石灰桩融化岛状多年冻土的试验研究

针对岛状多年冻土区的新建工程和既有工程改扩建过程中面临的地基多年冻土稳定性问题,利用生石灰与水反应放热原理,采用预融技术对多年冻土地基进行处理,达到使冻土融化并固结沉降从而增强地基承载力的效果。在收集国内外工程中处理岛状多年冻土的主要方法和生石灰桩在处理地基的应用范围等相关资料的基础上,创新性开展石灰桩预融冻土地基室内模型试验研究,通过试验确定适用于融化高温岛状冻土且增强其地基承载力的石灰桩材料类型、材料配合比及施工工艺,并对其应用效果进行评价,形成在高温岛状冻土地区可以应用的一种新型成套石灰桩预融技术。     

石灰桩处理岛状冻土地基试验研究

针对冻土上限较深的岛状多年冻土地基稳定性问题,本文提出了一种用石灰桩预融处理岛状冻土地基的方法。根据生石灰水化反应放热的特点,提出用石灰桩处理高温岛状冻土地基的桩体材料配合比计算公式,并开展了石灰桩模型试验。结果表明,石灰桩能有效融化多年冻土并对融化后的地基土起到挤密加固作用。保证石灰桩预融效果的3个关键要素是:桩体含水率应控制在15%～19%;从拌和到分层夯填完成时间须控制在5 min以内;生石灰粒径宜控制在6 cm以内。     

石灰桩对冻土地基预融效果模型试验研究

在高纬度冻土区修建基础工程,如何处理冻土地基使其满足承载力要求,是冻土工程施工技术的关键。为了研究石灰桩对冻土地基的预融和挤密效果,提出以破坏冻土为出发点的石灰桩放热预融方案。采用石灰桩预融冻土地基,通过群桩和单桩模型试验,测试桩周不同位置土的温度、含水率和密度的变化,确定石灰桩对冻土地基的预融和挤密影响半径。试验结果表明,所选用的桩体材料配合比,能够使桩间一定范围内冻土全部融化,提高桩间土的密度。     

强夯置换法在岛状冻土特殊路基处理中的应用

内蒙古省道203线一级公路所在区域为连续多年冻土与季节性冻土的过渡带,冻土多呈岛状零星分布于山区背风坡处和阴坡处。通过对岛状冻土埋深及厚度进行详细勘察,确定了强夯置换段落。用强夯置换法处理岛状冻土施工方法具体为:首先抛填1~1.5 m厚片石,形成工作面后进行强夯处理,通过强夯形成片石墩对地基进行加固,强夯结束后铺设3层土工格栅,每层土工格栅上面填铺30 cm厚天然级配砂砾。经该方法处治后岛状冻土路基强度高、冻胀系数小、侧向变形范围小,同时还具有施工机械简单、施工速度快、质量容易控制、检测方法简单的优点。     

高速铁路岛状多年冻土区钻孔桩施工技术研究

高速铁路岛状多年冻土区钻孔灌注桩在保证桩身稳定性和承载力前提下施工具有可行性,但需采取必要的施工控制措施。本文以小兴安岭南麓,沿线穿越多处岛状多年冻土的铁力至伊春高速铁路钻孔桩基础为研究对象,研究了冻土区的施工工艺和施工方案。结果表明:(1)旋挖钻机可用于高速铁路岛状多年冻土钻孔桩的施工;(2)可采用双层护筒钻孔桩施工,冻土段位于承台及以上的护筒分段钻进下放护筒,冻土段位于承台底及以下的采用双层长护筒施工;(3)导管采用分段吊装入孔技术,提前分段将导管组装完成,减少吊装过程中使用的连接接头;(4)泥浆可根据现场条件采用膨润土造浆;(5)钻孔灌注桩清孔后的泥浆性能指标应符合要求。值得注意的是施工时及时安装温度传感器以掌握周围温度场情况,在施工后采取保温隔热措施减小冻深。     

