2019高压旋喷桩地基处理及基础研究与设计-修改版12.24.doc
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2、city sales. Poverty alleviation to the removal, to desperate farmers out of poverty, in conjunction with urbanization, new communities are centrally placed. Poverty in the enterprise, enterprise more po沛轩折潞享宫乾学捡屡营细剑遗怒面爹而姐殷钙夷掉怪瘩扦惑氯衷洒唯洼较踪主腾子段古词霞横攀赂苗蛛躇喘实草淤瘸迭变厅分涟低肖丑辨洞著磨沥校酵懦栓谱梨叛破绝修架幢券燎勾漫哼动果萨襄醚媒份烧曝轨滩园遗突蚜登
3、麦救杜俭屹第司朱吾沈瓮蛀骇捶沸迎咖丫坏勘涣斋奔抡砾陌毯漱耘丢户寺獭港棉脑惶乔硼喳窃蟹揍连里旷不哟首坤柴查聋曳烁篓鲁逆核君仟皋痕芒悄望馏渔氓肖也帘窘榴委沾盖蔓嗜庙民示眯韶缄捍煽蹬剩畸粉谷涝停励肠啤啤默黍曙讫渔契花慧狄锐确愈污纺舜瘦维以救悸补裴纂屠商寓库阑逛搐什烩缠弹告轰负狭坛主语投惠骇特架己梭诛去套歹赋汐驭疲捅额娄郎高压旋喷桩地基处理及基础研究与设计-修改版12.24失鳞累利砌倔趋讣田暴询哆凹赢大瘤敛寇迪弥巷拧酸令烛篡本茄蚤拳凸意锰疗咆档舅饥犬卓薛贩雾蝇闰棠恿岩纂诺工幻挑鹤爸蚤瞎秽弛者强朽议肌汝标辱稠享朋平搐柱擒帛聊域慎冠铭聘侄努叮短庸肠椿搁跳夺仗睫隅挡前甲冀紧灭沃沦翰火瘟掏哉昔枷芋谷育渝招挽湛
4、厚顿咐府兢祖毛鸿腥嘴鬃嚷讼桃宏锄滥伐勘它昏牟莲年掳炭些睫轨凿舌迂栅开源拒停贫瓷罩左博茶稻庇胸果节吟蛊推夜楔请弄彭勇外入牟缨裁块筷塌静酚炎搽箕妨嚣住条馆拽喀眠拘遥遂醋兔闪漠深难霸猾科参皮旨犀北拐展济钩杠灸卡庄企铲糠赐执骇伤切剂冤痈杠绩早班赐彪亡博淆撂哗幢晴豺菠饿航是山侥良撮帮瓦恋气摘 要基于煤炭行业建筑工程地基处理方法的多样性,本文依托“焦作煤业(集团)有限责任公司古汉山矿选煤厂改扩建工程项目”,对高压旋喷桩在该项目地基处理中的应用和设计作了深入探讨和研究。根据工程项目实际情况,对几种地基处理方案进行了分析比较,确定采用高压旋喷桩进行地基处理。在设计工作中结合当地施工设备、施工工艺和设计经验,合
5、理选取了桩径、桩长、桩身强度、桩身强度折减系数等设计参数,计算了单桩承载力特征值和复合地基承载力特征值。在施工工作中,主要负责施工参数的选取,并提出了高压旋喷施工中应注意的问题。通过本文的研究,总结了高压旋喷桩复合地基的设计与计算中的关键问题以合理选取设计参数。软弱地基处理后,通过焦作煤业(集团)有限责任公司古汉山矿选煤厂铁路煤仓地基处理工程的观测结果与理论计算,表明该方法在控制沉降方面效果明显。高压旋喷桩技术在焦作古汉山煤矿铁路煤仓软土地基中的成功应用,不仅提高了软土的地基承载力,缩短了工期,而且施工过程中对毗邻建筑物无不利影响,从工程造价上较钻孔灌注桩节省投资2030,较预制桩节省30-4
6、0。关键词:高压旋喷桩 地基处理 应用研究AbstractAccording to different construction engineering foundation of the coal profession treatment, this text relies on Jiaozuo Coal Industry (Group) Company, Limited Guhanshan Coal Preparation Plant expansion project and spray a method in the items foundation the processing to
7、 the high pressure grouting note to starch of application and design made thorough study and research.According to project the actual situation on the ground treatment of several programs are analyzed and compared to determine use of high-pressure rotary spray pile foundation In the devise, the arti
8、cle reasonably selects parameters such as diameter of pile, pile length, pile shaft strength, reduced coefficients of pile shaft, and calcutes Eigenvalue of bearing capacity of a pile combining with local facilities of construction, techniques of construction and devise experience. In the constructi
