武广高铁武汉综合试验段软土复合地基沉降分析

研究目的:不良地质环境条件下路基工后沉降的控制是高速铁路设计中的关键问题,过大的路基工后沉降会对高速铁路的运营产生不良影响。本文以武广高速铁路武汉综合试验段为例,运用有限元法对软土段采用CFG桩复合地基处理后的沉降特征进行研究。研究结论:(1)随着路堤填筑高度的逐渐增加,路堤高度越大其沉降量越大,复合地基CFG桩端沉降量随距路堤中心距离增加而减小,且在路堤顶面宽度以外快速衰减;(2)CFG桩与填土应力比随路堤填筑高度的增加而减小,桩土所承担的荷载分布更加均匀,桩土应力比随距路堤中心的距离增大而增大,路堤中心处桩土受力更均匀;(3)孔隙水压力随填筑高度增加而迅速增长,加载完成后便开始逐渐消散,路堤填土一年后,路堤中心处的孔压基本扩散均匀,约为38 kPa;(4)该研究成果可为高速铁路软土复合地基沉降控制提供参考。     

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。     

刚度差异桩组合桩网结构路基承载特性

刚度差异桩组合桩网结构路基因具有工后沉降小、经济效益好的优点而被广泛应用于铁道工程。与传统桩承结构路基相比,该结构桩土协同工作规律更为复杂,为研究其承载特性和土体沉降变化规律,通过室内模型试验和数值计算分析刚度差异桩组合桩网结构路基在静力荷载下的桩身应力、桩土应力比、格栅应力、桩侧摩阻力和土体沉降变化特点。结果表明：刚、柔性桩的承载力主要由侧摩阻力提供;刚性桩的桩土应力比随上部荷载增加呈先增长后稳定趋势,荷载在路基中沿中心桩体向边缘桩体传递,并沿路堤行车方向朝路堤横断面方向扩散;土工格栅和碎石加筋垫层共同工作,协调荷载进行再分配,均衡路基应力分布;路基中心排桩沿横断面方向的土体沉降近似呈盆状分布,刚性桩控制路基土体变形和沉降的性状明显优于柔性桩;选择性布置刚度较大长桩可减小路基沉降量。     

基于Hewlett方法的桩网复合地基土拱效应优化算法

桩网复合地基填土性质与土拱效应发挥程度直接相关,而传统土拱模型并不能有效反映填土黏聚力对桩土应力计算结果的影响。在Hewlett极限状态空间土拱效应分析基础上,采用填土综合内摩擦角指标完成空间土拱拱顶及拱脚位置处单元土体应力极限状态分析,考虑桩间土应力非均匀分布与被动土压力发挥程度的影响,得到桩网复合地基桩体荷载分担比解析表达式。研究结果表明:填土黏聚力显著提高路基填土土拱效应,复合地基设计应考虑填土黏聚力的有利影响;桩间土应力并非均匀分布,通过非均匀分布系数折减后,可有效提高弹性工作状态的桩体荷载分担计算结果;考虑被动土压力发挥程度的计算结果并不合理,应分别由桩顶和拱脚土体应力极限状态确定对应的桩体荷载分担比,取较小值为最终桩体荷载分担比结果。     

考虑地下水位下降的刚性桩复合地基沉降模型

研究目的:地下水位降低同区域性沉降直接相关,为研究区域沉降地区的高速铁路路基沉降控制问题,对地下水位降低情况下的刚性桩复合地基桩土作用发展变化规律展开研究就显得尤为重要。基于桩土荷载传递和桩侧土体极限抗剪强度理论,本文建立考虑地下水位降低影响的刚性桩复合地基沉降计算模型,根据沉降模型关于不同初始地下水位及不同深度地下水位降低情形的计算结果,确定地下水位降低引起的刚性桩复合地基沉降变形以及桩侧摩阻力分布特征。研究结论:(1)初始地下水位对桩土沉降变形的影响随地下水位深度的增加而减小,且总体处于较低水平;(2)地下水位降低幅度和水位线位置均影响桩土沉降变形,浅层地下水位变化将引起更严重的地基沉降变形;(3)地下水位降低引起桩土附加沉降的作用机理类似于大面积堆载,并将引起桩顶附近桩侧负摩阻力的增加;(4)本研究成果可为地下水开采诱发区域性地面沉降地区的刚性桩负荷地基设计提供参考,也可为高铁路基沉降控制提供可靠的设计计算依据。     

