河南省科技攻关计划项目：（0424450011）
项目负责人：郭院成  教授
鉴定日期：2009年10月29日；
鉴定证书编号：豫科鉴字[2009]第220号

项目研究成果简介： 

高填方路基后处理技术是一种新型地基处理技术，本项目通过对无砂砼小桩技术工作机理的数值模拟、及其在高速公路扩宽工程中的应用研究，得到如下研究结论：

（1）后处理技术具有堆载预压、快速排水、排气固结、固化、竖向置换增强等综合作用机理。施工桩长有部分位于填土内，利用桩土间的摩擦力形成锚固段，可阻止地基土变形时桩向上的“刺入”和使后部分填土荷载通过该段桩侧摩阻力向桩身的转移，有效的调整和增加桩土应力比，减小填土荷载对老路基的影响。

（2）无砂砼小桩后处理高填方软基技术，当小桩打穿软基时，应属于承载力控制问题；当软基较深，小桩无法打穿软基时，沉降变形控制将成为主要问题。通过对桩及桩间土在后期荷载作用下的变形分析，解决了高填方路基基于变形控制的后处理优化设计问题。

（3）后处理先填土高度是高填方路基后处理技术中非常关键的一个技术参数，对路基后处理的效果起到很大的控制作用，填土高度过大，路基施工期间的稳定将受到影响，填土高度过小，又达不到后处理技术的目的，基于统一双剪强度理论的高填方路基临界荷载计算方法进行了分析讨论，统一双剪强度理论考虑了中主应力的影响，能够较真实地反映地基的受力与承载性状，相对于基于Mohr-coulomb准则的地基承载力的计算方法能使地基承载力计算值提高约15%~35%，通过工程实例的验证，说明该方法能够更确切地反映地基承载力的实际情况。

（4）在地基承载力较高条件下对加宽填土基于小坡堤稳定分析确定后处理技术先填土高度的方法进行了详细讨论，所得先填土高度计算表达式与加宽填土的重度，路基加宽宽度，土与碎石垫层的摩擦角，加宽填土与老路边坡填土的摩擦角，粘聚力有关。

（5）在已有理论基础上对高填方路基后处理技术成孔施工过程中各阶段土体的固结进行了分析。基于高填方路基加宽时加宽填土荷载的特殊性，首先对各种荷载形式作用下地基土体的初始应力和超孔隙水压力进行了分析；对后处理技术先填土、成孔施工各阶段的固结过程进行了详细分析，得出了各阶段土体超孔隙压力和固结度的计算分析结果。

（6）利用统一强度理论和柱形孔扩张弹性理论，分析了无砂砼小桩注浆期间注浆压力与桩周土体的应力状态，得出了考虑中主应力影响下桩周土体处于弹性状态和弹塑性状态时注浆压力计算公式以及注浆压力与塑性开展半径的关系式；通过对桩周土体处于不同应力状态时土体注浆开裂与挤密之间的相关关系以及中主应力权系数和初始应力取不同值时注浆压力与塑性开展半径的关系进行了分析，得出在压力注浆初期，和随着也即土体深度的增加线性增加，且增加的幅度大于增加的幅度，说明在浅层土体，土体开裂先于其压密屈服，当土体达到一定深度以后，土体的压密屈服先于土体的开裂。随着值的增大而增大，说明中主应力对土体的屈服有影响，且随着其权重的增加其影响也就越大；在压力注浆后期，当塑性区半径一定时， 随着也即土体深度的增加线性增加，且随着值增大而增大；当一定时，同样的挤压力作用下，塑性区半径随着值的增大而减小。

（7）采用砂井地基对淤泥质土层进行处理后，再分层施加加宽填土荷载，从数值模拟结果看，由于砂井的存在，促进了土体的排水固结，加快了土体的变形速度，但土体的变形量没有发生本质变化，也没有能够有效提高地基土体的承载力，在加宽填土荷载作用下，地基土体仍将会产生滑动破坏趋势。

（8）从数值模拟过程中土体变形的发展变化可知，后处理施工改变了土体的变形性状，没有处理前老路路堤中有较大区域的竖向变形是隆起的，后处理施工期间该区域变形由隆起变成了下降，且最终值变成了负值，这样不仅减小了老路路堤的沉降差，而且大大减小了老路路堤中拉应力，避免土体因受拉屈服的可能。

（9）后期填土荷载施工时，由于后处理形成复合地基的存在，发生最大竖向位移的位置以及竖向位移梯度变化最大的位置，都出现了不同于处理前的变化规律，这样后期填土荷载在老路路堤上引起的竖向变形就大大减小。

（10）无砂砼小桩后处理技术在加宽工程中的应用表明，小桩后处理技术不仅能够增强新老路基之间的结合，而且能够协调新老路基之间的变形，大大减小工后沉降变形。