软弱地基加固理论与工艺技术创新应用(新时代海上工程创新技术与实践丛书)_吕卫清，董志良，王婧，刘志军，鲍树峰著_9787547855829

本书较为全面、系统地介绍了软弱地基的工程特性、加固难点及当前的技术发展现状，主要包括海上软弱地基深层水泥搅拌法（DCM）加固理论与数字化工艺技术。全书由中交第四航务工程局（简称四航局）岩土技术研究团队总结多年的研究成果，在已完成的科研报告、学术论文基础上，依托四航局完成的重大工程项目，将核心研究成果提炼编写而成，集中体现了四航局在软土地基加固理论及工艺技术方面的研究成果、工程应用经验及技术水平。
本书按陆域与水下软基加固分为两大篇，包含绪论共16章，篇为深层加固理论及工艺技术，包括考虑负压衰减的软基真空预压固结理论、真空联合堆载预压下软弱地基强度增长计算方法、超软弱土地基沉降估算方法、排水固结法加固超软弱地基效果主要影响因素、塑料排水板弯曲对软基固结沉降的影响、软基处理创新工艺技术、软弱地基排水固结理论发展展望。第二篇为海上软弱地基深层水泥搅拌法（DCM）加固理论与数字化工艺，包括海上DCM法加固软基技术发展历程、DCM法软基加固机理及水泥土强度发展规律、海上DCM法加固软基设计方法、海上DCM法软基加固施工关键装备、海上DCM法加固软基数字化施工工艺技术、海上DCM法加固软基施工质量评价、海上DCM法加固软基工程应用、海上DCM法软基加固技术发展展望。
本书可供土木工程、地下结构、软基处理等领域的科研、设计及施工人员参考。

排水固结法和深层水泥搅拌法（DCM）是两种常用的软弱地基加固手段。排水固结法尤其是真空预压技术，近30年来在国内外得到了广泛的应用和飞速的发展，被大量应用于不同领域、不同行业建筑物的软土地基处理中，加固技术不断更新，加固深度越来越深，效果越来越好。21世纪以来，水下DCM开始在我国水上工程地基处理中大规模推广应用。近10年来，伴随着大量跨海工程的兴建，我国加强了水下DCM加固机理及其施工工艺的研究，自主研发了新型水下DCM施工设备，积累了工程经验，施工技术日趋完善。中交第四航务工程局有限公司（简称四航局）多年来以科技创造价值为契机，结合重大工程，开展软弱地基处理加固理论、工艺技术的研究和实践，取得了较为丰硕的成果。
本书是四航局岩土技术研究团队多年的研究成果总结，在已完成的科研报告、学术论文基础上，依托四航局完成的重大工程项目，将核心研究成果提炼出来编写而成。适逢国家一带一路建设如火如荼地进行，本书作为新时代海上工程创新技术与实践丛书之一，将向同仁介绍在软弱地基加固技术领域方面的研究成果。
本书把陆域与水下软基加固分为两大篇：　篇软基排水固结理论及工艺技术分7章，主要介绍了软弱地基的工程特性、加固难点及当前的技术发展现状，阐述了软弱地基在固结理论、强度增长、沉降估算及竖向排水通道对加固效果影响等方面的研究成果。第二篇海上软弱地基深层水泥搅拌法（DCM）加固理论与数字化工艺技术从加固机理、工程设计、施工装备及技术、质量评价等方面，全面阐述了研究团队在DCM法加固水下软基方面取得的技术创新成果。
本书包括了四航局重大研发项目和四航研究院自筹科研项目新吹填超软土地基真空预压加固深厚复杂超软弱地基处理关键技术研究DCM法加固水下软基自主核心技术及自动化装备研发等的主要研究成果，并吸纳了陈平山博士的学术论文观点。在编写过程中，得到了滕超工程师、周红星博士、邱青长博士、周睿博高工、王新高工、张克浩高工、卢普伟高工等人的大力支持，在此表示衷心的感谢！
软弱地基加固理论与工艺技术创新应用
本书所介绍的研究成果已经在珠海神华高栏港煤炭码头储运中心一期、南沙三期软基处理、香港国际机场第三跑道等多个工程项目中得到了成功应用，并获得了相关知识产权，有力促进了我国地基处理行业的技术水平发展。在当前创新驱动发展战略的背景下，本书凝聚了四航局科研团队多年的心血成果，可供从事软弱地基加固领域研究、设计、施工和管理的科研及工程技术人员参考。
由于笔者水平有限，书中难免有错误和不当之处，敬请读者批评指正。