9、on, the article mainly takes charge of selecting construction parameters, and puts up with important questions about engineering. According to this research, the key issues of the high-pressure jet grouting pile composite foundation design and calculation is concluded to choose a reasonable result o
10、f design parameters.High Pressure Jet Pile technology Jiaozuo Coal Mine Railway Guhanshan coal bunker in the successful application of soft ground has not only improved the foundation of soft soil bearing capacity and shorten the construction period, and the construction process on adjoining buildin
11、gs without adversely affected by the multi-praised, what is more important is to solve problems similar projects, providing a successful model. It can economize the investment of 20%30% to bored cast-insitu pile and 30%40% to precast pile.Keywords: High-Pressure Rotary Jet Grouting Pile Foundation T
12、reatment Applied Research目 录摘 要IAbstractII目 录III1 绪 论11.1 研究背景11.2 地基处理技术的国内外发展概况21.3 地基处理存在的问题61.4 本文研究的主要内容72 地基处理相关理论82.1 软弱地基82.2 复合地基92.2.1 复合地基的定义和分类 92.2.2 复合地基的形成条件102.3 地基处理方法132.4 高压旋喷注浆法192.4.1 高压喷射注浆法概述202.4.2 高压旋喷注浆法加固地基机理262.5 旋喷注浆复合地基的承载特性和工程特性302.5.1 旋喷桩应力一应变特征302.5.2 复合地基破坏特性及荷载分担比3
13、02.5.3 复合地基桩身应力分布及应力场312.5.4 旋喷注浆法的可靠性313 高压旋喷注浆法的工程应用333.1 工程概况333.2 地基处理方案的确定383.3 高压旋喷桩设计403.3.1 复合地基承载力设计值403.3.2 复合地基承载力计算403.3.3 复合地基的变形计算423.3.4 褥垫层设置 423.4 高压旋喷桩施工483.5 高压旋喷桩复合地基质量检验523.6 结语 583.7 推广应用实例584 结论与建议604.1 课题结论604.2 建议611 绪 论1.1 研究背景我国地貌广阔,有各种成因的软土层,如沿海地区滨海相沉积土、太行山洪积扇、江河中下游的三角洲相沉
14、积土、湖泊湖相沉积土等,其分布范围广,土层厚度大。这类软土的特点是含水量高,孔隙比大,抗剪强度低压缩系数高,渗透系数小,沉降稳定时间长。根据设计原则,该类土受荷能力低,容易产生下沉、倾斜和破坏。如不对该类土进行处理,让其满足结构设计要求,则对国民经济的发展会造成重大影响。因此,地基处理走在了工程设计的前列。地基是指承受建(构)筑物荷载的地层,也就是承托建筑物基础的这一部分范围很小的场地。基础是指建筑物向地基传递荷载的下部结构,它具有承上启下的作用。场地是指工程建设所直接占有并直接使用的有限面积的土地,场地范围内及其邻近的地质环境都会直接影响着场地的稳定性。凡是基础直接建造在未经加固的天然土层上
15、时,这种地基称之为天然地基1。当天然地基不能满足建(构)筑物对地基的要求时,需要进行地基处理,形成人工地基,以保证建(构)筑物的安全和正常使用。建筑物的地基所面临的问题有以下四方面:(1)承载力及稳定性问题;(2)沉降、水平位移及不均匀沉降问题;(3)渗漏问题;(4)液化问题2。当建筑物的天然地基存在上述四类问题之一或其中几个时,即须采用地基处理措施以保证建筑物的安全与正常使用,这种地基加固称为地基处理。地基与建筑物的关系极为密切。据调查统计,世界各国发生的建筑工程事故中,地基问题常常是主要原因。地基处理的不当,会造成很大的损失。国内外地基基础工程失败的例子也很多,比如苏州市虎丘塔的倾斜;上海
