本文是一篇土木工程论文，本文吹填疏浚淤泥形成的超软土地基表层处理为背景。采用理论分析、室内模型试验方法，研究了在施工荷载作用下竹网加筋超软土地基的承载特性及竹网的变形特性。
第一章绪论
1.1研究背景
随着当前社会经济的迅速发展，土地资源不足的矛盾日渐突出，为解决这一矛盾，在沿海地区展开了大规模的吹填造陆工程[1]。吹填造陆工程是解决土地资源紧缺、合理清淤疏浚、清洁滨海水域环境的新途径。超软土是吹填淤泥质土和黏性土围海造陆过程中，水力分选、漂流导致出水口附近区域形成含水率高、塑性指数高、压缩性大和强度低的淤泥和流泥等[2]。吹填超软土区域通过晾晒，表面可以形成一层薄薄的“硬壳”，但承载力很低、稳定性不足，无法形成施工工作面。目前因尚无明确的超软土表层处理设计方法，根据经验判断进行施工会导致设备倾覆或埋入等，造成生命与财产的损害。
在软土地基中，水平布设筋材构成加筋土地基，属于水平向增强体加筋地基。通过筋材与填土之间的相互作用和对地基土的侧向限制作用，可提高软土地基承载力，减小地基沉降[3]。根据水平布设筋材的材料，软土表层处理方式主要有：土工布+填土、土工格栅+填土、竹网+填土。竹材具有较高的弯曲强度、抗拉强度和抗扭强度。采用竹网加固超软土地基的承载特性远优于土工布+填土和土工格栅+填土的处理方法。竹网法从上世纪九十年代开始在韩国、马来西亚、印度尼西亚等国家使用，具有良好的结构稳定性、承载力增大、施工快速而安全、成本较低等优点。但在我国应用还相对较少，且竹网加固超软土地基表层设计主要根据工程师的经验来判断，其地基承载力计算理论尚不完善。本文开展的竹网加筋超软土地基承载特性和竹网变形的研究，有效地解决施工机械无法进场的难题，为类似超软土地基表层处理提供依据。
1.2软土地基表层处理的研究现状
目前已有的软土地基表层加固技术，可大概分为三类，分别为固化法、土工合成材料、竹网法，软土地基表层加固技术的应用原理不同，各有其自己的优缺点。
1.2.1淤泥固化在软土地基的研究现状
固化处理法是处理淤泥的有效方法。淤泥固化是指向淤泥中加入固化材料，例如水泥、粉煤灰等，用以改善淤泥的性质和性能。通过淤泥固化处理，可将承载力极低的淤泥转化成具有一定承载能力的固化淤泥土，使其能够应用到各种实际工程中。
Ding和Feng（2019）[4]研究了养护龄期和养护条件对淤泥流动土的强度影响。丁建文和洪振舜等[5]研究发现，流动固化淤泥土的流动值与初始含水率和固化物掺量具有线性关系。并通过试验建立了流动值的预测方法。
吴燕青和崔钰婕等（2019）[6]发现纤维加强固化土强度主要为增强其黏聚力，通过限制位移作用可提高固化土体的内摩阻力，增强其抗剪强度。何清举[7]（2018）对纤维掺量和纤维长度对固化效果的影响进行研究。发现当纤维掺量大于一定值后，加固效果更好，存在最优纤维长度使纤维固化淤泥的强度最大。
胡振华和王颖等人（2020）[8]通过室内试验研究了固化人工硬壳层的破坏机理。提出硬壳层受破坏形式为冲剪破坏，下卧层破坏模式为整体剪切破坏。基于双层地基理论推导出模型试验理论公式。黄朝煊（2019）[9]依托实际工程，对淤泥固化土填筑地基进行现场试验，与其室内试验相结合，推导强度预测公式，研究了最优固化剂掺量，验证了淤泥固化土填筑地基符合规范要求。
第二章竹网加筋超软土地基理论分析
2.1竹网加筋超软土地基原理
图2.1为竹网加固超软土地基变形示意图，软土地基表面上铺设竹网和土工布，上为厚度为H的砂垫层，作用有一均布的局部荷载，荷载作用面积为矩形（长L、宽为B）。竹网-土工布加筋软土地基由四部分组成：上部砂垫层（作为水平排水体）、土工布（置于竹网上部）、竹网和竹网下软土。形成砂垫层、土工布、竹网和软土共同承载荷载的人工地基。土工布与砂垫层和软土之间、竹网与土工布和软土之间主要通过接触界面的摩阻力和托举力，来实现共同作用。
2.2竹网加筋软土地基承载力计算
目前竹网加筋软土地基的承载力计算公式，归纳起来有三类计算方法。第一类为经验方法，第二类是考虑砂垫层扩散的承载力计算方法，第三类是计算作用于竹网表面承载力方法。各种计算公式的计算结果相差很大，主要原因之一是计算公式本身不够完善，如计算模式的假定，影响承载力因素及计算指标的选用等。其二是各类公式具有特定的适用条件，如竹网的布设型式、铺设范围和受荷特点等[55]。
