滨海软土地区隔离桩用于控制侧向堆载引起的铁路路基位移的研究

福州可门港大桥货场扩建工程使铁路桥梁桩基、路基面临大面积侧向堆载问题。采用有限差分软件分析已加固滨海软土地层桩网铁路路基的侧向位移,以及隔离桩对软土侧向位移特性的影响。结果表明:未施作隔离桩时,8 m高侧向堆载引起软土层侧向位移达124 mm;采用单排隔离桩减少软土位移约15%~30%,采用双排隔离桩减少软土位移约60%~80%;当堆载高度增加时,单、双排桩隔离效果均有所降低;双排隔离桩对地层位移量及位移发展速率的控制效果均优于单排隔离桩,同时桩体自身变形量较小,稳定性较好。     

引入既有无砟高铁接轨段路基工程关键技术

研究目的:邻近既有高铁无砟轨道路基新建或扩建建(构)筑物,路基隔离防护措施研究相对薄弱,尤其是引入既有无砟高铁并轨段路基的处置措施及设计方法近乎空白。为研究引入既有无砟高铁接轨段路基工程设计关键技术,本文结合鲁南高速铁路的建设,开展鲁南高铁引入京沪高铁曲阜东站接轨段路基的临界距离、路基填料、地基处理及施工安全等分析。研究结论:(1)路基紧邻距离大于50 m时,新建铁路路基与既有无砟路基间可不采取隔离处置措施;(2)建议采用0.6 m厚级配碎石+0.6 m厚高强加筋轻质混凝土+一般轻质混凝土作为引入无砟轨道接轨段路基结构形式;(3)微型钢管桩、CFG桩、高压旋喷桩、换填轻质混凝土在控制既有无砟高铁路基附加沉降的效果上表现基本一致;(4)隔离桩可有效抑制既有无砟高铁路基面的附加沉降,隔离桩桩长越长,附加沉降控制效果越好,隔离桩间隔方式对附加沉降影响较小;(5)隔离桩同时开挖的桩数越多,既有无砟高铁路基受扰动程度明显增大,隔离桩同时开挖的桩数应控制在合理范围内;(6)该研究成果可为引入无砟高铁接轨段路基工程建设提供参考。     

湿陷性黄土桩网复合地基沉降控制离心模型试验

为研究和分析高速铁路荷载作用下刚性桩桩网复合地基控制湿陷性黄土地基沉降的效应,采用离心模型试验的方法对不同桩间距设置条件下的刚性桩桩网复合地基进行了模拟试验.试验研究表明:湿陷性黄土地基无法满足高速铁路有砟轨道对路基工后沉降的要求,需要加固处理;随着桩间距由2倍桩径增至6倍桩径,地基工后沉降量增大,差异沉降量增大,桩土...     

小半径曲线叠落盾构隧道下穿京沪高铁隔离桩设置参数研究

基于济南轨道交通R1线工程小半径曲线盾构隧道下穿京沪高铁,采取数值模拟手段研究隔离桩桩长、桩间距等不同设置参数下,对既有高铁桥梁结构的保护效果。计算结果表明:增加隔离桩桩长可以提高保护效果,反之降低;隔离桩桩间距增加,保护效果有所降低。通过计算分析,隔离桩采用桩间距1.2 m、桩长39 m(桩端位于隧道底部以下4 m)较为合理。采用室内模型试验针对桩间距1.2 m、桩长39 m隔离桩设计方案进行验证,试验结果表明:盾构隧道所下穿的两侧承台沉降变形均较小,承台沉降最大值仅0.5 mm,隔离桩设置可有效减少盾构施工对高铁桥桩影响。现场全自动化监测结果显示,承台沉降及水平位移的最大值均未超过0.4 mm,小于控制值1.0 mm。现场监测结果与数值模拟、模型试验结果比较一致,验证了数值模拟和室内模型实验结果的可靠性。     

