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1、旋喷桩在加固隧道填充性岩溶软基中的应用3刘锋卢树奀吕建兵 (广东省高速公路有限公司京珠北分公司 广东广州512700 ) ( 广东交通集团检测中心 广东广州510800 )摘要在介绍旋喷桩加固隧道填充性岩溶软基设计方法的基础上 , 对其加固深度 、复合地基强 度计算 、室内试验与现场检测效果进行了分析与评价 , 为类似工程提供借鉴 。 关键词填充性岩溶旋喷桩软土地基加固与检测0 引言 渝怀铁路干 溪 沟 隧 道 位 于 重 庆 市 黔 江 郁 山 镇 境 内 , 全长 3 878 m , 隧道进口开挖揭示 D K278 + 628 + 698 段发育一大型全充填溶洞 , 主要充填黄褐色软 塑
2、- 硬塑粘土夹碎石 、松散 - 中密块石土 , 隧道洞身 位于充填物中 。隧道施工过程中 , 多次发生临时支护 拱部开 裂 及 大 面 积 坍 塌 , 其 粘 土 地 基 承 载 力 为 140 kPa, 为加固软基 , 经旋喷桩 、粉喷桩和碎石桩等对 比 , 在文 献 1 、文 献 2 的 基 础 上 , 对 D K278 + 628 + 678段隧底填充性岩溶采用了旋喷桩加固 。111 注浆孔及桩位布置 根据 工 程 勘 察 资 料 和 公 路 路 基 的 设 计 , D K278 + 628 + 678段隧底充填溶洞采用高压喷射注浆 (旋 喷桩 ) 加固 。间 距 布 置 : 衬 砌 边
3、 墙 外 侧 各 采 用 一 排550 mm , 6 根 , 占 检 查 桩 总 数 的 30 % ; 桩 径 500 mm , 4 根 , 占检 查 桩总 数 的 20 % ; 桩 径 450 mm , 10 根 , 占 检 查 桩 总 数 的 50 % ; 桩 径 最 大 值 为 580 mm , 最小值为 465 mm , 开挖检查结果 , 符合设计要 求 (桩径 450 mm ) 。 21312 钻孔检查 钻孔位置在旋喷桩半径的一半处 。钻孔检查了 22 根旋喷桩 , 从钻取岩芯观察 , 旋喷固结体整体性好 , 最好的岩芯 长 达 3 m 多 , 其 旋喷 桩 长 度 都 达 到 设
4、计 要求 。 21313 荷载试验 对旋喷桩进行了 2 组载荷板试验 。结果单桩承载 力大于 280 320 kPa, 桩间土的承载力大于 260 280 kPa, 满足设计要求 (经高压喷射注浆处理后的复合载力标准值的进行 , 分别 按 式 ( 2 ) 、式 ( 3 ) 进行 , 其较小者 。取dR k =fCu, k Apn( 2 )( 3 )Rd= d hi qsi+ Ap qpk i = 1 式 ( 2 )中R d 为单桩竖向承载力标准值 kN; f为旋kCu, k 喷桩桩身试块 (边长为 7017 mm 的立方体 ) 的无侧限 抗压强度平均值 , 根据室内试验 , 取 28 天强度值
5、为 5 400 kPa; 为强度折减系数 , 取为 0140;Ap 为桩的22截面积 , Ap = 015 / 4 = 01196 m 。 代入式 ( 2 )得 R d = 424 kN。 k d 为桩的平均直径 , 取为 0150 m;式 ( 3 )中n 为桩 长范围内所划分的土层数 , 取为 1; hi 为桩周第 i 层 土的厚度 , 取为 18 m; qsi为桩周第 i层土的摩擦力标 准值 , 可采用钻孔灌注桩桩侧壁摩擦力标准值 , 取为 15 kPa; qp 为 桩 端 天 然 地 基 土 的 承 载 力 标 准 值 , 140 kPa。取代入式 ( 3 )得 R d = 452 kN
6、。 k d计算结果取其小值 , 按 424 kN 计算 。则单桩竖向承载力标准值 R k21212 复合地基承载力标准值地基承载力 F 400 kPa) 。sp , k若按第二种破坏模式 , 合地基承载力标准值为即按复合地基考虑 ,则复综上所述 , 填充性岩溶经过旋喷桩注浆处理后 , 填充体内部桩体的均匀程度 、强度及单桩承载力都有 较大提高 , 达到了加固目的 。1d R k +fs, k( A e - A P ) ( 4 )fsp , k = Ae402009年第 3期 (总第 144期 )路基工程埋入式抗滑桩优化设计的数值模拟分析3刘剑光徐骏 四川成都610031 )(中铁二院工程集团有
