课程设计英语翻译

通过对大型地面贮槽应用切割土壤混合搅拌成桩对

地面进行改善

J. Ameratunga

科菲土工技术企业有限公司,澳大利亚

D·Brown

瓦格斯塔夫打桩企业有限公司、澳大利亚

Ramachandran

科菲土工技术企业有限公司,澳大利亚

R·Denny

瓦格斯塔夫打桩企业有限公司,南国

摘要

深层土壤混合(DSM)已在欧洲和亚洲国家使用了几年，但最近几年只在澳大利亚进行了介绍。DSM是常用的改善软压缩粘土的方法，传统方法如预压排水板由于无论是稳定的原因、时间和/或空间的限制。都是不可行的。桥台和路堤是使用传统的深层土壤混合方法的典型例子。本文提出了一个在应用土壤混和搅拌设备的情况下，进行土壤深层搅拌的案例研究。CSM桩用来支撑直径为53.5m，高20m 的大型贮槽，而不再用深桩为基础建造。使用数值分析的方法为实现客户提出的结算标准提供了信心。数值分析通过采用二维对称轴条件进行简化，将CSM柱转化为圆圈。在完成设计之前，实验室测试在评估不同的水泥体积的混合强度、用数值模拟进行灵敏度的研究时要在柱的强度变化影响的下进行。在安装后进行进一步的强度测试，以确认实际强度增益。为了使应力转移到CSM柱列上，要在安装过程形成“桩帽”。在每个柱的位置上预先挖成一米深的坑，使用的水泥或土料从这些坑中溢出形成冒。这种环保友好的新措施可以避免在CSM操作中去除多余的胶凝材料。在水质检测过程中结算会被监测，实验结果会表明该项目的顺利完成。

关键词：地基改良，土层深厚搅拌，切割土壤混合搅拌，软土

1 介绍

深层土壤混合(DSM)已在欧洲和亚洲国家使用了几年，但最近几年只在澳大利亚进行了介绍。DSM是常用的改善软压缩粘土的方法，传统方法如预压排水板由于无论是稳定的原因、时间和/或空间的限制。都是不可行的。桥台和路堤是使用传统的深层土壤混合方法的典型例子。本文提出了一个在应用土壤混和搅拌设备的情况下，进行土壤深层搅拌的案例研究。一个位于汤斯维尔浅层基础的直径53.5m，高20m的大型储罐不能承担沉重的荷载。此外，严格的结算标准与储罐的性能有关。由于与该项目相关的时间限制，最初的建议是在风化岩石上建造一个贮槽，一般为15m深或者提高石桩基础的土壤强度。桩基础需要通过加固的混凝土筏板将所有的荷载转移到桩，因此整体的整体估价高。用传统的设备制成的石柱来改善地面不被认可，因为可压缩粘土的深度和实现贮槽的严格的结算标准的难度。客户是同意的关于承包商提出的使用DSM技术和CSM桩改善地下基础的意见。CSM技术提供了各类临时和永久墙和支护结构以及结构桩基础的通用解决方案。这项使用CSM技术的替代技术能被客户接受是因为它为项目提供了许多优点。包括以下几点：

●成本方法的有效性

●CSM结构不会产生显著的震动，从而在周围结构中消除潜在的

破坏。

●提出的改进后方法排出了场外设置。

●在剖面上提高沙土材料的强度从而控制了潜在的土壤液化问题

2 项目说明

该地块位于现有南汤斯维尔燃料储存终端的东南端。提高生产需将现有设施扩大并且客户决定建设直径为53.5米的附加地上钢燃料储存箱。提议建造有盖的高度为20 m的罐体由中央柱八个内部柱支撑。该罐体由倒锥形的压实土支撑，并且此基础中设有高度为 1.2m 的混凝土圈梁。水下测试，在不考虑结构荷载的条件下路基预期承受荷载大于220Kpa，在操作条件下，承受为单位重量90kn/立方米的荷载。

