巖土工程新技術(shù)創(chuàng)新與工程科學(xué)問題

巖土工程技術(shù)創(chuàng)新與工程科學(xué)問題初探1產(chǎn)品創(chuàng)新工藝創(chuàng)新

指技術(shù)上有變化的產(chǎn)品的研究開發(fā)生產(chǎn)及商業(yè)化，包括全新產(chǎn)品、顯著改進(jìn)產(chǎn)品。

指對(duì)全新的或有顯著改進(jìn)的生產(chǎn)方法的研究開發(fā)及應(yīng)用，包含新工藝、新設(shè)備等。

技術(shù)創(chuàng)新理論創(chuàng)新原始創(chuàng)新跟蹤創(chuàng)新全局意義創(chuàng)新局部意義創(chuàng)新重大改進(jìn)枝節(jié)上改進(jìn)形式上改進(jìn)創(chuàng)新構(gòu)成www.GeoH2匯報(bào)內(nèi)容現(xiàn)澆混凝土薄壁管樁技術(shù)漿固散體樁技術(shù)加筋碎石樁技術(shù)Y（X）型灌注樁技術(shù)可回收式錨桿技術(shù)復(fù)合加筋排水褥墊技術(shù)輕質(zhì)混合土技術(shù)其他新技術(shù)www.GeoH3

柔性樁復(fù)合地基：砂樁、灰土樁、碎石樁、水泥土攪拌樁（粉噴樁、漿噴樁）

剛性樁復(fù)合地基：CFG樁、混凝土灌注樁、預(yù)應(yīng)力管樁等

加固費(fèi)用低加固效果弱加固效果好加固費(fèi)用高目標(biāo)：研究一種具有剛性樁加固效果、柔性樁加固費(fèi)用、技術(shù)可靠且經(jīng)濟(jì)合理的樁基技術(shù)復(fù)合地基加固方法1現(xiàn)澆混凝土薄壁管樁技術(shù)www.GeoH41.1開發(fā)思路www.GeoH5大直徑現(xiàn)澆混凝土薄壁管樁（ThinwallPipePilebyusingCast-in-placeConcrete，即PCC樁），該技術(shù)在設(shè)備底盤和龍門支架的支撐下，依靠上部振動(dòng)頭的振動(dòng)力，將雙層鋼質(zhì)套管組成的空腔結(jié)構(gòu)及焊接成一體的下部活瓣樁靴沉入預(yù)定的設(shè)計(jì)深度，形成地基中空的環(huán)形域，在腔體內(nèi)均勻灌注混凝土，之后振動(dòng)拔管，灌注于內(nèi)管中土體與外部的土體之間便形成混凝土管樁。成模造漿器在沉樁和拔樁過程中，通過壓入潤滑泥漿保證套管順利工作?；畎陿堆ピ诠軜洞蛉霑r(shí)閉合，在拔樁時(shí)自動(dòng)分開。PCC樁概念www.GeoH6(a)FrontView(b)SideViewPCC樁設(shè)備1、底盤（含卷揚(yáng)機(jī)等）；2、龍門支架；3、振動(dòng)頭；4、鋼質(zhì)內(nèi)外套管空腔結(jié)構(gòu)；5、活瓣樁靴結(jié)構(gòu)；6、成模造漿器等；7、混凝土分流器。www.GeoH71.2PCC樁施工工藝LocationDrivePourExtractCompletewww.GeoH8www.GeoH9模扳作用1在振動(dòng)力的作用下環(huán)形腔體模扳沉入土中后澆鑄混凝土，當(dāng)振動(dòng)模扳提拔時(shí)，同時(shí)混凝土從環(huán)形腔體模扳下端注入環(huán)形槽孔內(nèi)，空腹模扳起到了護(hù)壁作用，因此不會(huì)出現(xiàn)縮壁和塌壁現(xiàn)象。保證了混凝土在槽孔內(nèi)良好的充盈性和穩(wěn)定性2環(huán)形腔體模扳在振動(dòng)提拔時(shí)，對(duì)模扳內(nèi)及注入槽孔內(nèi)的混凝土有連續(xù)振搗作用，使樁體充分振動(dòng)密實(shí)。同時(shí)又使混凝土向兩側(cè)擠壓，管樁壁厚增加振搗作用擠密作用3現(xiàn)澆混凝土薄壁管樁在施工過程中由于振動(dòng)、擠壓和排土等原因，可對(duì)樁間土起到一定的密實(shí)作用。擠壓、振密范圍與環(huán)形腔體模扳的厚度及原位土的性質(zhì)有關(guān)。1.3PCC成樁機(jī)理www.GeoH10如何進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)？樁芯開挖檢測(cè)低應(yīng)變檢測(cè)靜載荷試驗(yàn)1.4PCC樁質(zhì)量檢測(cè)www.GeoH11樁芯開挖檢測(cè)RangeofimprovedNo.Length（m）Design（m）Designthicknessofwall（cm）Averagethicknessofwall（cm）Mini.thicknessofwall（cm）K30+740~K30+778A8-2115.01.01213.913.6A4-1015.01.01214.113.6K30+778~K30+808A2-1915.01.241214.113.8A1-815.01.241214.213.9K30+808~K30+838A6-2215.51.01214.013.6A10-2015.51.01214.313.8K30+838~K30+868A3-2115.51.01214.013.5A2-1915.51.01213.913.6K30+868~K30+898A4-315.51.01214.213.9www.GeoH12低應(yīng)變檢測(cè)www.GeoH13靜載荷試驗(yàn)www.GeoH141.5PCC樁主要技術(shù)性能1沉樁深度達(dá)到25m以上。2樁徑為10001500mm。3管樁壁厚100150mm4混凝土標(biāo)號(hào)C10-C30。5樁間距2.5m－4.0m，采用梅花形或方形布置。www.GeoH15PCC樁的應(yīng)用范圍1、高速公路、高速鐵路、市政道路的路基處理；2、重力式邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)加固；3、大型油罐及煤氣柜基礎(chǔ)處理；4、污水處理廠大型瀑氣池、沉淀池基礎(chǔ)處理；5、江河堤防的地基加固等。6、多層及小高層建筑物地基處理；7、港口碼頭、海堤、防波堤等海岸工程適用于填土、飽和及非飽和粘性土及具有良好擠密效果的砂土、粉土等土層。www.GeoH16技術(shù)規(guī)程和科技成果推廣證書