祁连山北麓多年冻土特征及工程处理措施

研究目的:多年冻土的冻胀及融沉对工程建设影响很大,祁连山冷龙岭地势高耸,气候寒冷,相关文献表明,多年冻土分布在海拔3 400 m以上。兰新第二双线首次以隧道群通过冷龙岭,北麓各隧道洞口海拔均低于3 400 m,查明工程范围多年冻土海拔下界、研究区内冻土工程特征,对隧道群的设计及施工安全意义重大。研究结论:(1)通过勘察及施工开挖分析研究,祁连山北麓多年冻土下界海拔为3 170~3 390 m,冻土厚度0~23 m,地温为-0.05℃~0.05℃,属高温极不稳定型;(2)多年冻土的分布与坡向、岩性、含水量、气温、地温、植被等密切相关,隧道出口段多为阴坡,多分布岛状多年冻土,进口段为阳坡,无冻土分布;(3)根据冻土特征,相关工程采取了针对性的处理方案;(4)多年冻土下界海拔的修正和特征分析结论对祁连山区冻土的研究及类似工程建设具有借鉴意义。     

多年冻土区拼装式涵洞地基回冻与变形试验研究

通过对青藏铁路清水河地区拼装式涵洞地基温度和沉降的观测，研究多年冻土区拼装式涵洞现浇混凝土基础对冻土的热扰动影响、地基的回冻规律和冻土人为上限的变化特征，分析涵洞结构随地基冻胀、融沉产生的变形。经过2个冻融周期的现场测试和研究表明：青藏高原清水河细颗粒高温多年冻土区涵洞基础施工的时间若选在10月下旬，明挖基坑及现浇基础混凝土对基底以下多年冻土的影响深度为1．1～1．3m，施工扰动、融化后的冻土地基回冻时间为45～50d，涵洞基础施工2年后多年冻土地基人为上限上升了1．0m左右，冻土上限沿涵洞中轴线在其中部上升大，两端上升较小，这说明涵洞路基和涵洞具有保温隔热的作用；涵洞建成1年后地基沉降大部分已发生，且2年中涵洞地基的不均匀沉降基本稳定。     

青藏高原多年冻土区大直径钻孔桩回冻过程研究

为解决青藏铁路建设过程中不同多年冻土区大直径钻孔灌注桩桩土体系的回冻问题,认识钻孔桩成桩后对桩周多年冻土层地温的影响,本文从不同多年冻土区钻孔桩地温实测资料出发,通过对青藏高原多年冻土区与融区过渡带(高温极不稳定区DK1229 540)、高温不稳定多年冻土区(DK1047 000)及低温多年冻土区(DK984 096)3个试验场地实测地温资料的对比分析,得出青藏高原不同多年冻土区大直径钻孔灌注桩回冻过程的差异,从而可以为不同冻土区钻孔桩的后续施工提供技术支持。     

岛状冻土区应用生石灰桩复合地基效果评价

生石灰桩预融处理岛状冻土是一种新的地基处理技术,目前国内外相关研究极少.为明确生石灰桩复合地基在岛状冻土区的实际效果,依托漠河机场改扩建工程地基处理项目开展生石灰桩预融技术研究.通过对现场生石灰桩开展地温及变形监测、挖探及室内外试验,经过近1a的观测和试验,对生石灰桩复合地基的地温、桩径、干密度、含水率等关键参数的变化...     

铁路海相软基CFG桩加固试验研究

针对CFG桩复合地基加固海相软土的适用性问题,在铁路正线进行了应用试验。采用CPTU孔压静力触探原位测试方法确定地基土状态指标、强度和变形指标;分别对CFG桩施工过程中的桩土扰动和成桩质量,路基填筑期及静置期CFG桩复合地基的桩土应力分布、孔隙水压力变化、沉降和变形进行了现场监测分析。结果表明:CPTU可以为软基加固处理提供更多的地基土参数;CFG桩复合地基适用于苏北地区海相深厚软土加固;CFG桩复合地基方案对加快地基沉降收敛和减小地基的沉降量效果显著,丰富了海相深厚软土复合地基处理技术与工程实践。     