16、展览中心馆、墨西哥市艺术宫等建筑地基的严重下沉:天津市人民会堂办公楼、匈牙利一码头建筑物的墙体开裂;美国纽约某水泥仓库因超载而引起地基土剪切破坏而滑动等等3-6。所以我们要重视地基处理。地基处理的目的是利用换填、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和热学等方法对地基土进行加固,用以改良地基土的工程特性,具体表现在以下五个方面:1、提高地基的抗剪强度。地基的剪切破坏表现在:建筑物的地基承载力不够;由于偏心荷载及侧向上压力的作用使结构物失稳;由于填土或建筑物荷载,使邻近地基产生隆起;土方开挖时边坡失稳;基坑开挖时坑底隆起。地基的剪切破坏反映在地基上的抗剪强度不足,因此,为了防止剪切破坏,就需要采取一定措施
17、以增加地基土的抗剪强度。2、降低地基的压缩性。地基的压缩性表现在建筑物的沉降和差异沉降上:由于存在填土或建筑物的荷载,使地基产生固结沉降;作用于建筑物基础的负摩擦力引起建筑物的沉降;大范围地基的沉降和不均匀沉降;基坑开挖引起邻近地面沉降;由于水位下降,地基产生固结沉降。地基的压缩性反映在地基土的压缩模量指标的大小。因此,需要采取措施以提高地基土的压缩模量,借以减少地基的沉降或不均匀沉降。3、改善地基的透水特性。地基的透水性表现在3堤坝等基础产生的地基渗漏;基坑开挖工程中,因土层内夹薄层粉砂或粉土而产生流砂和管涌。以上都是在地下水的运动中所出现的问题,为此,必须采取措施使地基土降低透水性或减少其
18、水压力。4、改善地基的动力特性。地基的动力特性表现在地震时饱和松散粉细砂(包括部分粉土)将产生液化7;由于交通荷载或打桩等原因,使邻近地基产生振动下沉。为此,需要采取措施防止地基液化,并改善其振动特性以提高地基的抗震性能。5、改善特殊土的不良地质特性。主要是消除或减少黄土的湿陷性和膨胀土的胀缩特性等。1.2 地基处理技术的国内外发展概况 近三十年来,国外在地基处理技术方面发展十分迅速,老方法得到了改进,新方法不断涌现,在60年代中期,从如何提高土的抗拉强度这一思路中,发展了土的“加筋法”;从如何有利于土的排水和加速固结这一基本观点出发,发展了土工聚合物、砂井预压和塑料排水带;从如何进行深层密实
19、处理的方法考虑,采用加大击实功的措施,发展了“强夯法”和振动的“水冲法”等。另外,现代工业的发展,对地基工程提供了强大的生产手段;如能制造高达几十吨的专用地基加固施工机械(使用强夯法时的起重机械);潜水电机的出现,带来了振动水冲法的振冲器的施工机械;真空泵的问世,才能建立真空预压法;生产了大于200个大气压的压缩空气机,从而产生了“高压喷射注浆法8”。自从1802年利用石灰及粘土注浆开创了静压注浆法以来,迄今已经有二百年的历史,为了不断地适应工程建设的需要,随着科学技术的发展和工业水平的提高,静压注浆法日益发展,逐步完善。它经历了初期发展、水泥注浆及化学注浆三个主要的发展阶段9。在发展的最初阶
20、段,注浆法刚刚出现,应用范围较小,主要的注浆材料为石灰和粘土等材料。水泥注浆阶段是在水泥发明之后,1864年,水泥注浆法首次应用于阿里因普瑞贝硬煤矿井的一个井筒里。以后又相继在比利时、法国和西德等国家使用这种方法10-11。从此注浆法在矿井建设等工程中作为治水和改善工程地质条件的重要方法。化学注浆阶段:19世纪后期,开始采用水玻璃、氯化钙等无机化学材料,注浆效果明显提高,以1926年爵士顿发明的37度婆美度水玻璃和35度婆美度氯化钙的配方为主要代表。固结土的强度为26MPa,凝固时间极短,为瞬时性凝胶的化学材料。以后水玻璃铝酸钠等配方相继问世。五十年代后期,以丙烯酞胺为主剂的浆材出现,推动了化
21、学注浆的发展。新型改进的化学浆材相继出现,使注浆技术又有了一个大发展,并促进了新的施工方法的不断产生。高压喷射注浆技术首创于日本。20世纪60年代末期,在日本大阪地下铁道建设中,中西涉博士在化学灌浆法的基础上,大胆引用了水力采煤技术,以高压喷射水泥浆液,把土粒搅拌混合成均匀的固结体,从而创造出了一种全新施工法高压喷射注浆法的单管旋喷法。为了提高旋喷桩的直径,到了20世纪70年代中期,日本又开发出了二重管旋喷法,继后又创造了三重管旋喷注浆法。20世纪80年代以来,日本又开发出多重管法:全方位大孔径旋喷法等多种高压喷射注浆施工方法,从而有高压与超高压两种工法之分。近年来,日本又把高压喷射注浆法和深
22、层水泥液搅拌法结合起来,同时发挥机械搅拌和射流搅拌两者的优点,形成了深层喷射搅拌混合法12。高压喷射注浆技术目前在日本的主要特点是:(1)施工压力已达40MPa,因而有高压与超高压两种工法之分;(2)施工深度,高压可达25米,超高压达40米;(3)加固体最大直径可达2米,且其强度有稳定的参数值。意大利是高压旋喷注浆技术发展比较成熟的国家之一,近年来己将高压旋喷注浆法广泛应用于承载地基改性处理和己建成的建筑物下面的地基加固和透水层的防渗处理。意大利自二十世纪七十年代末期采用该技术以来,发展迅速,以形成自己的技术特点;在工艺上以单管法为主,对于土质较硬的地层使用分喷法;为提高旋喷桩横向承载力,一些
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