新建跨线桥对高铁路基的附加影响及处治技术

通过三维有限差分数值模拟,分析新建公路跨线桥对既有高速铁路路基产生的附加影响(附加沉降和附加水平位移),并对抑制这些附加影响采取的处治技术及对附加影响起主要作用的因素进行研究.结果表明:数值模拟所得的附加沉降量与用0.025法确定压缩层厚度的理论公式计算的结果比较吻合;桥基荷载使路基下地基浅层产生趋向桥墩而地基深部产生远离桥墩的水平位移,处治的深度应大于附加水平位移的中性点;在桥基与路基之间的适当位置采用小直径钢管排桩加桩顶联系梁进行隔离处理时,当桩排数超过3或处理长度大于60 m后,对路基附加影响的抑制效果不再明显,但桩长深度的增加可以有效地抑制对路基的附加影响.     

灰土桩加固既有铁路路基关键技术研究

研究目的:采用灰土桩加固铁路路基的方法由来已久,但灰土桩加固既有铁路路基的设计理论尚不完善,对于灰土桩的加固效果、加固后的沉降值大小、灰土桩的参数优化均需要通过数值分析及试验得出结论。基于此,本文以灰土桩加固大准重载铁路路基为工程背景,借助有限元软件对桩轴倾角、桩径、桩距、桩长等因素对灰土桩加固既有铁路路基效果的影响进行了研究。研究结论:(1)灰土桩采用45°倾角时可兼顾加固深度及应力分布均匀性;(2)根据铁路路基实际尺寸合理选择桩径,一般桩径宜取0. 25～0. 3 m;(3)桩间距取3-4倍桩径时加固效果最好;(4)对斜向灰土桩复合路基设计参数的调整优化,应首先考虑桩长的影响,在合理范围内尽可能增大桩长,其次选择合理的桩轴倾角、桩径及桩间距;(5)本研究成果可为灰土桩加固既有铁路路基的工程设计和安全评价提供理论依据。     

地铁隧道侧穿邻近建筑中隔离桩的应用研究

以某地铁隧道侧穿5层砖混结构房屋工程为背景,为研究隔离桩在隧道侧穿邻近建筑物工程中的隔离效果及影响因素,通过多组有限元数值模拟,并结合现场监测数据,分别研究隔离桩的桩长、位置,隧道埋深以及隧道与建筑物的距离等因素对隔离效果的影响。研究结果:隔离桩对因隧道开挖产生的滑动区土体有较好的隔断作用;隔离桩嵌入滑裂面以下的深度是隔离桩控制效果的重要影响因素,建议嵌入深度不小于4 m;隔离桩与隧道或建筑物距离的改变对隔离桩控制效果的影响较小;当建筑物与隧道的水平距离小于2倍隧道埋深或当隧道埋深小于2倍隧道洞径时,隔离桩的控制效果较为明显;对于工程地质条件较差或邻近建筑物沉降控制要求较为严格的工程中,当建筑物与隧道水平距离小于1.5倍隧道埋深,且隧道埋深小于2倍洞径时,建议设置隔离桩对邻近建筑进行保护。     

隔离桩对盾构侧穿建筑物时基础变形的影响分析

以济南地铁R1线地下段盾构近穿某建筑物为背景,采用数值分析的方法对隔离桩不同参数进行逐一模拟。研究了隔离桩不同桩长、桩洞距及桩间距对建筑物基础位移控制的影响。研究表明,桩长越长,隔离效果越好;在一定范围内,桩洞距越小隔离效果越好;由于桩间土拱效应,桩间距减小至一定程度后,隔离效果改善不明显。经优化选取桩长为30 m、桩洞距为2.0 m、桩间距为1.2 m的隔离桩。相比未打设隔离桩的情况,优化取值的隔离桩后,建筑物基础水平位移可减小36.6%,竖向位移可减小33.1%。     

