水泥搅拌桩处治桥头过渡段路基沉降控制技术研究

水泥搅拌桩是处治桥头过渡段路基差异沉降的有效措施，而目前水泥搅拌桩的设计往往依靠经验法。为了明确水泥搅拌桩复合地基的作用机理、承载特性及沉降特性，进而进行科学设计和合理应用，基于D-P本构模型，建立桥头过渡段有限元计算模型，分析桩长、桩身模量、桩间距、桩间土模量等计算参数对于桥头过渡段路基差异沉降的影响特性，并对该技术的影响因素进行了综合分析，提出了某高速桥头过渡段路基优化方案，最后以验证精度后的GM(1,1)模型对试验路填筑优化方案进行分析。研究结果表明：桩间距对复合地基承载力的影响最为显著，当1.8 m≤桩间距≤2.0 m时加固区的沉降变化趋势显著，桩间距≤1.6 m时加固区的沉降变化趋势平缓，推荐桩间距选取范围为1.6 m～1.8 m;桩身模量和桩间土模量对承载力影响次之，随着桩身模量的增加，水泥搅拌桩复合地基的沉降逐渐减小，当桩的模量为60～120 MPa时，水泥搅拌桩复合地基的沉降变形相对较小；路基顶面沉降量随桩间土压缩模量增加而趋于减小；以优化后的方案铺筑试验路并进行沉降预估，表明优化后的方案对控制差异沉降具有良好的效果。研究成果可以为桥头过渡段路基差异沉降控制提供理论支持...     

许漯高速公路微型夯扩碎石桩加固路基变形的弹塑性分析

应用弹塑性有限差分法,考虑桩土相互作用及协调,建立许漯高速公路微型夯扩碎石桩加固路基的三维弹塑性有限差分计算模型,研究微型夯扩碎石桩加固路基的变形特性。分析了桩间土模量、桩长及面积置换率等参数的变化对复合地基沉降、桩端沉降及桩土应力比的影响。通过计算获得了微型夯扩碎石桩复合地基的沉降规律,为微型夯扩碎石桩加固高速公路路基的设计和沉降计算提供必要的前提条件。     

预应力管桩处理深厚垃圾填埋地基设计与研究

垃圾土的高压缩性、低承载力、不均匀性及组分复杂等特点为深厚垃圾填埋场处治的难点问题。针对某高速公路路基穿越深厚垃圾填埋场的情况，选取处治深度大、工后沉降小、施工速度快的预应力混凝土管桩（PHC桩）技术处治垃圾填埋场地基；通过布设土压力、位移、沉降、孔隙压力等传感器的路基监测系统，对施工期及完工后的PHC桩及路基的力学行为进行全过程监测。经研究发现：针对厚度达到38.3m、有机质含量5～22%、天然容重13-17kN/m3、压缩模量0.3-5Mpa、黏聚力接近于0、桩间土承载力90-110kPa、具有腐蚀性的垃圾填埋场采用PHC桩处理后，大部分荷载由PHC桩承担，孔隙水压力在100天左右消散，路基最大沉降约80mm，填筑完成127天后路基沉降趋于稳定。由此表明PHC桩技术能显著提升深厚垃圾填埋场的地基承载力。该技术及全过程监测系统综合治理方案可为公路行业处治深厚垃圾填埋场提供参考。     

桩-网复合路基变形机理的数值分析

基于桩-网复合地基桩-网-土体系作用机理的复杂性,理论研究落后于工程实践等现状,对桩-网复合路基变形机理理论进行了分析,运用有限元数值模拟的方法,对一种新型软土地基处理的路基的沉降、侧向位移、差异沉降进行了数值分析研究。结果表明:(1)在垫层与填土间加入土工格栅后,能减少路基顶面及底面的沉降,但能够更明显地减少路基顶面及底面的差异沉降和坡脚侧向位移;(2)桩间土强度的增加对于路基底面最大差异沉降的影响要比路基顶面要大,路基顶面最大差异沉降的增加大致与桩间距的增加呈正比关系;(3)路堤底面的沉降量出现谷值点是由于桩体作用所致,峰值点是由于土拱效应所致;(4)较大的土工格栅拉伸模量对于减小路基顶面沉降的效果是不明显的,合适的土工格栅拉伸模量能够减小经济投入。     

干拌水泥碎石桩加固软弱路基的数值模拟

软弱路基的不均匀沉降是青海省高速公路常见的病害之一,常用干拌水泥碎石桩处治。建立有限元模型,分析了干拌水泥碎石桩加固效果的影响因素,发现桩长、桩间距、桩体弹性模量和路堤土回弹模量显著影响路表弯沉;明确了桩长、桩间距、桩体弹性模量与路表弯沉的关系;探讨了优化桩长和桩间距组合的方法,发现当路堤高度较高时,选用长桩长、宽桩间距的组合可降低工程量。研究成果为今后青海地区干拌水泥碎石桩加固软弱路基提供了一定的参考。     

路堤荷载下长短桩组合型复合地基现场试验与数值模拟

通过在上海S32高速公路某桥头处理段开展长短桩组合型复合地基现场试验,研究路堤填筑过程以及堆载预压期内桩土应力比、分层沉降、桩顶面和桩间土表面沉降、孔压等工程性状的变化规律;采用三维有限元法进行拓展研究,对比分析长短桩组合型复合地基与等长桩复合地基的加固机理.研究结果表明:随着路堤填土高度的增加,长桩和短桩的桩土应力比均逐渐增大并趋于稳定,稳定时长桩和短桩的桩土应力比分别为7～10和3～5;桩顶面和桩间土表面的沉降主要发生在填土期,预压期内沉降趋于稳定;总桩长相同的条件下,长短桩组合型复合地基加固效果优于等长桩复合地基,且存在持力层时的层状地基更利于长短桩组合型复合地基性能的发挥.     

