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预应力塑料波纹管管桩联合塑料排水板加固软土地基的加固方法

来源:预应力塑料波纹管应用 作者:预应力塑料波纹管 发布日期:2018-07-24

  在沿海地区修建高速公路时,软土地基的处理一直是一个难以解决的问题。在分析前人相关软基处理方法的基础上,结合实际工程,提出预应力塑料波纹管管桩联合塑料排水板加固软土地基的加固方法

  处理方法中塑料排水板在复合地基中起到排水通道的作用,两种软基处理方法的结合,使得处理效果更好。同时,还对该方法的加固机制进行初步探讨,且通过现场的工程实例分析,对预应力塑料波纹管管桩联合塑料排水板方法加固软土地基的处理效果进行验证和分析,证明该方法适用于工期紧、软基埋深大的软土地基。

  预应力塑料波纹管管桩联合塑料排水板加固软土地基的加固方法

1、软土地基的处理现状

  自20世纪90年代以来,我国高速公路建设进入一个快速发展时期。到2004年底,我国高速公路通车里程超过3.4×10°km,排世界第二位。沿海地区,特别是长江三角洲、珠江三角洲经济较发达地区,也是我国高速公路较为密集地区。在沿海地区修建高速公路所遇到的软土问题成工程建设中必须面对的难题,高速公路中软土地基处理也一直是高速公路修建中的一个技术难题。

  现对于高速公路软土地基的处理,主要采用复合地基处理方法。在近10a高速公路的快速发展中,我国高速公路的软基处理技术也处于一个不断完善,不断改进的研究过程中。

  

2、常用的软土地基的处理方法

  目前高速公路软土地基处理的主要方法有:排水固结法、强夯法、振冲密实法、爆破挤密法、土桩、灰土桩法、石灰桩法、深层搅拌法、振冲置换法、沉管碎石桩法、强夯置换法、EPS超轻质料填土法和加筋土法等。

  但是对于一些深厚层的软土,这些方法较难以满足处理要求,最为常用的水泥土桩法也是适用于软土埋深<20m的软基路段。如软土埋深太大,而现在的搅拌机械还未能进行有效地加固处理。因此在较深厚的软土层中,一是采用高架桥通过,但费用较高;二则是采用强度较高的预应力塑料波纹管管桩进行处理。但相对于其他的软基处理方法,采用预应力塑料波纹管管桩对软基进行处理的费用相对还是较高,因此在高速公路上一般较为慎重采用。

  

3、预应力塑料波纹管管桩联合塑料排水板加固软土地基方法的提出

  预应力塑料波纹管管桩作为一种打入预制桩处理软土地基国内外已做大量的研究。对预应力塑料波纹管管桩在沉桩过程中,桩周土体将产生的超静孔隙水压力。这方面国外研究较早,开展的得工作也较多。H.G.Poulos和E.H.Davisl]及M.F.Randolph等2~]均有相关的研究成果。

  研究结果表明,沉桩引起的超静孔隙水压力值较大,最大值甚至超过有效上覆压力,且超静孔隙水压力值随距桩距离的增加而降低。国内在此方面也有诸多研究成果,不少学者开展相关试验及理论研究,如刘熙峰等5~]从沉桩挤土效应,给出预制塑料波纹管管桩沉桩过程超静孔压的理论计算公式。

  在预应力塑料波纹管管桩施工过程中,把塑料波纹管管桩与塑料排水板联合起来进行加固软土地基,同样可使预应力塑料波纹管管桩施工过程产生的超静孔隙水压力在短时间内消散,从而使桩间土体的强度在较短的时间内得以加强,使塑料波纹管管桩桩间土体的强度提高,从而更好发挥桩间土体的作用,并降低刚性桩处理软土地基产生的土拱效应。

  桩管与塑料排水板的联合处理可很好处理高速公路中的深厚软土地基,特别是对于桥头段及桥头过渡段,弥补粉喷桩处理软土地基深只有20m以内的缺陷。

  

4、采用预应力塑料波纹管管桩法的要点

  在预应力塑料波纹管管桩群桩中间加设塑料排水板,塑料排水板可成为预应力塑料波纹管管桩中桩间土体的一个超静孔隙水压的消散通道,预应力塑料波纹管管桩沉桩过程中产生的超静孔隙水压力在短时间内迅速消散,从而使桩间土体的强度在短时间内固结。根据吴燕开对排水粉喷桩的研究结果表明,在塑料排水板的作用下,粉喷桩施工过程产生的超静孔隙水压力在短时间内消散的速度要比未加设塑料排水板的速度快,桩间土体的强度提高也较快。

  超静孔隙水压力的消散过程即是桩间土体固结过程,利用塑料排水板作为桩间土体固结的排水通道,迅速把塑料波纹管管桩施工过程及路基填筑过程桩间土体产生的超静孔隙水压力短时间内消散,使得桩间土体固结,强度提高较快。

  同时,由于塑料排水板的存在,使得桩间土体的固结加快,降低塑料波纹管管桩的负摩阻力,使得复合地基的效果更加明显。由于预应力塑料波纹管管桩半径小、强度高,因此为充分发挥塑料波纹管管桩的强度特性,在利用塑料波纹管管桩处理软土地基时,均在塑料波纹管管桩桩头处加设桩帽,这样就更好发挥出塑料波纹管管桩与桩间土体的作用,使桩与桩间土体可形成较为理想的复合地基。

  

5、预应力塑料波纹管管桩联合塑料排水板加固软土地基方法的优缺点分析

  采用预应力塑料波纹管管桩联合塑料排水板处理的软土地基,其加固效果具有快速、效果好等特点,且其加固深度不受限制,对于软基埋深超过20m的软土地基,是一种较为理想的软基加固方法。

  但由于塑料波纹管管桩的价格与其他处理方法相比,价格相对偏高,会增加软土地基的处理费用,因此,在选择该方法时,要综合考虑。从其工期要求、软基的处理深度及其他方法处理的效果进行全方位的比较,选择一种最为有效、又能保证工期、质量的处理方法,是工程建设成功的关键。

  

结语

  通过以上分析可知,对于工期紧、软土埋深较大的软土地基,采用预应力塑料波纹管管桩联合塑料排水排处理软土地基是一处较好的处理方法。特别是在桩间土体中加设塑料排水板后,不但缩短排水路径,也加快排水速度,使塑料波纹管管桩成桩过程、路堤填筑过程产生的超静孔隙水压力在短时间内迅速消散,从而使桩间土体的强度得到提高,改善桩间土体的强度特性。

  预应力塑料波纹管管桩在加设桩帽后,桩间距也可适当加大,这样,在高速公路的软基处理中,其经济性、适用性就可得到较大改善,是今后深厚软基处理中较为理想的一种处理方法。

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