拱形双排隔离桩位置对既有隧道的影响分析

以杭州市某房建地下室基坑工程为背景,利用ABAQUS有限元软件建立三维模型,研究不同隔离桩位置下隧道的位移和受力以及拱形双排隔离桩受力后的位移。研究结果表明:拱形双排隔离桩设在距基坑约10 m处,并将弧形排桩设在隧道一侧,隧道衬砌位移最小;拱形双排隔离桩设在距基坑12 m处,隔离桩的位移和应力值最小;隧道衬砌各个度数下的应力值均呈现先减小后增大的趋势;弧形排桩桩尾位移小于直线形排桩,弧形排桩桩头位移大于直线形排桩;隔离桩靠近基坑时,拱形排桩位移比直线形排桩大,隔离桩靠近隧道时,反之。     

基于正交试验的隧道近接施工隔离桩优化设计

隔离桩作为一种主要的施工控制措施广泛应用于隧道近接敏感建(构)筑物施工中,但目前尚未有规范对隔离桩的设计做出规定,现行隔离桩设计主要依据经验进行。针对这一现状,采用数值方法对影响隔离桩隔离效果的桩长、距隧道距离、桩径和桩弹模等4个主要因素进行正交试验,定义隔离系数并以此作为试验指标表征隔离桩隔离效果,分析评价各因素对隔离桩隔离效果的影响程度。研究结果表明:桩长是影响隔离桩隔离效果的最主要因素。进一步基于隔离桩影响因素评价对隔离桩合理桩长的确定进行设计优化,建议隔离桩桩长取1.2倍的隧底埋深时,能取得较好的隔离效果。     

轨道交通微型隔振桩隔振效果简化预报模型

为了研究影响轨道交通微型混凝土隔振桩在地表浅层中隔振效果的敏感因素,采用二次正交回归设计原理建立多因素交互作用下的微型单排桩隔振效果简化预报模型。并对各敏感因素进行逐步回归分析,明确影响单排隔振桩隔振效果各敏感因素的权重。结果表明:影响单排隔振桩隔振效果的敏感因素的权重为隔振桩长(0. 485)、振源距(0. 141)、隔振桩桩长与桩截面宽度的交互作用(0. 113)、桩间距(0. 086)、桩间距与桩截面宽度的交互作用(0. 085)、振源距与桩截面宽度的交互作用(0. 026);影响单排隔振桩隔振效果的敏感因素主要体现在隔振桩桩长与桩间距,对隔振桩隔振效果的贡献为62. 6%;敏感因素中的交互作用主要体现在隔振桩桩长与桩截面宽度之间,对隔振桩隔振效果的贡献为11. 3%。在实际工程中采用微型单排隔振桩进行隔振时,尽量采用桩长度较大的混凝土隔振桩;在考虑多敏感因素交互作用的影响时,主要综合考虑隔振桩桩长与桩截面宽度,以获得较好的隔振效果。     

高速铁路CFG桩桩板复合地基工后沉降数值模拟

基于典型段体积元,建立三维有限元模型,通过数值模拟计算分析高速铁路CFG桩桩板复合地基工后沉降（简称＂工后沉降＂）及其影响参数。结果表明：桩底部处有明显的下刺入现象,桩顶由于褥垫层较薄且其模量较大而使刺入不明显;桩长的增加可以有效减小工后沉降,它是决定工后沉降大小的主要参数之一;当桩体模量达到10 GPa时,若再继续增大,对工后沉降的影响不大;在3-6倍桩径范围内,桩体间距宜取较大值作为设计桩体间距,在此设计间距范围内工后沉降变化不大,且方便施工,节约造价;一定厚度（0.2-0.4 m）和模量（120-200 MPa）的褥垫层可以有效调节桩体的刺入现象,减小工后沉降的发生;钢筋混凝土板模量对工后沉降的影响与桩体模量相同,其厚度不宜小于0.4 m;路堤高度不是决定工后沉降的主要参数。     

