[00907045]搅拌桩成套创新技术开发与应用

该项目在全面总结、分析相关研究成果的基础上，从理论分析、数值模拟、现场试验及室内模型试验等方面深入研究了排水粉喷桩(2D工法)、双向搅拌桩和钉形搅拌桩加固软土地基的加固机理、加固效果、设计方法以及现场施工工艺和质量评价方法。该课题开展了下列十个方面的研究：1.排水粉喷桩复合地基法(2D工法)原理和效果分析；2.路堤荷载下排水粉喷桩复合地基的变形特性；3.排水粉喷桩复合地基设计方法和施工工艺；4.双向搅拌桩技术原理和施工设备开发；5.双向搅拌桩加固效果；6.双向搅拌桩设计方法和施工工艺；7.钉形搅拌桩技术原理和施工设备开发；8.钉形搅拌桩的荷载传递规律、单桩破坏模式和承载力确定方法；9.钉形搅拌桩复合地基变形和承载力特征；10.钉形搅拌桩复合地基设计方法和施工工艺。该项目研究主要取得了下列成果：(1)采用圆柱扩张理论和气压劈裂理论分析排水粉喷桩复合地基法加固软土地基的加固机理，并进行了常规粉喷桩、排水粉喷桩的单桩对比试验和排水粉喷桩试验段试验，论证了排水粉喷桩加固软土地基的有效性优越性。(2)在理论分析的基础上，采用有限元方法模拟排水粉喷桩加固软土地基的施工过程，研究了复合地基承载力特性、路堤荷载下复合地基变形性状。(3)提出排水粉喷桩复合地基设计方法和排水粉喷桩复合地基加固软土地基的施工工艺以及质量控制体系。(4)研究提出双向搅拌桩技术原理，自主开发研制了双向搅拌桩施工设备，成功解决了常规搅拌桩施工出现的技术难题。(5)通过现场对比试验和电阻率法搅拌均匀性的定量评价，证明双向搅拌桩桩身质量的优越性，论证了双向搅拌桩加固效果。(6)建立了双向搅拌桩的设计方法和施工工艺。(7)根据土拱效应原理和地基应力分布特点，发明了钉形搅拌桩，自主研制开发了钉形搅拌桩施工设备。(8)研究了钉形搅拌桩荷载传递规律、单桩破坏模式和承载力确定方法。(9)通过试验和理论分析，研究了钉形搅拌桩复合地基变形和承载力特征。(10)提出钉形搅拌桩单桩和复合地基承载力确定方法。从钉形搅拌桩复合地基的沉降固结机理和荷载传递规律出发，提出桩身荷载传递法和排水路径法两种钉形搅拌桩复合地基沉降计算方法。建立了钉形搅拌桩的设计方法和施工工艺。(11)排水粉喷桩复合地基技术(2D工法)处理费用比常规粉喷桩的费用降低了30%左右，双向搅拌桩较常规搅拌桩可节约工程费用约10%，钉形搅拌桩施工单位体积水泥土的费用较常规工艺提高约20%-30%，同时双向搅拌桩、钉形搅拌桩处理软土地基较常规搅拌桩可大大缩短工期。三项搅拌桩创新技术自成功研制以来，获得了5项国家发明专利，已在中国高速公路、高速铁路、大型市政工程、港口工程及房建工程等领域的软土地基处理中得到推广应用，为中国基础设施建设提供了新的软基处理技术方法，随着这些创新技术的进一步推广应用，必将产生重大经济和社会效益。排水粉喷桩、双向搅拌桩及钉形搅拌桩技术的成功研制开发可广泛应用于深厚软基处理工程中，