哈大高速铁路新营口车站组合桩复合地基的应用研究

研究目的:哈大高速铁路新营口车站路堤位于厚度超过55 m的滨海相沉积地基上,没有较硬土层可作为CFG桩持力层,地基承载特性和变形特性对高速铁路路基工程极为不利.为了确保路基沉降能够满足规范要求,哈大高速铁路首次采用CFC桩(长桩)+水泥搅拌桩(短桩)+垫层+钢筋混凝土板的新型复合结构进行地基处理,并对该复合结构的受力和沉降变形进行的实测和分析.研究结论:在该新型复合结构中,CFG桩承担了路基填土的主要荷载,MIP桩承担了部分路基填土荷载,桩间土承担了小部分路基填土荷载,三者共司受力,满足了路基结构受力,符合复合地基的设计理念;该新型复合结构控制了地基的总沉降量和不均匀性沉降,同时使地基的沉降能够尽快完成,保证了工后沉降满足规范要求,确保高速铁路运营期间的稳定.研究结论对于优化全线软土地基设计和指导施工具有重要意义,也为今后我国同类型的高速铁路设计与施工提供有益的参考和借鉴.     

哈大客运专线CFG桩与MIP桩复合地基沉降特性试验研究

哈大客运专线新营口站修建于东部沿海深厚软土地层中,对路基沉降控制极其严格,因此,对CFG桩结合MIP桩处理的复合地基沉降特性进行研究,对路基沉降控制有着重要的现实意义。选择新营口站为试验段,布置液位沉降计、单点沉降计及剖面沉降管综合测试复合地基的沉降。试验结果表明:各阶段的沉降,路基中心线处最大,右线中心线处次之,右路肩线处最小。通过钢筋混凝土板的刚性调节作用,桩土沉降差较小。路基沉降主要发生在路基填筑和堆载预压期间,复合地基的沉降主要来自下卧层的压缩量。深厚软土地层中采用CFG桩结合MIP桩处理后地基的工后沉降值<15 mm,满足客运专线沉降控制要求。     

粒料桩加固的软土地基上填筑路堤的稳定分析

用粒料桩加固地基的方法,一般采用碎石、砂砾、废渣、砂等散粒材料挤压入土中,形成较大直径的桩体,与地基土共同形成复合地基来提高承载力。高速公路的路基一般较宽,填筑路堤后形成的附加压力影响较深,粒料桩处理后的各土层的承载力有较大的差异,硬壳层的复合地基承载力较大,饱和软土层的复合地基承载力明显低于硬壳层。因此软土层的承载力往往决定路基的承载能力,甚至有可能因粒料桩处理效果不好,而造成路堤发生沉降过大和滑移现象。文章结合某粒料桩加固后的高速公路填筑路堤滑移实例,分析不同的硬壳层厚度、路堤填筑高度和粒料桩成桩深度对路堤边坡稳定性的影响。     

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...     

