1、GeoHohai 复合地基新技术复合地基新技术地基处理新技术地基处理新技术New Technology of Soil Improvement New Technology of Composite Foundation New Technology of Composite Foundation GeoHohai 现浇混凝土薄壁管桩技术现浇混凝土薄壁管桩技术 浆固散体桩技术浆固散体桩技术加筋碎石桩技术加筋碎石桩技术复合加筋排水褥垫技术复合加筋排水褥垫技术 其他新技术其他新技术GeoHohai 柔性桩复合地基：砂桩、灰土桩、碎石桩、柔性桩复合地基：砂桩、灰土桩、碎石桩、 水泥土搅拌桩（粉喷桩、
2、浆喷桩）水泥土搅拌桩（粉喷桩、浆喷桩） 刚性桩复合地基刚性桩复合地基 ：CFGCFG桩、混凝土灌注桩、桩、混凝土灌注桩、 预应力管桩等预应力管桩等 加固费用低加固费用低加固效果弱加固效果弱加固效果好加固效果好加固费用高加固费用高目标目标：研究一种具有刚性桩加固效果、柔性桩加固费用、：研究一种具有刚性桩加固效果、柔性桩加固费用、技术可靠且经济合理的桩基技术技术可靠且经济合理的桩基技术复合地基加固方法复合地基加固方法1 1 现浇混凝土薄壁管桩技术现浇混凝土薄壁管桩技术GeoHohai1.1 1.1 基本原理基本原理GeoHohai 大直径现浇混凝土薄壁管桩（大直径现浇混凝土薄壁管桩（Thin wa
3、ll Pipe Pile by using Cast-in-place Concrete，即，即PCC桩），桩）， 该技术在设备底盘和该技术在设备底盘和龙门支架的支撑下，依靠上部振动头的振动力，将龙门支架的支撑下，依靠上部振动头的振动力，将双层钢质双层钢质套管套管组成的空腔结构及焊接成一体的下部组成的空腔结构及焊接成一体的下部活瓣桩靴活瓣桩靴沉入预定沉入预定的设计深度，形成地基中空的环形域，在腔体内均匀灌注混的设计深度，形成地基中空的环形域，在腔体内均匀灌注混凝土，之后振动拔管，灌注于内管中土体与外部的土体之间凝土，之后振动拔管，灌注于内管中土体与外部的土体之间便形成混凝土管桩。便形成混凝土管
4、桩。 成模造浆器在沉桩和拔桩过程中，通过压入润滑泥浆保证套成模造浆器在沉桩和拔桩过程中，通过压入润滑泥浆保证套管顺利工作。管顺利工作。 活瓣桩靴在管桩打入时闭合，在拔桩时自动分开。活瓣桩靴在管桩打入时闭合，在拔桩时自动分开。PCC PCC 桩概念桩概念GeoHohai23415234158787立面图侧面图6 (a) Front View (b) Side ViewPCC PCC 桩设备桩设备1 1、底盘（含卷扬机等）；、底盘（含卷扬机等）；2 2、龙门支架；、龙门支架；3 3、振动头；、振动头；4 4、钢质内外套管空腔结构；、钢质内外套管空腔结构；5 5、活瓣桩靴结构；、活瓣桩靴结构；6 6
5、、成模造浆器等；、成模造浆器等；7 7、混凝土分流器。、混凝土分流器。GeoHohai PCCPCC桩桩机设备桩桩机设备GeoHohai1.2 PCC 1.2 PCC 桩施工工艺桩施工工艺地面桩机就位振动沉管浇注混凝土振动拔管成桩Location Drive Pour Extract CompleteGeoHohaiGeoHohai模扳作用模扳作用1在振动力的作用下环形在振动力的作用下环形腔体模扳沉入土中后浇腔体模扳沉入土中后浇铸混凝土，当振动模扳铸混凝土，当振动模扳提拔时，同时混凝土从提拔时，同时混凝土从环形腔体模扳下端注入环形腔体模扳下端注入环形槽孔内，空腹模扳环形槽孔内，空腹模扳起到了护