交通部行業(yè)規(guī)程江蘇省地方標(biāo)準(zhǔn)www.GeoH171.6應(yīng)用推廣和成果轉(zhuǎn)讓PCC樁技術(shù)已廣泛應(yīng)用于我國江蘇、浙江、上海、天津、湖南、河北等多個(gè)省市高速公路和市政道路等國家重點(diǎn)工程大面積地基處理，如江蘇鹽通高速公路、南京繞城高速公路、南京河西濱江大道、鎮(zhèn)江金陽市政大道、上海北環(huán)高速公路、浙江杭千高速公路、湖南常張高速公路、天津威武高速公路、天津京滬二期高速公路、河北沿海高速公路等，產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到1.14億元，并取得顯著的社會(huì)環(huán)境效益。該技術(shù)已經(jīng)成套轉(zhuǎn)讓給天津華森市政工程建設(shè)有限公司、江蘇省鐵路建設(shè)工程有限公司和江蘇河海工程技術(shù)總公司等單位。www.GeoH181.8工程科學(xué)問題PCC樁荷載傳遞特性研究PCC樁復(fù)合地基承載力問題研究PCC樁復(fù)合地基沉降計(jì)算方法研究PCC樁負(fù)摩擦力特性研究PCC樁內(nèi)摩擦特性研究PCC樁樁芯土特性與土塞效應(yīng)研究PCC樁樁體材料特性研究PCC樁施工工法研究PCC樁水平承載特性研究www.GeoH19PCC樁抗彎性能研究PCC樁復(fù)合地基與上部結(jié)構(gòu)共同作用性狀PCC樁復(fù)合地基按沉降控制設(shè)計(jì)理論P(yáng)CC樁復(fù)合地基優(yōu)化設(shè)計(jì)理論P(yáng)CC樁復(fù)合地基測(cè)試技術(shù)研究PCC樁復(fù)合地基承載力與沉降可靠性性分析PCC樁足尺模型試驗(yàn)研究