铁路软土地基路基沉降控制技术研究

研究目的:软土地基沉降控制是高速铁路路基工程中的关键技术。本文结合我国高速铁路的发展和建设,选取京沪高速铁路、温福铁路、沪杭客专等不同区域不同成因软土、不同地基处理方法的代表性试验工点,以高速铁路沉降控制为重点,在现场测试试验数据的基础上,对软土不同地基处理方法的地基受力变形特性及沉降控制效果等进行系统的总结和研究。研究结论:(1)对沉降控制严格的无砟轨道不建议使用排水固结法,但若有足够的放置时间并结合堆载预压也可满足工后沉降的要求;(2)水泥土桩处理深度有限,用于无砟轨道应谨慎,需要结合地区经验并留有足够的放置时间,且一般应结合堆载预压使用;(3)CFG桩、预应力混凝土管桩桩网结构、桩筏结构沉降控制效果较好,沉降稳定时间较短,可用于无砟轨道路基软土地基加固;(4)桩板结构沉降控制效果好,但工程费用高,可用于特殊地段;(5)本研究结论可为高速铁路软土路基地基处理措施选择及沉降控制提供指导作用。     

CFG桩控制深厚层软土地基沉降的试验研究

高速铁路对路基的工后沉降提出了严格的要求．据研究，路基在列车荷载作用下和路基本体在自重作用下产生的工后沉降是有限的，地基引起的工后沉降决定了路基工后沉降能否满足标准要求。因此正确选择能满足高速铁路技术标准要求的合理的软土地基处理方案和设计参数，是一项迫切需要解决的课题。本文根据某CFG（Cement Flyash Gravel）桩加固深厚层软土的试验成果，研究地基沉降规律、控制软土路基工后沉降的效果及CFG桩地基沉降的计算方法，结果表明：CFG桩是一种处理深厚层软土、有效控制路基工后沉降的方法；加固区沉降宜按复合模量法（Esp=εEa，ε为复合地基与天然地基承载力标准值之比；Es为天然地基压缩模量）计算，研究成果为CFG桩在高速铁路深厚层软土路基上的设计和应用提供了依据。     

沿海铁路桩——网复合结构地基沉降的试验研究

通过温福高速铁路软土路堤试验段工程，对桩-网复合结构形式加固的软土地基，以现场实测资料为验证，分析了桩一网复合结构处理深厚软土地基的沉降规律，利用数值计算方法进行工后沉降推算。     

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。     

水泥土搅拌桩复合地基承载特性现场测试分析

结合200~250 km/h客货共线的达成铁路的水泥土搅拌桩复合地基,现场埋设混凝土应变计、沉降位移计和土压力盒,分析在路堤荷载作用下水泥土搅拌桩复合地基荷载传递及变形规律。测试结果表明,复合地基的变形特性表现为地表沉降大,加固区中部地基层沉降小,加固区下部地基沉降最大。承载特性为桩体存在摩阻力零点,即中性点,中性点以上为负摩阻力,以下为正摩阻力。在群桩状态下,不存在临界桩长。承载与变形耦合关系表现为:桩体轴力最大点恰是复合地基压缩量最小的点。     

高速铁路深厚松软土层CFG桩桩筏和桩网复合地基沉降特性的试验研究

依托京沪高速铁路李窑试验工点,对深厚松软土层中CFG桩桩筏和桩网复合地基的沉降特性及规律进行了试验研究,得出如下主要结论:桩网复合地基的路堤底面地表沉降比桩筏复合地基的大20%.桩网复合地基加固区和下卧层沉降分别占相应总沉降的28%和72%;桩筏复合地基加固区和下卧层沉降分别占相应总沉降的25.5%和74.5%.桩网复合地基CFG桩桩顶和桩间土间的沉降差远远大于桩筏复合地基,二者最大比值超过10倍;桩筏复合地基CFG桩桩顶和桩间土之间的沉降差很小,可忽略不计.就沉降和承载力特性而言,桩筏复合地基的整体性好于桩网结构.     

