分析當(dāng)前巖土工程技術(shù)的創(chuàng)新及應(yīng)用

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摘要：巖土工程技術(shù)創(chuàng)新是其發(fā)展的靈魂。本文從技術(shù)創(chuàng)新的角度探討了巖土工程技術(shù)創(chuàng)新的方法，以期對(duì)廣大學(xué)者提供研究思路。

關(guān)鍵詞：巖土工程；技術(shù)創(chuàng)新；應(yīng)用

技術(shù)創(chuàng)新可分了原始創(chuàng)新和跟蹤創(chuàng)新，其思維方式的差異，形成了技術(shù)創(chuàng)新的不同特點(diǎn)。要把科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)化、科技興國(guó)、科技為國(guó)家建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展服務(wù)，就需要原始創(chuàng)新。而技術(shù)創(chuàng)新則主要是對(duì)新產(chǎn)品和新工藝構(gòu)想的研究，將其投入在技術(shù)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)之中。判斷技術(shù)創(chuàng)新成功與否的主要標(biāo)志是其市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)程度，而不是技術(shù)上的完善程度。近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，在巖土工程技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)域取得取新的進(jìn)展，新產(chǎn)品、新工藝層出不窮，我國(guó)巖土工程技術(shù)在世界領(lǐng)域也有一席之地。

1現(xiàn)澆混凝土大直徑管樁（PCC 樁）技術(shù)

目前，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展，大規(guī)模的高速公路、高速鐵路、市政工程、大型港口和機(jī)場(chǎng)工程等建設(shè)進(jìn)入了新的快速發(fā)展時(shí)期。而我國(guó)沿海和內(nèi)地湖泊地區(qū)存在大量的軟弱土環(huán)境問(wèn)題，在軟土地基上修建以上構(gòu)造物對(duì)沉降變形提出了更高的要求，迫切需要開發(fā)新的優(yōu)質(zhì)高效的地基沉降控制技術(shù)。復(fù)合地基是目前國(guó)內(nèi)外軟土地基加固的主要方法，它包括柔性樁復(fù)合地基和剛性樁復(fù)合地基兩大類。總體上來(lái)說(shuō)，柔性樁技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)低且普及性廣，但缺點(diǎn)是樁身強(qiáng)度低、加固深度有限且工后沉降控制較難，而剛性樁樁身強(qiáng)度高、加固深度大，但缺點(diǎn)是費(fèi)用成本高，大面積推廣投資大。因此如何吸收柔性樁和剛性樁兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，克服其相應(yīng)的缺點(diǎn)具有重要的工程意義。現(xiàn)澆混凝土大直徑管樁（PCC 樁）技術(shù)的應(yīng)用，其目的是針對(duì)目前復(fù)合地基處理中柔性樁和剛性樁的優(yōu)缺點(diǎn)，克服兩種樁型的缺點(diǎn)，結(jié)合兩者的優(yōu)點(diǎn)，尋求一種具有加固效果好、加固費(fèi)用低的新樁型，即采用柔性樁的成本達(dá)到剛性樁的加固效果。所謂加固效果好，是指樁的承載力高，也就是樁基側(cè)摩阻力或樁端阻力高，沉降控制效果好；所謂加固費(fèi)用低，是指混凝土材料用量少。為達(dá)此目的，需開發(fā)一種樁基承載力高且混凝土用量少的新樁型。此外，作為軟土地基處理復(fù)合地基中的樁基，一般是以摩擦為主型樁，因此要提高承載力，必須盡量提高基樁側(cè)摩阻力，提高側(cè)摩阻力又可以通過(guò)增大基樁的側(cè)表面積實(shí)現(xiàn)，而增大樁的周長(zhǎng)可達(dá)到增大側(cè)表面積的效果。顯然，樁徑越大，樁周長(zhǎng)就越大，然而混凝土用量也相應(yīng)增大，因此，既要增大周長(zhǎng)、又要減少混凝土用量，只有將樁的形式變成空心管樁，故大直徑空心混凝土管樁應(yīng)運(yùn)而生。

2抗液化排水剛性樁

地震作用下砂性土地基中將產(chǎn)生超靜的孔隙水壓力，由于不能快速消散從而導(dǎo)致地基液化破壞。一般工程場(chǎng)地采用碎石樁作為豎向排水通道來(lái)抵抗地基液化，同時(shí)，碎石樁本身也具有承載性能，能使（構(gòu)造物）地基得到加固。碎石樁孔隙大，排水速度快，還對(duì)周圍土體有擠密作用，因此其抗液化效果好，但碎石樁是一種柔性樁，樁基承載力不高，樁體變形大，因此不能承擔(dān)較大的上部荷載，對(duì)房屋建筑等地基不適應(yīng)。工程中對(duì)于房屋等建筑物地基，普遍采用剛性樁來(lái)提高地基承載力，剛性樁承載力高，變形小，但不能排水，在液化地基中容易喪失承載力而引起剛性樁基礎(chǔ)的破壞，繼而導(dǎo)致房屋破壞，這種災(zāi)害實(shí)例在每次大地震中都有記錄。目前提高樁基承載能力的常用方法為注漿加固，可以采用注漿法使碎石樁加固，形成漿固碎石樁，這種方法能提高樁基承載力，減小樁基變形，但是碎石樁注漿后，樁基的排水能力喪失，顯然這種思路行不通。另一種思路是在剛性樁的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，即要在盡量不減少剛性樁承載力的基礎(chǔ)上，使剛性樁具有排水能力，有了這個(gè)想法之后，創(chuàng)新思路就很明顯了，只要人為地在剛性樁中設(shè)置一排水通道即可。碎石樁為柔性樁，承載力較低，樁身壓縮變形大，但具有排水效果，可抗液化，而剛性樁則相反，其承載力高，樁身壓縮變形小，但缺乏排水功能，不適應(yīng)于液化土層。可以看出，這兩種樁型的優(yōu)缺點(diǎn)正好可以互補(bǔ)，一種樁型的缺點(diǎn)正好是另一種樁型的優(yōu)點(diǎn)，兩者可以相互克服、相互補(bǔ)充。