www.GeoH20獲得資助現(xiàn)澆混凝土薄壁管樁復(fù)合地基加固機(jī)理與計(jì)算方法研究，國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（50679017）PCC樁水平承載特性與計(jì)算方法研究，國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（50778063）PCC樁軟基加固設(shè)計(jì)理論與應(yīng)用試驗(yàn)研究，浙江省交通科技項(xiàng)目，2005PCC樁在江蘇沿海高速公路深厚軟基加固中應(yīng)用，江蘇省交通科技項(xiàng)目，2003PCC樁技術(shù)規(guī)程研制，江蘇省建設(shè)科技項(xiàng)目，2004大型工程軟土地加固新技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用，江蘇省“六大人才”基金項(xiàng)目，2005www.GeoH211.9人才培養(yǎng)和發(fā)表論文通過本課題的研究，已培養(yǎng)畢業(yè)了3名博士研究生，9名碩士研究生，并在國家核心期刊及重要的學(xué)術(shù)會(huì)議上發(fā)表了35篇學(xué)術(shù)論文，其中被SCI、EI收錄20篇，產(chǎn)生顯著社會(huì)影響。www.GeoH22匯報(bào)內(nèi)容現(xiàn)澆混凝土薄壁管樁技術(shù)漿固散體樁技術(shù)加筋碎石樁技術(shù)Y（X）型灌注樁技術(shù)可回收式錨桿技術(shù)復(fù)合加筋排水褥墊技術(shù)輕質(zhì)混合土技術(shù)其他新技術(shù)www.GeoH232、漿固散體材料樁技術(shù)

2.1開發(fā)思路：（1）復(fù)合地基的加固效果取決于樁體的強(qiáng)度和樁間土的承載力。（2）碎石樁復(fù)合地基的特點(diǎn)：樁體為散粒體，樁身強(qiáng)度低。（3）壓力注漿既能提高樁體的強(qiáng)度，又能改善樁間土的性質(zhì)。（4）現(xiàn)澆薄壁管樁對(duì)于深基礎(chǔ)來說樁架的要求高，在遇到上方有高壓電線等障礙物來說施工不便。www.GeoH242.2技術(shù)簡介

該技術(shù)利用鉆機(jī)按設(shè)計(jì)直徑，鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度成孔，然后放入注漿管，投放石料。在投放石料的過程中，用注漿管放水清洗鉆孔。石料投放完成后進(jìn)行注漿，固結(jié)成樁。漿液除在孔中注漿成樁外，也向周圍土體滲透。優(yōu)點(diǎn)和效果：注漿樁是一種引入注漿技術(shù)的軟基處理方法，將注漿技術(shù)與碎石樁技術(shù)相結(jié)合，成樁直徑為300～700mm，樁長一般在35m以內(nèi)。www.GeoH252.3施工工藝www.GeoH262.4加固原理漿固樁復(fù)合地基加固地基的機(jī)理是（1）樁體凝固作用。漿液除在孔內(nèi)與骨料固結(jié)成樁，（2）漿液擴(kuò)散作用。漿液還部分滲入土體，改善樁周天然土的性質(zhì)。復(fù)合地基加固區(qū)由一般剛性樁復(fù)合地基簡單的兩部分（樁體和天然土體）擴(kuò)展到注漿樁復(fù)合地基的三部分（樁體、漿液滲透加固體和天然土體），達(dá)到更好的提高地基承載力和減少地基沉降的復(fù)合效果。由于施工機(jī)械高度不高，因此不受現(xiàn)場(chǎng)空間限制。樁體材料除了可用碎石之外還可使用城市廢棄的粉碎后的磚塊，既廢物利用又保護(hù)了環(huán)境。www.GeoH272.5推廣應(yīng)用漿固碎石樁技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于浙江杭千高速公路、浙江寧波繞城高速公路、浙江甬臺(tái)溫沿海鐵路等國家重點(diǎn)工程大面積地基處理，取得顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。www.GeoH282.6工程科學(xué)問題漿固樁荷載傳遞特性研究漿固樁復(fù)合地基承載力問題研究漿固樁復(fù)合地基沉降計(jì)算方法研究漿固樁負(fù)摩擦力特性研究漿固樁樁體材料特性研究漿固樁施工工法研究漿固樁水平承載特性研究漿固樁樁間土特性研究www.GeoH292.7現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)www.GeoH30