3 地下条件

一个勘察供客户进行现场包括三项钻孔到基岩和相关原位测试和取样。被客户指挥的现场地质勘察包括对基岩钻孔和相关的原位测试

和取样。在初始阶段有条件限制的实验室测验已经进行。基于现场的钻孔工程日志，对地下条件的评估如下：

(1)填充 - 通常被描述为松散到中密砂变厚度，通常从 1.5米到3.3米厚

(2)砂-通常被描述为松散到中等密度带有似贝壳碎片的沙子

(3)河流粘土-可压缩天然河口粘土，典型描述为软质粘土，变化范围从0到最大为190

(4)典型的冲积层冲积层通常被描述为中密砂或硬粉质粘土

(5)基岩 - 风化花岗岩，这是从现有下方15米遇到16米地面

连续圆锥贯入试验证实了这个一般模型，并提供进一步的数据来协助参数选择。

岩土工程的设计模型是以根据在现场测试的结果评估的参数为基础设计的。表一给出了分析得出的材料特性。

4 设计沉降准则

除了路基的承载能力，罐的性能应该被结算标准限制。有客户提出的标准如下：

●任何两个之间的最大差异沉降以10m间隔不得超过100毫米

（1％）

●任何两个之间的最大差异沉降沿圆周点不得超过300毫米

●最大的中心到边缘的距离不应超过300毫米。

5 CSM柱的设计

深层土壤混合（DSM）进行改良土壤特征，例如，以增加抗剪强度，并通过在土壤里混合一下添加剂降低土壤受压力。深层搅拌可根据混合方法和使用的添加剂分为两类。从设计的观点来看，如果要在较大的规则区域内使用DSM柱，可以通过等效强度和变形特性增强土壤强度。所提出的基础处理的设计涉及以下步骤：

1)估计土壤结构的可能强度，由CSM柱承受所有荷载。

2)给CSM柱做一个初始的估计，并检查面积比

3)在提供一个良好的覆盖层的布局上设计CSM并保持每一个CSM柱

的影响

4)进行数值分析并且评估由参数引起的应力

5)对参数变化进行敏感性分析

6)增加或减少柱的数量，并重复2-4步骤，直到结果表明设计满足

要求

7)如果观察发现行为反应与预期不同应及时在安装和施工过程中落

实补救措施

在当前项目中水泥是由75％的普通硅酸盐水泥和25％的粉煤灰并且以少量的膨土岩为辅助混合而成。这个基于对河口粘土进行实验室测试的组合被认为是当今技术发展的前列。共安装了147 根CSM 柱，由CSM布局和通过了2.4米长0.5M宽的规划面积约9米深度，分析给出在图1中。

5.1 数值分析

二维有限元是使用PLAXIS进行分析，应力感应出的路基和CSM列用于长期解决由于土壤的强度问题。PLAXIS程序已经专门为稳定岩土工程进行分析开发。在分析中，土壤和岩石材料以Mohr-库仑材料和CSM柱为蓝本线性弹性材料为基础建模。而不是采用三维有限元分析，决定开展轴对称的分析该设计。轴对称模型被建立起来用于圆形贮罐结构具有均匀径向截面和装载围绕中心轴线，其中所述变形和应力方案态被假定为在任何径向方向上是相同的。由于CSM列没有径向放置（见图1）是需要这种布局转换是轴对称。这是完成使用等效面积的做法。由轴对称PLAXIS分析，该贮槽被CSM柱分为九个区，CSM列和CSM盖被模拟为刚性相当于“甜甜圈”材料。该材料的宽度是基于一种简化的方法确定的，每个“环形”被评定在CSM在特定半径的区域内。CSM列做了创新性的改变的时候，以方便分配CSM桩帽的结构的垂直负载。溢出的量（水泥粘结剂和乡土）被估计假设原生土壤饱和吸收。为了遏制这种溢出，一个“桩帽”被预先挖好的每一列位置吸收。在建造完柱后，这个“桩帽”被混合桨式混合器安装在挖掘机中。在内部设计中，这个尺度为这个设计的上限。在每个CSM列在由1.75米扩大到3米。从表面上看，通过0.55米逐渐变细至0.240。除了通过在盖中提供的有益效果便于垂直载荷重新分布，盖结构提供了以下好处：