三心圆隧道拱顶沉降的群桩效应及其防护措施

利用MIDAS/GTS有限元程序分析了深圳地区中软土地层中群桩荷载对三心圆类马蹄形隧道的影响,研究群桩布置以及桩与隧道间距的变化对隧道拱顶位移的影响情况。研究结果表明:隧道拱顶位移随桩与隧道间距以及沿隧道走向和法向桩间距的增加而减小,沿隧道走向桩间距的变化对隧道拱顶位移的影响大于沿隧道法向桩间距的变化。隧道因群桩荷载引起的位移的防护措施有:隧道拱顶位移随受荷桩桩长的增加而减小,且受荷桩桩长与隧道埋深比值应大于1,应避免受荷桩桩端处于隧道所在平面,否则将引起最大的隧道位移;采用设置隔离桩的方法减小隧道拱顶位移时,宜增加隔离桩与隧道间距,当隔离桩桩长与邻近桩桩长之比大于1.2时能起到更好的遮拦效果。     

挤密桩处理湿陷性黄土路基的效果研究

黄土由于其湿陷性的特殊性质,导致铁路路基出现不均匀沉降,从而影响铁路安全。本文依托湿陷性黄土路基工程背景,建立三维数值模型,对挤密桩处理湿陷性黄土路基效果进行研究。结果表明:挤密桩桩径对挤密水平范围有显著影响,挤密影响范围可分为充分挤密区、有效挤密区和挤密影响区。桩周土体竖向位移随距桩边距离的增大先迅速增大随后逐渐减小直至为0,在距离桩边约0.7~1.0 D处,竖向位移达到峰值;竖向位移随深度增加而逐渐减小,当深度约为2 m(0.4倍桩长)时土体几乎无竖向位移,随后竖向位移继续增大。一定范围内增大挤密桩直径能显著扩大挤密影响区。依据分析结果得出依托工程最经济、合理的挤密桩直径为0.4 m;根据现场监测数据,路堤施工完毕后路基整体累计沉降量不超过5 mm,满足规范要求,说明灰土挤密桩处理湿陷性黄土路基效果良好。     

高速铁路路基帮填沉降变形控制及监测技术应用探讨

高速铁路路基帮填将引起既有线附加沉降变形,为研究帮填路基有效可行的沉降变形控制技术及运营高速铁路安全监控技术,结合某新建客运专线引入既有高铁站,与运营高速铁路并站设置引起既有线路基帮填的工程实例,探讨帮填路基地基采用管桩桩筏结构加固及采用泡沫轻质土代替常规土质填料作为控制路基沉降变形措施的适用性,通过数值计算评估既有线附加沉降量为1.75~3.42 mm,验证设计方案是可行的;探讨自动化监测技术应用于运营高速铁路沉降变形监测,并建立预警及多方联动机制以确保运营安全是必要的、可行的。目前实测路基沉降量为1.73~2.44 mm,实测值略低于评估值且沉降较为均匀。     

考虑群桩效应的加筋碎石桩复合地基沉降比计算公式

采用非线性有限元分析方法,建立加筋碎石桩群桩性能分析模型,通过模型试验从复合地基沉降和加筋体应变2方面验证了所建模型的可靠性,计算分析不同因素对地基与桩顶沉降的影响。通过单桩与群桩沉降间的关系构建了考虑群桩效应的地基沉降比计算方法。研究结果表明:竖向荷载作用下加筋碎石桩复合地基存在明显群桩效应,在加固区桩间距对群桩性能的影响显著,但对桩端土体影响不大;不同桩土模量比下中心桩桩顶沉降随荷载的变化趋势一致;同一上部荷载下加筋碎石桩能有效减少地基沉降,但当加筋体刚度大于500 kN/m时增加加筋体刚度不能有效减少加筋碎石桩复合地基沉降;桩间距与桩径比在2~4内变化时,群桩和单桩沉降比随着桩土模量比的增加呈抛物线形下降,群桩和单桩沉降比变化范围约在0.6~2.0,且桩间距与桩径比越小时群桩和单桩沉降比变化幅度越大;桩间距与桩径比在5~6内变化时,群桩和单桩沉降比几乎没有变化。     