3克服橋頭跳車方法中需封閉施工、增鋪材料導(dǎo)致新的沉降的方法

為了克服目前常用處理橋頭跳車方法中需封閉施工、增鋪材料導(dǎo)致新的沉降等問(wèn)題，合理有效地、一次性地解決橋頭跳車問(wèn)題，本發(fā)明提出一種一次性解決既有高速公路橋頭跳車問(wèn)題、且施工時(shí)不影響高速公路正常使用的處理方法。要使軟基路段不沉降，有兩種方法：一種是傳統(tǒng)的增加地基土體強(qiáng)度；另一種是采用輕質(zhì)土減輕路堤荷載，但主要應(yīng)用于在建的路堤。對(duì)于已通車的高速公路路堤，要在不影響通車情況下將輕質(zhì)土置換原來(lái)的路堤土，需要解決一系列的技術(shù)難題。采用拌和機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)拌和輕質(zhì)材料，拌和機(jī)在底部開孔通過(guò)軟管與增壓泵相連，再通過(guò)軟管連接到鉆桿上端部，形成輕質(zhì)材料的輸送通道。采用螺栓鉆桿分別在高速公路橋頭路段左、右兩側(cè)路堤邊坡處傾斜鉆孔，鉆桿旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)并通過(guò)螺紋口向外自動(dòng)排土，鉆孔深度接近路堤填土中心。邊旋轉(zhuǎn)邊緩慢外拔長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)的鉆桿，同時(shí)開啟增壓泵，通過(guò)鉆桿中心管將輕質(zhì)材料泵送到鉆孔。輕質(zhì)材料通過(guò)鉆桿中心的孔洞噴出，從下而上逐漸填滿孔洞，置換掉了原來(lái)的路堤填土。與常規(guī)增鋪材料處理橋頭差異沉降方法相比，該技術(shù)方案具有處治效果好、施工便捷、且不影響道路正常運(yùn)營(yíng)等顯著優(yōu)勢(shì)。

4漿固碎石樁技術(shù)

在道路、橋梁等工程施工中，復(fù)合地基施工方法是目前處理軟土地基常用的一類方法。碎石樁屬散粒體樁，樁身強(qiáng)度低，但造價(jià)相對(duì)較低。CFG樁和PHC樁等屬剛性樁，樁體強(qiáng)度高，加固效果好，但造價(jià)高。在實(shí)際工程施工中，作為復(fù)合地基技術(shù)，一般需要中等黏結(jié)強(qiáng)度的樁型即可。另外，傳統(tǒng)的樁基復(fù)合地基加固技術(shù)只發(fā)揮樁基礎(chǔ)本身的作用，對(duì)其樁間土改善甚微，而樁間土也會(huì)影響地基加固的質(zhì)量。同時(shí)，隨著城市建設(shè)和工業(yè)發(fā)展，大量廢棄的磚塊、碎石等建筑垃圾以及鋼廠大量鋼渣等工業(yè)垃圾需要進(jìn)行填埋處理，這既占用了寶貴而有限的耕地，又造成了浪費(fèi)，也影響了生態(tài)環(huán)境。碎石樁復(fù)合地基技術(shù)，由于其具有施工便捷、造價(jià)相對(duì)較低等優(yōu)點(diǎn)，在軟基處理工程中得到了廣泛應(yīng)用。但是，由于碎石樁屬于柔性樁，其在支撐上部荷載過(guò)程中，地基沉降量相對(duì)較大；這對(duì)于上部構(gòu)建物沉降控制要求相對(duì)較高時(shí)，碎石樁復(fù)合地基無(wú)法滿足要求，從而在一定程度上限制了其推廣應(yīng)用。基樁后注漿技術(shù)是在基樁成樁之后，通過(guò)預(yù)埋的注漿管，在樁側(cè)、樁端或樁側(cè)聯(lián)合樁端灌注水泥漿液等，以提高樁側(cè)摩阻力和樁端阻力的技術(shù)方案；該技術(shù)方案可以有效提高基樁整體承載力，不過(guò)常規(guī)注漿樁技術(shù)均針對(duì)剛性樁。基于此項(xiàng)因素考慮，可以將傳統(tǒng)碎石樁復(fù)合地基和注漿樁兩種技術(shù)方法組合在一起，在碎石樁施工完成的基礎(chǔ)上，通過(guò)預(yù)埋的注漿管對(duì)碎石等散體材料及樁周土體進(jìn)行注漿，最終形成漿固碎石樁。通過(guò)注漿處理后，使復(fù)合地基加固區(qū)擴(kuò)展到樁體、漿液滲透加固體和天然土體三部分組成，可以更好地達(dá)到提高地基承載力和減少地基沉降的復(fù)合效果。此外，樁體材料可以為碎石、磚塊或鋼渣等廢物作為骨料（散體材料），可以有效保護(hù)環(huán)境，降低施工成本；由于施工機(jī)械高度不高，因此不受現(xiàn)場(chǎng)空間限制。

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