6、壁作用，因此起到了护壁作用，因此不会出现缩壁和塌壁现不会出现缩壁和塌壁现象。保证了混凝土在槽象。保证了混凝土在槽孔内良好的充盈性和稳孔内良好的充盈性和稳定性定性2环形腔体模扳在振动提环形腔体模扳在振动提拔时，对模扳内及注入拔时，对模扳内及注入槽孔内的混凝土有连续槽孔内的混凝土有连续振捣作用，使桩体充分振捣作用，使桩体充分振动密实。同时又使混振动密实。同时又使混凝土向两侧挤压，管桩凝土向两侧挤压，管桩壁厚增加壁厚增加振捣作用振捣作用挤密作用挤密作用3现浇混凝土薄壁管桩在施现浇混凝土薄壁管桩在施工过程中由于振动、挤压工过程中由于振动、挤压和排土等原因，可对桩间和排土等原因，可对桩间土起到一定的密实
7、作用。土起到一定的密实作用。挤压、振密范围与环形腔挤压、振密范围与环形腔体模扳的厚度及原位土的体模扳的厚度及原位土的性质有关。性质有关。1.3 PCC 1.3 PCC 成桩机理成桩机理GeoHohai桩芯开挖检测桩芯开挖检测静载荷试验静载荷试验1.4 PCC 1.4 PCC 桩质量检测桩质量检测GeoHohai桩芯开挖检测桩芯开挖检测Range of improvedNo.Length（m）Design （m）Design thickness of wall（cm）Average thickness of wall（cm）Mini.thickness of wall（cm）K30+740K30
8、+778A8-2115.01.01213.913.6A4-1015.01.01214.113.6K30+778K30+808A2-1915.01.241214.113.8A1-815.01.241214.213.9K30+808K30+838A6-2215.51.01214.013.6A10-2015.51.01214.313.8K30+838K30+868A3-2115.51.01214.013.5A2-1915.51.01213.913.6K30+868K30+898A4-315.51.01214.213.9GeoHohai低应变检测低应变检测GeoHohai静载荷试验静载荷试验GeoHo
9、hai 1.5 PCC 1.5 PCC桩主要技术性能桩主要技术性能1 沉桩深度达到沉桩深度达到25m以上。以上。2 桩径为桩径为1000 1500mm。3 管桩壁厚管桩壁厚100 150mm4 混凝土标号混凝土标号C10-C30。5 桩间距桩间距2.5m4.0m ， 采用梅花形或方形布置。采用梅花形或方形布置。GeoHohai PCC PCC桩的应用范围桩的应用范围1 1、高速公路、高速铁路、市政道路的路基处理；、高速公路、高速铁路、市政道路的路基处理；2 2、重力式边坡支护结构加固；、重力式边坡支护结构加固；3 3、大型油罐及煤气柜基础处理；、大型油罐及煤气柜基础处理；4 4、污水处理厂大型
10、瀑气池、沉淀池基础处理；、污水处理厂大型瀑气池、沉淀池基础处理；5 5、江河堤防的地基加固等。、江河堤防的地基加固等。6 6、多层及小高层建筑物地基处理；、多层及小高层建筑物地基处理；7 7、港口码头、海堤、防波堤等海岸工程、港口码头、海堤、防波堤等海岸工程 适用于填土、饱和及非饱和粘性土及具有良适用于填土、饱和及非饱和粘性土及具有良好挤密效果的砂土、粉土等土层。好挤密效果的砂土、粉土等土层。GeoHohai1.6 1.6 应用推广和成果转让应用推广和成果转让 PCCPCC桩技术已广泛应用于我国江苏、浙江、上海、天津、湖桩技术已广泛应用于我国江苏、浙江、上海、天津、湖南、河北等多个省市高速公路