基于数值模型应力提取的并线高铁沉降计算

为研究复杂工况下的既有高铁沉降评估问题,避免数值模型参数难以确定以及理论分析相对简单的缺陷,采用数值仿真模型确定地基附加应力,应用分层总和法实现对既有并线高铁附加沉降的精准评价。研究中,具体分析影响数值仿真模型附加应力分布的多个因素,并基于数值仿真和Boussinesq理论对比,提出高铁路基数值仿真模型建立的一般准则。数值仿真分析中,可不考虑土体本构、模量、泊松比、层状地基等因素的影响,数值模型水平与深度边界应为1.5倍～2.0倍的路基底宽,地下水对附加应力分布影响较大,提取应力过程中统一不考虑地下水。工程验证中,以并行京沪高铁的某高铁站为分析对象,完成并线高铁的数值仿真分析和附加沉降评估,评估结果证明:应用基于数值仿真模型附加应力提取进行既有高铁附加沉降评估,在理论上和工程实践上均可行有效。     

CFG桩复合地基室内模型试验研究

通过CFG桩复合地基的大型室内模型试验,研究褥垫层厚度、桩长、桩间距对CFG桩复合地基沉降和桩土应力比的影响规律。结果表明:复合地基的CFG桩存在扩径现象,且从下至上扩径现象越明显;褥垫层越薄,桩分担荷载越大,桩间土荷载分担比越小;随着褥垫层厚度的增加,桩承担荷载增长趋势变缓,故为充分发挥桩的承载作用,建议合理褥垫层的厚度为20～30cm;在外荷载一定的情况下,桩土应力比随桩长和桩间距的增加而增加,因此在进行复合地基桩间距的设计时,不仅要保证复合地基承载力满足设计要求,而且还要保证加固后地基土的工后沉降量满足规范要求,同时还应充分考虑打桩带来的不利影响。     

跨地裂缝带高铁路基动力响应及CFG桩地基加固优化研究

以大西客运专线为研究背景,基于动力有限元数值模拟和正交试验设计,研究了地下水位差异和不同地基条件下跨地裂缝带高铁路基的动力响应及CFG桩对地基加固效果的影响,结果表明:路基动应力和加速度响应在地裂缝带处出现较大波动,路堤中动应力沿深度方向衰减近50%,加速度衰减近70%;上、下盘地下水位差导致地基动应力和加速度幅值出现明显差异;CFG桩降低了路堤加速度和路基下部动应力,且动应力降低幅度要大于加速度;对于动应力,桩间距的影响最大,桩长次之,桩径最小;对于加速度,桩间距的影响最大,桩径次之,桩长最小;地基优化加固方案为:上盘桩间距1. 2 m,桩长8. 0 m,桩径0. 3 m;下盘桩间距1. 2 m,桩长16 m,桩径0. 6 m。研究结果可为跨地裂缝带高铁路基设计提供参考。     

联络线施工对邻近线路基扰动影响

新建高速铁路联络线引入邻近既有线时,联络线建设引发的附加荷载可能对既有路基产生扰动。本文依托鲁南高速铁路曲阜东站联络线接轨段路基工程,开展不同桩型群桩试桩试验,研究群桩成桩对邻近场地的挤土变形影响,同时对比不同桩型成桩工艺的优缺点,进而为联络线地基加固方案提供设计依据。并在此基础上,结合接轨段路基变形监测数据,研究联络线地基加固及路基填筑对既有路基的扰动影响。研究结果表明:联络线地基加固选用灌注桩要优于预应力管桩和微型注浆钢管桩。鲁南高速铁路曲阜东站接轨段联络线采用灌注桩+钢筋混凝土承台板结构进行地基加固对既有京沪高速铁路路基扰动的影响微弱。采用轻质混凝土进行路基填筑,既有路基最大沉降变形为4.7 mm,满足规范要求。