博士研究生培養(yǎng)1左威龍，漿固碎石樁復(fù)合地基承載力特性研究，河海大學(xué)博士學(xué)位論文，2007年2聞世強(qiáng)，漿固碎石樁復(fù)合地基沉降變形試驗(yàn)研究，河海大學(xué)博士學(xué)位論文，2007年碩士研究生培養(yǎng)1邢恩達(dá)，路堤荷載作用下漿固碎石樁變形研究，河海大學(xué)碩士學(xué)位論文，20062侍嶸，漿固碎石樁模型試驗(yàn)研究，河海大學(xué)碩士學(xué)位論文，2007年2.8研究生培養(yǎng)www.GeoH31匯報(bào)內(nèi)容現(xiàn)澆混凝土薄壁管樁技術(shù)漿固散體樁技術(shù)加筋碎石樁技術(shù)Y（X）型灌注樁技術(shù)可回收式錨桿技術(shù)復(fù)合加筋排水褥墊技術(shù)輕質(zhì)混合土技術(shù)其他新技術(shù)www.GeoH323、加筋碎石樁技術(shù)豎向加筋碎石樁技術(shù)是為提高碎石樁承載力的又一新方法。碎石樁的工作時(shí)需要一定的徑向約束力，如果地基土強(qiáng)度過低(一般認(rèn)為不排水剪強(qiáng)度Cu<20kPa)就不能提供足夠的碎石樁工作所需的徑向約束力，如何限制樁頂附近碎石樁的側(cè)向變形,以適應(yīng)地基加固的需要，該技術(shù)將豎向管式格柵設(shè)置在碎石樁的上部，用以限制碎石樁上部側(cè)向變形，達(dá)到提高樁基的承載力的目的。3.1開發(fā)思路（高明軍，劉漢龍，2006200742572）www.GeoH33加筋約束作用1加筋后約束樁體上部變形，使荷載傳遞到樁體下部四周土體以及下臥層上，減小復(fù)合地基沉降2樁身在加筋的約束下，樁身模量遠(yuǎn)大于樁間土，地基中應(yīng)力將按模量大小進(jìn)行分配，應(yīng)力向樁上集中，應(yīng)力沿樁身向下四周橫向擴(kuò)散，使應(yīng)力分布趨于均勻，樁體的置換作用3.2技術(shù)原理3碎石樁縮短了孔隙水的水平滲透途徑，促進(jìn)了土中孔隙水壓力的消散，提高了飽和粘性土排水固結(jié)的能力，使沉降穩(wěn)定加快排水作用www.GeoH343.3工程應(yīng)用寧波繞城高速公路軟基加固工程中，進(jìn)行了豎向格柵加筋碎石樁的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，目的是驗(yàn)證格柵碎石樁的技術(shù)可行性以及格柵套筒長度對(duì)樁身承載性狀的影響。碎石樁長度為8m樁徑為40cm，格柵套管直徑為40cm，考慮到徑向變形影響范圍主要在樁基的上部，因此，設(shè)計(jì)格柵套管的長度分別為0m、2m、3m和4m四個(gè)工況。碎石樁采用正方形的布置形式，樁體材料選用粒徑為20～40mm(最大粒徑小于60mm)的碎石，格柵套管孔徑50mm。www.GeoH353.4工程科學(xué)問題加筋碎石樁復(fù)合地基變形加筋碎石樁承載特性研究加筋碎石樁荷載傳遞機(jī)理碎石樁加筋優(yōu)化深度研究加筋碎石樁復(fù)合模量研究www.GeoH36匯報(bào)內(nèi)容現(xiàn)澆混凝土薄壁管樁技術(shù)漿固散體樁技術(shù)加筋碎石樁技術(shù)Y（X）型灌注樁技術(shù)可回收式錨桿技術(shù)復(fù)合加筋排水褥墊技術(shù)輕質(zhì)混合土技術(shù)其他新技術(shù)www.GeoH374、Y（X）型灌注樁技術(shù)Y型沉管灌注樁根據(jù)等截面異形周邊擴(kuò)大原理，派生于傳統(tǒng)圓形沉管灌注樁；是在傳統(tǒng)沉管灌注樁的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)發(fā)展而成的一種新樁型，該技術(shù)是陸見華先生自主研制開發(fā)的一項(xiàng)專利技術(shù)。Y型振動(dòng)沉管灌注樁技術(shù)，采取振動(dòng)沉模成孔、現(xiàn)場(chǎng)澆注混凝土成樁，現(xiàn)場(chǎng)澆注時(shí)在樁頂預(yù)插鋼筋，待樁體達(dá)到一定強(qiáng)度后，澆注樁帽。（陸見華ZL01221710.7），（劉漢龍2007100203063）4.1開發(fā)思路www.GeoH38樁模護(hù)壁作用1在振動(dòng)力的作用下由預(yù)制樁尖封閉的Y型模板沉入土中后，澆注混凝土；當(dāng)振動(dòng)模板提拔時(shí)，混凝土從Y型模板下端注入Y形槽孔內(nèi)，一次成孔成樁,空腹模板起到了護(hù)壁作用2Y型樁屬于剛性樁，與碎石樁、CFG樁等相比，具有更高的樁體模量、強(qiáng)度和承載能力；樁體的置換作用顯著，復(fù)合地基承載力提高幅度較大樁體置換作用4.3技術(shù)原理擠土密實(shí)作用3Y型振動(dòng)沉管灌注樁在施工過程中，由于振動(dòng)、擠土等原因，可對(duì)樁間土起到一定的密實(shí)作用；改善樁間土的特性www.GeoH394.4工程應(yīng)用浙江申嘉湖高速公路浙江嘉興段J8標(biāo)選取K48+335-K48+474、K49+468-K49+616、K49+712-K49+872、K50+827-K50+882和K52+692-K52+872采用Y形沉管灌注樁。樁長采用10m、12m、15m、17m、19m五種，樁距采用2.2m、2.4m、2.8m三種。Y形樁截面積0.157m3，周長2.124m，樁帽采用直徑1.4m，厚0.35m，標(biāo)號(hào)C25鋼筋砼澆筑。www.GeoH404.5現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