11、和市政道路等国家重点工程大南、河北等多个省市高速公路和市政道路等国家重点工程大面积地基处理，如面积地基处理，如江苏盐通江苏盐通高速公路、高速公路、南京绕城南京绕城高速公路、高速公路、南京河西南京河西滨江大道、滨江大道、镇江金阳镇江金阳市政大道、市政大道、上海北环上海北环高速公路、高速公路、浙江杭千浙江杭千高速公路、高速公路、湖南常张湖南常张高速公路、高速公路、天津威武天津威武高速公路、高速公路、天津京沪天津京沪二期高速公路、二期高速公路、河北沿海河北沿海高速公路等，产生直接经高速公路等，产生直接经济效益达到济效益达到1.141.14亿元，并取得显著的社会环境效益。亿元，并取得显著的社会环境效益
12、。GeoHohai高速公路施工照片高速公路施工照片 GeoHohaiGeoHohaiGeoHohaiGeoHohaiGeoHohaiGeoHohaiGeoHohaiGeoHohaiGeoHohaiGeoHohaiGeoHohaiGeoHohaiGeoHohai 现浇混凝土薄壁管桩技术现浇混凝土薄壁管桩技术 浆固散体桩技术浆固散体桩技术加筋碎石加筋碎石桩技术桩技术复合加筋排水褥垫技术复合加筋排水褥垫技术 其他新技术其他新技术GeoHohai2 2、浆固散体材料桩技术、浆固散体材料桩技术 2.1 基本原理：基本原理：（1）复合地基的加固效果取决于桩体的强度和桩间土的承载力。）复合地基的加固效果取决
13、于桩体的强度和桩间土的承载力。（2）碎石桩复合地基的特点：桩体为散粒体，桩身强度低。）碎石桩复合地基的特点：桩体为散粒体，桩身强度低。（3）压力注浆既能提高桩体的强度，又能改善桩间土的性质。）压力注浆既能提高桩体的强度，又能改善桩间土的性质。（4）现浇薄壁管桩对于深基础来说桩架的要求高，在遇到上方有）现浇薄壁管桩对于深基础来说桩架的要求高，在遇到上方有高压电线等障碍物来说施工不便。高压电线等障碍物来说施工不便。GeoHohai2.2 2.2 技术简介技术简介 v 该技术利用钻机按设计直径，钻进至设计深度成孔，然后该技术利用钻机按设计直径，钻进至设计深度成孔，然后放入注浆管，投放石料。在投放石料
14、的过程中，用注浆管放入注浆管，投放石料。在投放石料的过程中，用注浆管放水清洗钻孔。石料投放完成后进行注浆，固结成桩。浆放水清洗钻孔。石料投放完成后进行注浆，固结成桩。浆液除在孔中注浆成桩外，也向周围土体渗透。液除在孔中注浆成桩外，也向周围土体渗透。 v 优点和效果：注浆桩是一种引入注浆技术的软基处理方法，优点和效果：注浆桩是一种引入注浆技术的软基处理方法，将注浆技术与碎石桩技术相结合，成桩直径为将注浆技术与碎石桩技术相结合，成桩直径为300700mm，桩长一般在桩长一般在35m以内。以内。GeoHohai2.3 2.3 施工工艺施工工艺GeoHohaiGeoHohai2.4 2.4 加固原理加