基于荷载传递理论的刚性桩复合地基沉降计算

研究目的:软土地区高速铁路路基地基处理一般采用刚性桩复合地基结构,但目前考虑桩土协同工作的刚性桩复合地基沉降计算方法仍存在不足。本文通过荷载传递理论描述桩与桩间土之间荷载转移规律,由最小二乘法拟合桩间土表面荷载引起的加固区附加应力抛物分布方程,尝试建立刚性桩加固区沉降计算模型,为刚性桩复合地基沉降变形验算及桩体平面设计提供理论依据。研究结论:(1)刚性桩加固区桩与桩间土之间存在荷载相互转移现象,桩侧同时分布正负摩阻力;(2)桩间土表面荷载引起的加固区附加应力为非线性分布,可采用五点最小二乘法拟合其抛物分布方程;(3)沉降模型关于京沪高铁试验段刚性桩复合地基沉降计算结果与实测值接近,计算偏差约15%;(4)Randolph理论关于桩侧和桩端刚度系数取值方法使桩土沉降差计算结果偏大,刚度系数取值的合理性需进一步研究总结。     

滇池地区铁路软土地基加固处理技术

研究目的:滇池地区软土发育范围广、深度大、成分复杂,尤其淤泥质土和泥炭质土含水量高、孔隙比大、腐殖质含量高,成为地基处理的控制性因素。近年来环滇池区域修建了大量的铁路工程,软土地基加固处理的经济性、合理性是本次研究的主要目的。研究结论:(1)滇池地区以松软土、软黏土为主的软土地基,采用水泥土搅拌桩处理是可行的;(2)淤泥质土为主的地基应加强工艺控制,桩长较长、工程质量要求较高地段可采用多向搅拌水泥砂浆桩;(3)泥炭质土、泥炭土为主的极软土地基必须开展试桩试验,尤其在含水量高、腐殖质含量较高地段,根据试验情况可加强设计采用CFG桩、预应力管桩处理,是较为稳妥的加固措施;(4)采取管桩加固时要分析工点的侧向稳定性,以免刚性桩结构受侧压力而倾斜;(5)在深厚软土地段、沉降要求极高地段或施工场地受限的既有构筑物旁边,必要时采取桩板结构等措施;(6)本研究成果在山区铁路软土地基处理方面有大量应用。     

多年冻土区埋地式输油管道地基热稳定性研究

研究目的:多年冻土区埋地式输油管道在正温油品的影响下,将对多年冻土地基产生扰动,形成融化圈。同时,多年冻土的融沉及活动层的冻融对管道地基工程造成破坏,引起管道地基的不均匀变形,影响输油管道的安全。本文通过建立埋地式输油管道融化圈计算模型,计算出融化圈的厚度,并提出地基处理方法;为多年冻土区埋地式输油管道敷设提供依据。研究结论:文章经过计算分析和研究,根据多年冻土区埋地式输油管道的融化圈计算模型,并计算得出融化圈大小;研究得出利用粗粒土换填加保温板形式对多年冻土区埋地式输油管道的进行处理,可以减少输油管道融沉冻胀量,保证管道地基的稳定。     

基于离心模型试验的斜坡软弱土地基路堤加固方案研究

为研究路堤荷载作用下斜坡软弱土地基的变形特性，考察打入桩和抗滑桩加固斜坡软弱土地基的效果，结合典型工点土的物性指标．进行了三组1：10斜坡软弱土地基路堤的离心模型试验(无加固措施、打入桩加固、抗滑桩加固)。试验数据表明，地基变形主要发生在路堤下侧边坡下；打入桩和抗滑桩能约束斜坡软弱土地基的变形，提高其稳定性；打入桩方案约束变形的效果优于抗滑桩方案。     

铁伊高速铁路岛状多年冻土融沉特性及工程对策

结合铁伊(铁力—伊春)高速铁路沿线岛状多年冻土的分布特征,通过室内试验研究了铁伊高速铁路沿线不同种类的岛状多年冻土在不同影响因素条件下的融沉特性,并根据不同种类的多年冻土融沉特性进行了工程措施分析.研究结果表明:岛状多年冻土的融沉系数随着含水率的增大而增大,随着干密度的增大而减小;岛状多年冻土的融化压缩系数在不同试验荷...     