www.GeoH41

博士研究生培養(yǎng)1王新泉，Y型沉管灌注樁特性試驗(yàn)研究與機(jī)理分析，河海大學(xué)博士學(xué)位論文，2007年2劉芝平，現(xiàn)澆X形混凝土樁性狀試驗(yàn)研究與分析，河海大學(xué)博士學(xué)位論文，2008年發(fā)表論文1劉漢龍，Y型沉管灌注樁加筋路堤力學(xué)性狀試驗(yàn)研究，巖土工程學(xué)報(bào)（投稿）2王新泉，劉漢龍，Y型沉管灌注樁承載特性研究，巖土工程學(xué)報(bào)（投稿）3王新泉，Y型樁樁側(cè)摩阻力產(chǎn)生附加應(yīng)力的分析計(jì)算，巖土力學(xué)（錄用）4陳永輝，王新泉，劉漢龍，Y型樁樁端均布荷載產(chǎn)生應(yīng)力的分析計(jì)算，5陳永輝，王新泉，基于尖點(diǎn)突變理論的Y型樁屈曲臨界荷載分析4.6研究生培養(yǎng)www.GeoH42匯報(bào)內(nèi)容現(xiàn)澆混凝土薄壁管樁技術(shù)漿固散體樁技術(shù)加筋碎石樁技術(shù)Y（X）型灌注樁技術(shù)可回收式錨桿技術(shù)復(fù)合加筋排水褥墊技術(shù)輕質(zhì)混合土技術(shù)其他新技術(shù)www.GeoH43

