè)平均摩阻力、樁端沉降的分布特征,確定群樁極限承載力。數(shù)據(jù)表明,樁身軸力在樁身范圍內(nèi)都有發(fā)揮,且由于樁側(cè)摩阻力的增大,在旋噴樁頂部樁身軸力迅速減小,而后趨于平緩;整體范圍內(nèi),旋噴樁加固后的樁側(cè)平均摩阻力較加固前大;加固后的樁端沉降較加固前明顯減小了9.43mm;Q-S曲線顯示加固后樁基極限承載力提高了約16.57%;旋噴樁加固后,群樁效率系數(shù)較加固前增大為0.913,說明旋噴樁可以減小群樁效應(yīng),對增加群樁基礎(chǔ)的承載力有利。
【學(xué)位授予單位】：山東建筑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U445.72
【圖文】：

1.1 引言“十三五規(guī)劃”的提出，對我國基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)提出了新的要求，工程規(guī)模的不斷擴(kuò)大，結(jié)構(gòu)運(yùn)行能力的逐漸提高，上部結(jié)構(gòu)傳遞到下部基礎(chǔ)的荷載也日益增大，如果只依靠傳統(tǒng)的基礎(chǔ)形式承受上部結(jié)構(gòu)的荷載，已經(jīng)很難符合基礎(chǔ)建設(shè)和結(jié)構(gòu)發(fā)展的趨勢。樁基礎(chǔ)形式在我國古代建筑史上扮演著舉足輕重的角色，是一種廣泛應(yīng)用和具有普遍適用性的深基礎(chǔ)形式，與以往建筑物結(jié)構(gòu)物中采用的常規(guī)基礎(chǔ)形式相比，樁基礎(chǔ)具有諸多優(yōu)點(diǎn)，如受荷后的整體穩(wěn)定性好、受力后沉降均勻、自身變形小，以及基礎(chǔ)本身承載力高等，正是由于樁基礎(chǔ)優(yōu)點(diǎn)突出，適用于多種工程地質(zhì)環(huán)境，不僅可以作為樓房、橋梁等建（構(gòu)）筑物的承重基礎(chǔ)，還在軟弱地基的加固，基坑、地下車站等地下結(jié)構(gòu)的支擋方面應(yīng)用頗多，尤其是在南方部分軟土地區(qū)，樁基應(yīng)用更為普遍。由于地質(zhì)條件的復(fù)雜性，樁基礎(chǔ)在施工時(shí)具有一定的隱蔽性和不確定性，相較其他類型的基礎(chǔ)，其造價(jià)較高[1]。單樁基礎(chǔ)和群樁基礎(chǔ)如圖 1.1 所示。

(a) (b)圖 1.2 單樁效應(yīng)、群樁效應(yīng)示意圖（1）理論法研究進(jìn)展國內(nèi)外諸多學(xué)者對群樁計(jì)算理論的研究樂此不疲，使得群樁基礎(chǔ)的計(jì)算理論更為和貼近實(shí)際。Dvais 和 Polous[56-58]（1971）假定土體為連續(xù)彈性材料，提出了群樁基礎(chǔ)在均質(zhì)的沉降問題的計(jì)算方法，該方法基于 Mnidini 解的彈性理論，利用 Mnidini 積分解求樁基礎(chǔ)中各單樁之間的影響系數(shù)。Seed，Reese[59](1957)在分析荷載傳遞規(guī)律及計(jì)算沉降時(shí)，第一次提出荷載傳遞法結(jié)出該方法的關(guān)鍵是建立合理的傳遞函數(shù)，該函數(shù)能正確的模擬樁側(cè)摩阻力和剪切。Cooke[60](1974)在計(jì)算樁基沉降時(shí)，第一次提出剪切位移法，運(yùn)用該方法計(jì)算單基的沉降時(shí)，可以做出計(jì)算沉降時(shí)只考慮樁側(cè)土的剪切變形的假設(shè)。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前9條

1 趙春風(fēng);賈尚華;趙程;;基于統(tǒng)一強(qiáng)度準(zhǔn)則的柱孔擴(kuò)張問題及擴(kuò)孔孔徑分析[J];同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2015年11期

2 王云崗;章光;胡琦;;鉆孔灌注樁孔壁穩(wěn)定性分析[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào);2011年S1期

3 龔輝;趙春風(fēng);;基于統(tǒng)一強(qiáng)度理論樁孔穩(wěn)定性分析[J];沈陽建筑大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年02期

4 王中文;;鉆孔灌注樁孔壁穩(wěn)定性的影響因素研究[J];公路交通科技;2011年01期

5 鄭權(quán);鄭雄偉;;基于荷載傳遞法的超長單樁側(cè)阻力分析[J];土工基礎(chǔ);2010年02期

6 蔡杰;王增賢;林柏章;張建忠;;海上深水長大直徑樁基施工防塌孔技術(shù)研究[J];公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版);2010年02期

7 賴瓊?cè)A;樁的P-S曲線計(jì)算方法[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào);2003年03期

8 陳國燦;鉆孔灌注樁孔壁穩(wěn)定的條件[J];長春工程學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2002年03期

9 池躍君,韓慶華,顧曉魯,周建萍;超長樁承載特性的數(shù)值擬合[J];工程力學(xué);2001年02期

本文編號：2742782