作者2021年12月

吕卫清正高级工程师。中交第四航务工程局有限公司总工程师、副总经理。享受国务院特殊津贴专家，全国水运工程建造大师，南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海）河口海岸与岛礁工程创新团队首席科学家。兼任中国土木工程学会理事、中国土木工程学会港口工程分会副理事长、广东省土木建筑学会副理事长。长期从事水运工程建设管理与科研攻关工作，主持或参与30余项境内外重大建设工程关键技术方案研究与制定，多项工程获国家优质工程奖、詹天佑奖、鲁班奖等；主持或参与国家科技支撑计划、广东省重点领域研发计划及重大工程科研项目30余项。获中交集团及省部级一等奖（特等奖）17项、二等奖14项；获茅以升科学技术奖－建造师奖、水运工程建设标准工作突出贡献（个人）奖等多项荣誉；获及省部级工法9项，主编行业标准4部，出版学术著作2部。
董志良正高级工程师。中交四航工程研究院有限公司党委书记、执行董事、法人代表。享受国务院特殊津贴专家，中国航海智库首批特约研究员，中交四航局首席技术专家。兼任中国航海学会理事、中国疏浚协会理事、广东省岩土力学与工程学会地基处理专委会主任委员，以及中山大学、华南理工大学、河海大学等大学兼职教授。长期从事软基加固理论与技术研究及应用实践工作，获国家科技进步一等奖1项，省部级一等奖（特等奖）9项、二等奖12项；获广东省青年科技标兵、中国航海学会科技贡献突出人物等多项荣誉；授权国家专利60余项，其中中国专利优秀奖1项；获及省部级工法4项，出版学术著作2部，发表论文130余篇。
王婧博士，正高级工程师。中交四航工程研究院有限公司岩土工程研究所副所长。主要从事地基处理、地下工程等方面的科技工作。主持参与了、省部级20余项重点科技攻关项目，获省部级科技奖5项、厅局级科技奖7项，主参编专著2本、规范4部，获专利20余项，1项软件著作权，发表论文40余篇，其中SCI/EI检索论文22篇。荣获广州市珠江科技新星、中交集团青年岗位能手等荣誉。
刘志军高级工程师。中交四航工程研究院有限公司科技管理部经理，注册一级建造师。兼任广东省岩土力学与工程学会青年工作委员会副主任委员。主要从事岩土工程领域相关科研与实践工作，主持或参与重大工程科研项目，获中国水运建设行业协会科技进步奖特等奖1项、中交集团科技进步特等奖1项，以及中央企业青年岗位能手、广东省土木建筑优秀科技工作者等荣誉；参编行业标准2部，参编专著1部，发表论文30余篇，其中SCI/EI检索论文15篇。
鲍树峰博士，正高级工程师。就职于广州交通大学(筹)/广州航海学院。首届工程建设行业杰出科技青年，中北大学校外硕士研究生导师，广州大学校外硕士研究生导师，中国水运建设行业协会科学技术专家库入库专家、中国建筑学会-工程建设学术委员会青年专家、中国施工企业管理协会科技专家、广东省建材行业专家委员会专家。主持、参与了10多项国家及企业技术课题研究，获省部级科技奖共5项，获授权国家发明专利7项、实用新型专利20多项、3项软件著作权，发表核心论文近40篇。

第1章绪论1
1.1软土工程特性/2
1.2软土地基加固难点/2
1.2.1计算理论方面/2
1.2.2工艺技术方面/3
1.3本书主要研究内容/4
参考文献/4