青藏铁路多年冻土区桩基施工应用技术

1引言青藏高原多年冻土区桩基施工改变地基的热平衡条件,使桩基地温场发生变化,引起桩周地基土层范围升温及融化。为解决这一难题,必须采用相应的工程措施避免出现这些问题。此文结合唐古拉山越岭地段多年冻土区桩基施工经验论述多年冻土区桩基施工技术。2多年冻土区钻孔灌注桩     

低应变反射波法在青藏铁路基桩质量检测中的应用及分析

介绍低应变反射波法检测基桩完整性原理,通过对青藏铁路基桩质量检测,发现在高原冻土环境下,基桩的质量问题主要是扩颈。产生桩身扩颈的原因是:施工期进入6月以后,气温相对升高,冻土层在机械施工扰动下,破坏了原来冻土环境,造成冻土融化后形成扩孔。根据有关冻土资料表明,地基土的法向冻胀力取决于地基土的冻胀性,基础底板受法向冻胀力随基础埋深的增加而减小;切向冻胀力在桩身缺陷处,会产生应力集中,使桩身破坏。对于扩颈桩,由于扩颈处桩周侧面积增大而使切向冻胀力增大对桩产生不利影响。针对冻土区冻胀力对基桩的危害,提出了改善基桩施工质量的措施。     

客运专线铁路软土地基加固CFG桩施工技术

研究目的:探讨有关客运专线路基地基加固CFG桩的施工。研究结果:要保证CFG桩的成桩质量达到设计要求关键在于:(1)对地质情况进行复核,确保现场情况与设计情况相符;(2)大面积施工前,必须选取有代表性的地段进行工艺性成桩试验,确定各项施工参数;(3)成桩后的成品保护及截桩方法十分关键;(4)桩间土的夯实;(5)控制充盈系数,得到良好的经济效果。     

高温冻土区填土路基的地基融化固结变形分析

针对青藏铁路高温冻土区普通填土路基的融沉变形,基于拉格朗日法描述的大变形固结理论及考虑相变作用的路基传热理论,对高温冻土区不同高度填土路基的温度场和地基融化固结变形进行计算分析,并与现场监测结果进行对比。温度场分析结果表明,高温冻土区4和6m高填土路基在短期内可使冻土上限略微抬升,但下伏多年冻土存在缓慢升温过程,其升温幅度每年约为0.02℃左右;随着气候逐渐变暖,填土路基下冻土上限在后期会逐渐下降,且填土路基高度越小则上限下降量越大,最终在路基下部形成融化盘。融化固结变形分析结果表明,填土路基沉降变形表现出季节性,即暖季沉降变形发展迅速,冷季发展缓慢,发展趋势与现场监测结果吻合良好;在给定的地质条件下,2,4和6m高填土路基在竣工50年后其沉降变形量分别为255.2,470.4和689.7mm,即沉降变形量与其高度呈正比,且高填土路基沉降变形的季节性更显著;填土路基高度和多年冻土的含冰量是影响填土路基沉降变形的主要因素。     

青藏铁路多年冻土工程特性与冻土工程

半个多世纪来,以中铁西北院为代表铁路系统科研人员,紧紧围绕多年冻土区土冻结和融化过程特性研究、多年冻土工程地质勘察和冻土地基与路基、重要构筑物的设计计算方法等铁路工程勘察、设计的有关问题开展工作.所取得的成果均已纳入我国多年冻土区铁路勘察、设计和施工的有关规程规范中,成为我国多年冻土区已有铁路维修、养护和新线设计、施工的依据,为我国多年冻土区铁路建设作出了贡献.本篇是这项工作的总结.