15、固原理 浆固桩复合地基加固地基的机理是（浆固桩复合地基加固地基的机理是（1）桩体凝固作用。浆）桩体凝固作用。浆液除在孔内与骨料固结成桩，（液除在孔内与骨料固结成桩，（2）浆液扩散作用。浆液还）浆液扩散作用。浆液还部分渗入土体，改善桩周天然土的性质。部分渗入土体，改善桩周天然土的性质。 复合地基加固区由一般刚性桩复合地基简单的两部分（桩体复合地基加固区由一般刚性桩复合地基简单的两部分（桩体和天然土体）扩展到注浆桩复合地基的三部分（桩体、浆液和天然土体）扩展到注浆桩复合地基的三部分（桩体、浆液渗透加固体和天然土体），达到更好的提高地基承载力和减渗透加固体和天然土体），达到更好的提高地基承载力和减少
16、地基沉降的复合效果。少地基沉降的复合效果。 由于施工机械高度不高，因此不受现场空间限制。桩体材料由于施工机械高度不高，因此不受现场空间限制。桩体材料除了可用碎石之外还可使用城市废弃的粉碎后的砖块，既废除了可用碎石之外还可使用城市废弃的粉碎后的砖块，既废物利用又保护了环境。物利用又保护了环境。GeoHohai2.5 2.5 推广应用推广应用 浆固碎石桩技术浆固碎石桩技术已经应用已经应用于于浙江杭千浙江杭千高速公路、高速公路、浙浙江宁波绕城江宁波绕城高速公路、浙高速公路、浙江甬江甬台温沿海铁路台温沿海铁路等国家等国家重点工程大面积地基处理，重点工程大面积地基处理，取得显著的社会经济效益。取得显著的
17、社会经济效益。GeoHohaiGeoHohaiGeoHohaiGeoHohai2.6 2.6 现场试验现场试验GeoHohai 现浇混凝土薄壁管桩技术现浇混凝土薄壁管桩技术 浆固散体桩技术浆固散体桩技术加筋碎石桩技术加筋碎石桩技术复合加筋排水褥垫技术复合加筋排水褥垫技术 其他新技术其他新技术GeoHohai3、加筋碎石桩技术、加筋碎石桩技术 竖向加筋碎石桩技术是为提高碎石桩承载力的又一新方法。碎石竖向加筋碎石桩技术是为提高碎石桩承载力的又一新方法。碎石桩的工作时需要一定的径向约束力，如果地基土强度过低桩的工作时需要一定的径向约束力，如果地基土强度过低( (一般认一般认为不排水剪强度为不排水剪强
18、度Cu20kPa)Cu20kPa)就不能提供足够的碎石桩工作所需的径就不能提供足够的碎石桩工作所需的径向约束力，如何限制桩顶附近碎石桩的侧向变形向约束力，如何限制桩顶附近碎石桩的侧向变形, ,以适应地基加固以适应地基加固的需要，该技术将竖向管式格栅设置在碎石桩的上部，用以限制的需要，该技术将竖向管式格栅设置在碎石桩的上部，用以限制碎石桩上部侧向变形，达到提高桩基的承载力的目的。碎石桩上部侧向变形，达到提高桩基的承载力的目的。3.1 概述概述GeoHohai加筋约束作用加筋约束作用1加筋后约束桩体上加筋后约束桩体上部变形，使荷载传部变形，使荷载传递到桩体下部四周递到桩体下部四周土体以及下卧层上，
19、土体以及下卧层上，减小复合地基沉降减小复合地基沉降2桩身在加筋的约桩身在加筋的约束下，桩身模量束下，桩身模量远大于桩间土，远大于桩间土，地基中应力将按地基中应力将按模量大小进行分模量大小进行分配，应力向桩上配，应力向桩上集中，应力沿桩集中，应力沿桩身向下四周横向身向下四周横向扩散，使应力分扩散，使应力分布趋于均匀，布趋于均匀，桩体的置换作用桩体的置换作用3.2 技术原理技术原理3碎石桩缩短了孔碎石桩缩短了孔隙水的水平渗透隙水的水平渗透途径，促进了土途径，促进了土中孔隙水压力的中孔隙水压力的消散，提高了饱消散，提高了饱和粘性土排水固和粘性土排水固结的能力，使沉结的能力，使沉降稳定加快降稳定加快排
