CFG桩复合地基在非自重湿陷性黄土地区的加固机理

发布时间：2020-04-23 09:54

【摘要】：CFG桩复合地基是目前岩土工程中比较受关注的研究方向,随着天然地基的承载力与变形已大大无法满足建筑物高度增加所带来的基底压力增大,同时在具有一定承载力的土体中使用桩基础虽然满足了承载与变形的要求,但对于实际工程,经济性和环保性能无法得到满足的状况背景下,具有刚性桩特点,同时桩体材料具有高粘结性的CFG桩复合地基孕育而生,其核心承载技术在于通过褥垫层的合理设置使得桩间土体参与到加固上部结构物的作用中来。同时,随着施工技术的发展,采用长螺旋钻管内泵压灌注成桩具有施工难度低,对土体扰动较小,经济性能较好等诸多优点。通过桩间土的直接参与使得桩体全长发挥侧摩阻力从而减小了沉降变形,同时土体分担一部分荷载进而提高了承载力。所以在近几年的地基处理中CFG桩复合地基得到了广泛的运用。一种复合地基加固形式作用于一种具有地域代表性的土层上即有了研究的意义,结合湿陷性黄土地基利用CFG桩复合地基进行加固机理的研究,首先通过深入的理论研究在理解其机理性状研究的基础上,进行承载力及沉降控制的研究,提出桩间土承载力的修正计算、分析比较了单桩竖向承载力计算公式,复合地基承载力计算和桩间距确定。下一步结合陕西省富平县嘴头村二期商业高层项目实例工程,将前三章详细的理论基础合理运用于此次实际工程中,做到弥补理论研究落后于实践研究的现状。CFG桩复合地基的计算设计研究中对地基形式选取,对比了天然地基、CFG桩复合地基、钻孔灌注成桩的桩基础,得出了CFG桩最适用于本工程场地非自重湿陷性黄土的结论。结合前文分析结果对单桩承载力计算、复合地基承载力特征值与基地压力的计算结果进行对比、沉降的计算值与实测值相对比,桩间距确定等进行实际设计计算。在计算完成后,又分析对比了桩体材料对复合地基的影响、不同成桩工艺对其承载力的影响,以及施工完成后对CFG桩复合地基的检测工艺,布桩设计等相关注意事项。最终发现CFG桩复合地基在处理高基底反力的建筑中沉降与承载力均能很好的满足要求,此外较桩基础相比,造价节约,保护环境,具有很多优点。同时,对比了单桩静载荷实验的实测值和利用DP准则而建立的ANSYS有限元模型,分析了在加载过程中,实测值和模拟值的异同,分析了模型的合理性与相关问题。利用计算的手段得出结论后,本文结合ANSYS有限元程序,对影响CFG桩复合地基加固机理的重要变量做了细致分析,以完善计算部分的内容,通过对桩土应力比的比较分析和桩、土沉降的影响趋势。最终通过建立简化单桩模型分析出随逐项加载的情况下,在大约基地反力2倍荷载的范围内,褥垫层厚度,桩长,桩身刚度,土体模量与桩土应力比,单桩承载力以及沉降的变化规律与受力特征。最后结合BP神经网络模型分析了通过改变各个影响因素后,复合地基桩间土承载力与湿陷性黄土的湿陷起始压力的关系,得到在褥垫层厚度等各个影响因素的改变下,黄土湿陷起始压力小于复合地基桩间土承载力的取值范围,进一步与CFG桩复合地基与湿陷性黄土这两个重要研究对象相结合,形成了有机整体。希望得出的优化数据范围可以供日后的工程技术人员参考。最终,本文对上述研究得出的结论和存在的问题作了总结,使得其理论研究尽可能满足工程实践的需求。提出了一些参数范围和结果供工程实践参考,最终希望CFG桩复合地基的发展可以在日后运用的更加广泛。对其桩、工作用分析更加深刻,为其发展潜力做了展望。
【图文】：

湿陷性黄土,事故

土体再次恢复至大孔洞湿陷性黄土的自然性状，这也是湿陷性黄土具有安全隐患需要治理加固的重要原因之一如图1.1。我国湿陷性黄土的颗粒从西北地区向西南地区又逐渐变细的规律，粒径中主要是中等亲水性伊利石其含有较多水溶岩如图 1.2。图 1.3 所示展示了其自然状态下结构松散、孔隙较多的性质。图 1.1 湿陷性黄土事故图 1.2 湿陷性黄土图 1.3 现场非自重湿陷性黄土自然状态

湿陷性黄土

氯化钾、氯化钠、氯化钙等晶体重新结合形成新的化学键，，土体再次恢复至大孔洞湿陷性黄土的自然性状，这也是湿陷性黄土具有安全隐患需要治理加固的重要原因之一如图1.1。我国湿陷性黄土的颗粒从西北地区向西南地区又逐渐变细的规律，粒径中主要是中等亲水性伊利石其含有较多水溶岩如图 1.2。图 1.3 所示展示了其自然状态下结构松散孔隙较多的性质。
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU472

【参考文献】