篇软基排水固结理论及工艺技术7
第2章考虑负压衰减的软基真空预压固结理论9
2.1新近吹填淤泥地基的固结变形特点/10
2.2新近吹填淤泥地基真空固结的负压分布模式/10
2.2.1试验方案/10
2.2.2试验区概况/13
2.2.3试验监测方案/13
2.2.4试验结果/14
2.2.5负压分布模式/19
2.3轴对称固结模型/20
2.4基本假定/21
2.5基于Hansbo固结理论负压条件下的径向固结基本方程及近似解/21
2.5.1径向固结基本方程/21
2.5.2边界条件和初始条件/21
2.5.3径向固结基本方程的解/22
2.6负压条件下竖向固结基本方程和求解/22
2.6.1竖向固结基本方程/22
2.6.2边界条件和初始条件/23
2.6.3竖向固结基本方程求解/23
2.7负压条件下砂井地基固结径向竖向组合解析解/26
2.8负压条件下砂井地基固结度的计算/26
2.9解的特点及局限性/27
2.9.1解的特点/27
2.9.2解的局限性/27
参考文献/28

第3章真空联合堆载预压下软弱地基强度增长计算方法29
3.1土体强度的两个性原理/30
3.1.1有效强度理论/30
3.1.2性原理/32
3.2软基强度增长方法/33
3.2.1有效应力法/33
3.2.2应力路径法/34
3.3软土强度增长计算方法/36
3.3.1土体强度增长计算方法/36
3.3.2土体有效应力增量的理论计算/38
3.4土体强度增长计算公式的工程应用/39
参考文献/43

第4章超软弱土地基沉降估算方法45
4.1超软土定义/46
4.1.1超软土的工程特性/47
4.2超软土沉积和固结特性/51
4.2.1试验方案/51
4.2.2试验结果/52
4.3超软弱地基沉降估算方法/63
4.3.1自重沉积阶段的总沉降计算/63
4.3.2附加荷载下的总沉降计算/64
4.3.3超软土地基总沉降计算/65
4.3.4总沉降计算公式验证/65
参考文献/66目录

第5章排水固结法加固超软弱地基效果主要影响因素67
5.1土体性质的影响/68
5.1.1土体的物理性质/68
5.1.2渗透系数的影响/69
5.2设计参数的影响/73
5.2.1排水板间距/73
5.2.2预压时间/78
5.3排水板淤堵行为试验研究/79
5.3.1试验材料选取/79
5.3.2塑料排水板淤堵行为/83
5.3.3防淤堵准则/88
参考文献/90

第6章塑料排水板弯曲对软基固结沉降的影响91
6.1真空预压过程中排水板弯曲对固结沉降的影响/92
6.1.1工程概况/92
6.1.2排水板弯折状态对纵向通水量的影响研究/93
6.1.3塑料排水板弯曲对固结影响的计算分析/98
6.2工后塑料排水板性能测试/105
6.3塑料排水板对工后沉降的数值分析/106
参考文献/107

第7章软基处理创新工艺技术109
7.1潮间带水下真空预压技术/110
7.1.1概述/110
7.1.2技术创新/112
7.2三相荷载联合加固软基技术/112
7.2.1概述/112
7.2.2技术创新/113
7.3真空预压联合强夯技术/115
7.3.1概述/115
7.3.2技术创新/116
参考文献/124

第8章软弱地基排水固结理论发展展望127
8.1排水固结理论研究/128
8.2排水固结技术研发/128
8.3其他/129

第二篇海上软弱地基深层水泥搅拌法(DCM)加固理论与数字化工艺技术131
第9章海上DCM法软基加固技术发展历程133
9.1加固机理研究现状/135
9.1.1水泥土强度增长机理/135
9.1.2海上DCM基础承载特性/135
9.2施工技术与装备发展现状/136
9.2.1国外施工技术与装备/136
9.2.2国内施工技术与装备/139
参考文献/142