20、水作用排水作用GeoHohai3.3 工程应用工程应用 宁波绕城高速公路软基加固工程中，进行了竖向格栅加筋碎石宁波绕城高速公路软基加固工程中，进行了竖向格栅加筋碎石桩的现场试验，目的是验证格栅碎石桩的技术可行性以及格栅桩的现场试验，目的是验证格栅碎石桩的技术可行性以及格栅套筒长度对桩身承载性状的影响。碎石桩长度为套筒长度对桩身承载性状的影响。碎石桩长度为8m桩径为桩径为40cm，格栅套管直径为，格栅套管直径为40cm，考虑到径向变形影响范围主要，考虑到径向变形影响范围主要在桩基的上部，因此，设计格栅套管的长度分别为在桩基的上部，因此，设计格栅套管的长度分别为0m、2m、3m和和4m四个工况。碎
21、石桩采用正方形的布置形式，桩体材料四个工况。碎石桩采用正方形的布置形式，桩体材料选用粒径为选用粒径为2040mm(最大粒径小于最大粒径小于60mm)的碎石，格栅套管的碎石，格栅套管孔径孔径50mm。GeoHohai3.4 3.4 工程科学问题工程科学问题 加筋碎石桩复合地基变形加筋碎石桩复合地基变形 加筋碎石桩承载特性研究加筋碎石桩承载特性研究 加筋碎石桩荷载传递机理加筋碎石桩荷载传递机理 碎石桩加筋优化深度研究碎石桩加筋优化深度研究 加筋碎石桩复合模量研究加筋碎石桩复合模量研究GeoHohai 现浇混凝土薄壁管桩技术现浇混凝土薄壁管桩技术 浆固散体桩技术浆固散体桩技术加筋碎石桩技术加筋碎石桩
22、技术复合加筋排水褥垫技术复合加筋排水褥垫技术 其他新技术其他新技术GeoHohai 4.1 概述概述 在设置砂井和塑料排水板的排水固结法地在设置砂井和塑料排水板的排水固结法地 基处理过程中，砂垫层是最为普遍使用的基处理过程中，砂垫层是最为普遍使用的 方法。砂垫层的作用主要是作为水平排水层。方法。砂垫层的作用主要是作为水平排水层。 同时，对于高路堤工程，往往要设置土工格同时，对于高路堤工程，往往要设置土工格 栅来提高路堤的稳定性并协调变形。栅来提高路堤的稳定性并协调变形。 沿海平原地区，由于环境保护采砂限制，沿海平原地区，由于环境保护采砂限制， 同时由于运输成本高，砂同时由于运输成本高，砂垫层的
23、使用成本高。垫层的使用成本高。 砂垫层由于厚度薄，施工往往由人工操作并易受天气影响较大。砂垫层由于厚度薄，施工往往由人工操作并易受天气影响较大。4 4、复合加筋排水褥垫技术、复合加筋排水褥垫技术GeoHohai4.2 技术开发技术开发GeoHohai4.3 4.3 工程科学问题工程科学问题 复合加筋褥垫材料特性研究复合加筋褥垫材料特性研究 复合加筋褥垫抗压特性研究复合加筋褥垫抗压特性研究 复合加筋褥垫抗拉特性研究复合加筋褥垫抗拉特性研究 复合加筋褥垫通水量试验研究复合加筋褥垫通水量试验研究 复合加筋褥垫设计计算研究复合加筋褥垫设计计算研究 复合加筋褥垫施工工法研究复合加筋褥垫施工工法研究 路堤荷载下复合加筋褥稳定性分析路堤荷载下复合加筋褥稳定性分析GeoHohai 现浇混凝土薄壁管桩技术现浇混凝土薄壁管桩技术 浆固散体桩技术浆固散体桩技术加筋碎石桩技术加筋碎石桩技术 复合加筋排水褥垫技术复合加筋排水褥垫技术 轻质混合土技术轻质混合土技术 其他新技术其他新技术GeoHohai岩土工程技术创新研究方法之思考岩土工程技术创新研究方法之思考 新技术新技术开发开发工程科工程科学问题学问题发现发现设备仪设备仪器研制器研制实施工实施工艺开发艺开发工程推工程推广应用广应用现场试现场试验研究验研究理论机理论机理分析理分析室内试室内试验研究验研究GeoHohai
