引孔加桩加固管桩复合地基的挤土效应试验及其路堤稳定分析方法研究

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在软土地基上修筑公路常采用桩体复合地基路基的处理形式。大部分应用桩体复合地基路基处理软土地基的案例是成功的,但也有不少出现路堤开裂、沉降和侧移过大等病害,甚至发生滑塌事故的工程案例。部分工程采用在路堤中引孔后增设管桩的处治方式对已开裂或侧移过大的路堤进行再加固,以提高其稳定性。文章依托新台高速公路南延线K63+500附近路基再加固工程进行管桩施工挤土效应试验,并针对引孔加桩的方案处治后的管桩复合地基路堤提出了实用的的稳定分析方法。主要工作如下:(1)在新台高速公路南延线的引孔加桩处治路段划出两块区域作为试验区,在管桩施工前布设孔压计、测斜管、沉降板等仪器,监测分析了引孔管桩施工时的挤土效应,包括路基土体不同深度处的孔隙水压力的变化情况、路基土体沿深度的侧移情况以及路堤的沉降情况等。对以上监测数据分析的结果表明:用引孔加桩的方案对桩体复合地基进行再加固处治的挤土效应较明显。(2)由引孔管桩内埋设的测斜管与该管桩附近桩间土中埋设的测斜管分别得到桩身侧移曲线,分析对比后发现:桩体与桩间土所产生的水平位移基本一致:由管桩和桩间土内测斜管测得的水平位移沿深度曲线计算出的最小曲率半径接近。(3)根据桩身侧移曲线推算得到管桩所受最大弯矩,并与管桩的抗裂弯矩和极限弯矩对比,判断管桩是否产生裂缝或断裂。对部分引孔管桩施工后进行了孔内摄像以检测桩身裂缝情况,其结果与由桩身曲线推算得到的桩体开裂的情况基本一致。(4)将加桩位于路堤内的桩段称为堤中桩,堤中桩包括管桩上部现浇混凝土段。根据堤中桩土受力分析,推导得到堤中桩荷载计算公式,进而得到管桩桩顶缓冲层控制的荷载公式。分析表明,堤中桩荷载与桩间距、路堤高度、堤中桩长度、路堤土体抗剪强度指标等因素有关。(5)基于管桩复合地基路基主要滑动模式为绕流滑动、管桩主要通过桩顶反力和桩侧摩擦力提高路基稳定性的特点,对引孔加桩处理后的管桩复合地基路基稳定性分析提出了“二次修正密度法”。该方法将原有管桩与引孔管桩对路基的加固作用分为两个层次来考虑,对路基土体进行两次密度修正后,可以利用现有常规稳定分析软件分析管桩复合地基路堤的稳定性。选取若干断面进行稳定分析的结果表明:“二次修正密度法”的分析结果与工程实际情况相符。
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