第10章DCM法软基加固机理及水泥土强度发展规律145
10.1DCM法软基加固机理/146
10.1.1水泥的水解与水化反应/146
10.1.2水泥水化物与土颗粒的相互作用/147
10.1.3水环境中无机盐与水泥土的相互作用/148
10.1.4有机质与水泥土的相互作用/148
10.2水泥土强度影响因素室内试验/149
10.2.1室内试验研究的影响因素/149
10.2.2室内试验方法/149
10.2.3水泥土强度发展规律/153
10.2.4水泥土强度多因素影响敏感性分析/172
参考文献/176

第11章海上DCM法软基加固工程设计177
11.1加固形式/178
11.1.1常见加固设计形式/178
11.1.2加固形式选择/181
11.1.3加固形式应用案例/181
11.2工程设计计算方法/183
11.2.1海上DCM复合地基体系/183
11.2.2承载力分析/184
11.2.3沉降分析/185
11.2.4稳定性分析/187
11.3桩体强度离散性及设计取值/188
11.3.1桩体强度离散性/188
11.3.2桩体设计强度取值/189
参考文献/190

第12章海上DCM法软基加固施工关键装备191
12.1船舶总体情况/192
12.2施工管理系统/193
12.3处理机系统/196
12.3.1处理机结构及技术参数/196
12.3.2搅拌刀具/196
12.3.3处理机受力计算/197
12.3.4处理机选型/201
12.4桩架系统/204
12.4.1主要构造与技术参数/204
12.4.2桩架横向移位/205
12.5粉料泵送及存储计量系统/206
12.5.1主要组成/206
12.5.2粉料存储系统/207
12.5.3粉料计量系统/209
12.5.4制浆供浆系统/210
12.5.5自动冲洗防堵系统/212
12.6船舶浮态智能调节系统/214
12.6.1浮态智能调节原理/214
12.6.2船舶浮态测量系统/215
12.6.3船舶浮态控制系统/215
12.6.4船舶浮态智能调节/217

第13章海上DCM法软基加固数字化施工工艺技术219
13.1工艺流程/220
13.2数字化施工控制体系/223
13.3施工关键技术/226
13.3.1持力层数字化实时判别/226
13.3.2自动化施工路径曲线分析/228
13.3.3喷水与喷浆实时控制/229
13.3.4每米搅拌切土次数(BRN)分析/231
13.4数字化施工决策/233
13.4.1勘察施工检测数据库创建/233
13.4.2数据处理方法/234
13.4.3数据分析结果/237
13.4.4施工决策/242
13.5施工环保控制技术/243
13.5.1两级防污帘系统/243
13.5.2污水处理系统/246
13.5.3减振降噪及排烟过滤/246
参考文献/248

第14章海上DCM法加固软基施工质量评价249
14.1DCM复合地基失稳模式/250
14.2现行海上DCM施工质量检测评定方法/252
14.2.1水泥搅拌桩国内相关规范检测要求/252
14.2.2DCM施工质量检测方法比较/252
14.2.3取芯检测存在的不足/257
14.3考虑整体服役性能的海上DCM施工质量综合评价方法/257
14.3.1DCM施工质量检测受检桩选择/257
14.3.2海上DCM施工强度智能预估分析/261
14.3.3基于概率统计的海上DCM施工质量置信度评价分析/263
参考文献/267

第15章海上DCM法软基加固工程应用269
15.1香港国际机场第三跑道项目/270
15.1.1工程概况/270
15.1.2工程设计要求/271
15.1.3工程重难点技术分析/271
15.1.4关键技术应用/272
15.1.5加固效果分析/272
15.2深圳至中山跨江通道项目/272
15.2.1工程概况/272
15.2.2工程设计要求/276
15.2.3工程重难点技术分析/276
15.2.4关键技术应用/276
15.2.5加固效果分析/278

第16章海上DCM法软基加固技术发展展望281
16.1技术发展展望/282
16.2推广应用前景/283

附录284

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