5.1開發(fā)思路

基坑工程錨固支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，錨桿的作用是臨時(shí)性的，基坑施工結(jié)束后一般留在地基中，造成（1）經(jīng)濟(jì)性差；（2）對(duì)周圍環(huán)境有影響。5、可回收錨桿技術(shù)www.GeoH445.2技術(shù)開發(fā)一種可全回收式錨桿，其主要技術(shù)特征在于鋼拉桿與活動(dòng)式錨頭螺旋連接，在鋼拉桿外套接PVC花管。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和效果在于錨桿可以反復(fù)使用，節(jié)省了施工成本，同時(shí)又為以后附近或周圍的其它施工工程排除了障礙物，也節(jié)省了這些工程的施工費(fèi)用，降低了施工難度。而本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，又不影響當(dāng)前施工及質(zhì)量，也不會(huì)帶來其它后患，保護(hù)環(huán)境。本實(shí)用新型可集成為產(chǎn)品，在工廠批量生產(chǎn)。www.GeoH45可回收式錨桿桿件抗扭特性研究可回收式錨桿錨頭抗拔性能研究可回收式錨桿套管壓漿性能研究可回收式錨桿簡化計(jì)算方法研究可回收式錨桿與土共同作用研究可回收式錨桿設(shè)計(jì)方法研究可回收式錨桿施工工法研究5.2工程科學(xué)問題www.GeoH465.3現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)www.GeoH47匯報(bào)內(nèi)容現(xiàn)澆混凝土薄壁管樁技術(shù)漿固散體樁技術(shù)加筋碎石樁技術(shù)Y（X）型灌注樁技術(shù)可回收式錨桿技術(shù)復(fù)合加筋排水褥墊技術(shù)輕質(zhì)混合土技術(shù)其他新技術(shù)www.GeoH48

6.1開發(fā)思路

在設(shè)置砂井和塑料排水板的排水固結(jié)法地基處理過程中，砂墊層是最為普遍使用的方法。砂墊層的作用主要是作為水平排水層。

同時(shí)，對(duì)于高路堤工程，往往要設(shè)置土工格柵來提高路堤的穩(wěn)定性并協(xié)調(diào)變形。

沿海平原地區(qū)，由于環(huán)境保護(hù)采砂限制，同時(shí)由于運(yùn)輸成本高，砂墊層的使用成本高。

砂墊層由于厚度薄，施工往往由人工操作并易受天氣影響較大。6、復(fù)合加筋排水褥墊技術(shù)www.GeoH496.2技術(shù)開發(fā)www.GeoH506.3工程科學(xué)問題復(fù)合加筋褥墊材料特性研究復(fù)合加筋褥墊抗壓特性研究復(fù)合加筋褥墊抗拉特性研究復(fù)合加筋褥墊通水量試驗(yàn)研究復(fù)合加筋褥墊設(shè)計(jì)計(jì)算研究復(fù)合加筋褥墊施工工法研究路堤荷載下復(fù)合加筋褥穩(wěn)定性分析www.GeoH51匯報(bào)內(nèi)容現(xiàn)澆混凝土薄壁管樁技術(shù)漿固散體樁技術(shù)加筋碎石樁技術(shù)Y（X）型灌注樁技術(shù)可回收式錨桿技術(shù)復(fù)合加筋排水褥墊技術(shù)輕質(zhì)混合土技術(shù)其他新技術(shù)www.GeoH527.1開發(fā)思路

對(duì)于沉降控制的土工構(gòu)造物，上部荷載是產(chǎn)生變形的起因。一般土的重度是1820kN/m3，如果能夠減輕路堤重量，則可有效地控制沉降。

對(duì)于在斜坡上筑路或修建建筑物，需要進(jìn)行填方，如果重量過大，則會(huì)帶來穩(wěn)定性問題。