高速铁路斜坡路堤变形控制探讨

研究目的:变形控制已成为高速铁路路基的主要控制因素之一,斜坡地基在我国道路建设中普遍存在,斜坡地基上修建路堤工程的稳定、变形及施工具有其特殊性,并存在一些问题。分析斜坡地基上修建高速铁路路堤工程存在的问题,并提出一些应对的工程技术措施,对工程实践具有重要的指导意义。研究结论:斜坡地基上修建的路堤工程除控制水平地基存在的工后沉降、路基与结构物的差异沉降外,还存在路堤不均匀沉降、陡坡路堤过大侧向变形等问题。经研究提出以下解决方法:(1)缓于1∶2.5的斜坡路基,采用挖台阶填筑;(2)采用侧向约束桩、路肩桩板墙等限制地基侧向变形和保证地基稳定;(3)采用复合地基提高地基强度和减小地基沉降;(4)采用锚索桩、板椅式桩板墙等减小支挡结构顶部侧向变形;(5)设置过渡段、加密地基加固桩间距用以消除不均匀沉降;(6)本文可为对变形控制要求严格的高速铁路斜坡路基加固设计提供有益参考。     

浆喷桩地基控制高速铁路工后沉降的研究

研究目的:高速铁路软土地基处理对路基的工后沉降具有重要的意义.深层搅拌桩(浆喷桩)是软土地基处理的一种方式,其能否满足相关技术要求,关系到浆喷桩技术在高速铁路软基处理中的应用前景.通过采用浆喷桩复合地基处理工后沉降要求严格的高速铁路软土地基的现场试验,对浆喷桩复合地基处理软土地基的加固效果进行系统的研究.研究结论:试验表明,浆喷桩复合地基处理类似本试验段条件的高速铁路软土地基可以在较短工期内满足5 cm工后沉降的要求.设置了土工格栅碎石垫层后,浆喷桩桩体并无明显的向柔性基础刺入的现象发生,土工格栅碎石垫层的设置达到了均化基底应力及调整差异沉降的目的.实测的沉降分析表明,与天然地基相比,浆喷桩复合地基的固结速率得到了较为明显的提高.     

京沪高速铁路CFG桩-筏复合地基现场试验研究

结合京沪高速铁路凤阳试验段工程,开展CFG桩+垫层+筏板处理地基试验。实测桩-筏复合地基沉降变形、桩顶应力、桩间土应力、筏板顶面土应力、钢筋应力及桩身应变;分析路基沉降变形、桩土应力比随填筑高度和固结时间的变化规律;获得地基面桩土应力分布、筏板顶面土应力分布、钢筋应力分布、桩身轴力和侧摩阻力分布;研究路堤荷载作用下CFG桩-筏复合地基的工作性状。研究成果有助于高速铁路桩-筏复合地基沉降控制、承载特性和应力传递机理的研究,并为京沪高速铁路及其它相关工程的桩-筏复合地基设计方法提供数据支持。     

桩-网复合地基加固机理现场试验研究

通过在广东某环城高速公路深厚软土地基加固工程中设置桩—网复合地基试验段,研究路堤荷载下桩—网复合地基的工作机理,深入分析其沉降变形、荷载传递、桩土应力比、网的受力等性状。试验成果表明：桩—网复合地基可以有效减少沉降量,可以用于填土高、软土厚度大的路段;路堤荷载下管桩与桩间土沉降不协调,土工格栅调节桩土分荷比的作用非常明显;长桩区格栅上、下的桩土应力比相差较大,桩土应力比最大值接近80;未达到持力层上的短桩桩土应力在14-22之间比较小,格栅兜提作用随桩土沉降差增大而得到发挥;在传递荷载方面,格栅作用要强于土拱的作用,满载时各向桩顶传递30%左右的荷载,土工格栅应变最大仅为1%,且桩帽边缘处应变最大,桩间应变最小。     

布袋注浆桩在深厚层夹层软基处理中的应用

研究目的:有效处理甬台温铁路大量分布深厚层夹层软土地基,对控制投资和满足高标准铁路路基的稳定和工后沉降控制要求是至关重要的.通过本研究,拟找到一种技术可行、经济合理的地基加固措施.研究结论:布袋注浆桩(简称布袋桩)是分层注浆技术和土工织物综合应用而成的新技术,与周边土体一道形成复合地基,提高地基土刚度和承载力,具有流水作业、无污染和浆材利用率高等特点,加固深厚层夹层软土地基是可行的.