本章分析了软土加筋软土地基的原理，总结了其他学者总结的竹网加筋软土地基承载力计算方法，在此基础上把竹网和软土地基作为整体，确定竹网超软土地基极限承载力，得到以下总结：
（1）通过将经验方法、考虑砂垫层扩散的计算方法以及作用于竹网表明承载力计算方法进行总结，并分析公式的结构组成。
（2）把砂垫层和竹网软土作为上硬下软的双层地基，推导出砂垫层竹网加固软土地基表层极限承载力公式，该公式由砂垫层、竹网和软土地基承载力三部分构成，砂垫层的承载力考虑砂土的内摩擦角和砂土层厚度的影响。
第三章竹网加筋软土地基室内模型试验方案..........................19
3.1竹网加筋软土室内模型试验设计.....................................19
3.1.1工程概况.............................................19
3.1.2试验装置与材料....................................20
第四章竹网加筋软土地基室内模型试验成果分析........................30
4.1单根竹竿的抗弯性能分析.........................30
4.2载荷试验结果分析........................................33
第五章工程实例分析................................54
5.1竹网加筋软土地基的设计................................54
5.1.1地基承载力验算设计步骤.............................54
5.1.2竹网加筋软土地基承载力验算...............................55
第五章工程案例分析
5.1竹网加筋软土地基的设计
根据竹网加固软土地基的室内载荷试验可以看到，当竹网上覆土层厚度不同时，土工布和竹网基本达到了承载能力极限状态。因此设计竹网加固软基方案时，首先要保证土工布和竹网不破坏。
5.1.1地基承载力验算设计步骤
竹网加固软土地基的设计步骤如下：
（1）确定施工设备参数和地基土特征参数施工设备参数包括设备重量W、履带接地宽度B和履带接地长度L；地基土特征参数包括粘聚力c、内摩擦角、地基压缩模量Es2。
（2）确定上部覆土层、竹网和土工布相关参数竹网上覆土层的参数主要为重度t、压缩模量Es1；竹网参数包括竹竿外径R、内径r和竹竿抗拉强度。
（3）假设竹网上覆土土层厚度H、竹网间距l，通过公式（2-21）得到双层地基承载力uf；
（4）进行软弱下卧层承载力验算。如果软弱下卧层承载力不满足，调整竹网上覆土土层厚度H和竹网间距l，重新验算，直到满足为止。
第六章结论与展望
6.1主要结论
本文吹填疏浚淤泥形成的超软土地基表层处理为背景。采用理论分析、室内模型试验方法，研究了在施工荷载作用下竹网加筋超软土地基的承载特性及竹网的变形特性。主要结论如下：
（1）在现有土工布加固软土地基承载力计算方法的基础上，把竹网和软土地基作为整体后确定无砂垫层的竹网软土地基极限承载力，然后把砂垫层和竹网软土作为双层地基，推导出砂垫层竹网加固软土地基极限承载力公式，通过室内模型试验进行了验证，可以判断，只铺设砂垫层和土工布的情况下，采用双层地基承载力计算方法更合适，而增加竹网后，采用双层地基承载力计算方法和经验方法较为合适。
（2）通过室内模型试验分析了厚宽比（砂垫层厚度与荷载板宽度之比）与加筋方式对竹网加筋软土地基承载力的影响。竹网加筋软土地基承载力随厚宽比的增加显著增加；当厚宽比为0.0~1.0时，与软土地基承载力特征值相比，竹网加筋软土的承载力特征值是软土的2.07~6.12倍；竹网加竖向支撑加固软土的承载力特征值是软土4.07~10.68倍。当厚宽比不变时，应力扩散角不是定值，随荷载板的压力增加而增加；与竹网加筋软土相比，竹网加竖向支撑加固软土的应力扩散角明显增加。
参考文献（略）