7、限责任公司摘要埋入式抗滑桩的优化设计需要考虑各类工况 , 譬如桩长及桩位的变化 、桩截面的改变等 。 鉴于各种工况下模型改变不大 , 只需考虑抗滑桩的变化 , 因此有必要采用数值模拟分析方法 , 一则可 以减少分析的工作量 , 一次性得到各类工况的模拟结果 ; 另则便于根据需要灵活调整工况组合 , 进行 对比分析 。文章以重庆市武隆滑坡典型剖面的数值模拟分析为例 , 计算了四种桩长的工况 , 并与原设 计方案进行对比 , 提出了优化设计的建议 。 关键词强度折减数值模拟埋入式抗滑桩优化设计0 引言 三峡库区武隆滑坡位于重庆市武隆县乌江北岸新 县城巷口镇 , 整个滑坡区由 号 (区 ) 四个滑坡
8、 和 号 牵 引 变 形 区 组 成 , 见 图 1。滑 坡 区 总 面 积 约 2712 104 m2 , 总体积约 58515 104 m3 。该滑坡形成 机理比较复杂 , 治理工程措施主要为抗滑桩 , 其中 I 区 19 - 19 典型计算剖面采用了 4 排埋入式抗滑桩 。究尚不多 , 设计理论还不成熟 , 主要表现在 : ( 1 ) 难以确定合理桩长 。没有一种合理的计算方 法 , 既能达到设计安全 , 又使桩长尽量减小 ; ( 2 ) 难以确定抗滑桩承受的实际推力 。目前一般 采用滑坡下滑推力作为埋入式抗滑桩上推力 , 偏于保 守 ; 实际上埋入式抗滑桩顶上所受的推力由土体自身 承担
9、 , 没有转传到桩上 , 所以 , 桩上的实际推力小于 滑坡下滑推 力 。近 年来 发 展 起 来 的 有 限 元 强 度 折 减 1 法, 通过建立桩 - 土共同作用模型 , 能充分考虑桩 长变化及桩后滑体土抗力的影响 , 可获得更符合实际 的滑坡推力及抗滑桩所承受的推力 , 从而对滑坡治理 进行优化设计 。 本文基于有限元强度折减法对武隆滑坡埋入式抗 滑桩优化设计的数值模拟进行研究 。1 有限元强度折减法基本原理 111 有限元平衡方程 有限元法将连续介质用有限元法离散后 , 选择节 点位移作为 基 本 未 知 量 , 根 据 单 元 的 材 料 性 质 、形 状 、尺寸 、节点数目 、位
10、置等建立力和位移的方程 , 从而导出单元刚度矩阵 , 得到整体结构的节点力与节 点位移的关系 , 即整体结构平衡方程组图 1 武隆滑坡平面示意图目前国内外关于多排埋入式抗滑桩的工作机理研 P = K u ( 1 ) 3 中铁二院工程集团有限责任公司院控科研项目 刘剑光 , 男 , 工程师 , 硕士 。( 174) 。式中 P 为节点荷载组成的向量 ; K 为整体刚 度矩阵 ; u 为全部节点位移组成的向量 。 C 1第二届全国土木工程研究生学术论坛 , 20041101吕建兵 , 傅鹤林 1填充性岩溶软基加固方案的模糊综合评价与工程应 用 C 1第五届全国地面岩石工程学术会议中南地区岩石力学与
11、工程学术会议 , 20051101 齐加连 , 徐学燕 , 李舜 , 王正秋 1高压旋喷复合地基承载力试验研究 J 1 哈尔滨建筑工程学院学报 , 1994 , 27 ( 3 ) : 97 - 1011张百红等 1高压旋喷桩 在 煤矿 铁 路路 基 加 固中 的 应用 J 1 路基 工 程 , 2007 ( 4) 1秦四清 1深基坑工程优化设计 M 1北京 : 地震出版社 , 19981 李治国 1 隧道岩溶处理技术 J 1 铁道工程学报 , 2002, 76 ( 4 ) : 61- 671黄生根 , 张希浩 , 曹辉 1地基处理与基坑支护工程 M 1 武汉 : 中 国地质大学出版社 , 19
12、97131罗强 , 吕建兵 1 压力灌浆加固边坡的设计与施工 J 1 西部探矿工 程 , 2004 , 93 ( 2 ) : 181 - 182收稿日期 : 2008 - 12 - 04 2 3 结语 ( 1 )干溪沟隧道进口隧底溶洞经高压喷射注浆 , 大幅改善了填土的强度 , 增强了岩溶路基基底土的整 体性 , 使溶 洞的 位 移变 形 及 地 表 土 体 沉 降 量 明 显 减 少 , 提高了地基的承载力且费用较省 。 ( 2 ) 设置旋喷桩作为 充填 性 大 型溶 洞 的 处治 方 法 , 大量减少了换填工程量 , 同时 , 利用旋喷桩群桩 的摩擦性能及桩体的高强度 , 加大地基承载力 , 为隧 3 4 5 6 道内软弱地基处治提供了一种新思路 , 底无法换填时效果显著 , 值得推荐 。尤其是高深基 7 8 参考文献 : 1 吕建 兵 , 傅 鹤 林 , 赵 惠 , 韩 汝 才 1H SP 地 质 超 前 预 报 技 术 及 其 应 用