基于FLAC3D的路基拓宽差异沉降研究

以延安北过境线路基拓宽项目为研究对象,采用现场监测、室内试验及FLAC3D有限差分法相结合的方法对新旧路基拓宽差异沉降特性进行研究。监测数据表明,由路基土体在外荷载作用下产生的黏滞蠕变只占总沉降的很小一部分。通过室内直剪试验,得出黏聚力值为21 kPa,内摩擦角值为38°;当最大差异沉降量达到最小值时,拓宽侧路基填筑高度为6 m;当新路基的沉降开始增加时,拓宽高度大于6 m;当旧路基高度不变时,新旧路基顶面和最大沉降点向外移动。在工程实际中,新旧路基的拓宽宽度增加对旧路基的影响较小。     

基于FLAC3D的路基拓宽差异沉降研究

以延安北过境线路基拓宽项目为研究对象,采用现场监测、室内试验及FLAC3D有限差分法相结合的方法对新旧路基拓宽差异沉降特性进行研究。监测数据表明,由路基土体在外荷载作用下产生的黏滞蠕变只占总沉降的很小一部分。通过室内直剪试验,得出黏聚力值为21 kPa,内摩擦角值为38°;当最大差异沉降量达到最小值时,拓宽侧路基填筑高度为6 m;当新路基的沉降开始增加时,拓宽高度大于6 m;当旧路基高度不变时,新旧路基顶面和最大沉降点向外移动。在工程实际中,新旧路基的拓宽宽度增加对旧路基的影响较小。     

带帽管桩联合袋装砂井复合地基力学特性研究

基于有限元方法建立带帽管桩联合袋装砂井复合地基模型,对比分析了桩土应力比、刺入量、桩身轴力、桩侧摩阻力的变化规律。研究结果表明:桩土应力比随桩间距增加先减小后增大,桩土应力比与桩帽直径、垫层模量、垫层厚度呈正相关,其增加速度会随垫层模量大于120 MPa或垫层厚度大于30 cm后变缓;刺入量、桩侧摩阻力均与桩顶荷载呈正相关,袋装砂井在荷载小于100 kPa时能有效增加桩侧摩阻力;桩身轴力会随桩间距、垫层模量、桩帽直径增加先增大后减小,轴力在19 m左右会趋近相等;使用桩帽能增加桩土应力比、下刺入量和桩侧摩阻力。     

夯扩碎石桩群桩承载性状研究

对2个初始直径为0.76m、桩长为2.79m和5.10m的夯扩碎石桩群桩进行载荷试验,并采用三维拉格朗日有限差分程序建立数值模型,模拟其夯扩和载荷试验分级加载过程,并分析了桩土应力比、群桩效应和桩间土单元的应力路径。结果表明:数值分析很好地模拟了夯扩碎石群桩的夯扩过程,群桩夯扩成桩后最大垂直位移位于桩间土中心且表现为地面隆起;计算和实测的荷载-沉降曲线基本一致;2个不同桩长的夯扩碎石桩群桩在各级荷载下的桩土应力比都比较接近,其值在3.8～6.5之间;群桩效应跟桩长与承台宽度比L/Bc相关,群桩负效应随L/Bc的增大而减弱;2个不同桩长的群桩桩间土单元在夯扩过程中其水平应力大于垂直应力,单元应力处于临界破坏状态;夯扩作用在桩间土中产生预应力,提高了土体刚度和夯扩碎石桩的承载能力,靠近桩端的土体单元预应力受桩端夯扩效应影响而增大。     

桩——网复合路基变形机理的数值分析

基于对桩——网复合路基变形机理理论分析,运用有限元数值模拟的方法,对一种新型软土地基处理的路基的沉降、侧向位移、差异沉降进行了数值分析研究。研究表明:(1)在垫层与填土间加入土工格栅后,能减少路基顶面及底面的沉降,但能够更明显地减少路基顶面及底面的差异沉降和坡脚侧向位移;(2)路堤底面的沉降量出现谷值点是由于桩体作用所致,峰值点是由于土拱效应所致;(3)较大的土工格栅拉伸模量对于减小路基顶面沉降的效果是不明显的,合适的土工格栅拉伸模量能够减小经济投入。     

铁路货场膨胀土地基变形控制方法研究

为控制膨胀土地基运营期内的变形，科学确定地基换填材料和深度，在弹性半空间和弹性双层体系理论的基础上，由弯沉等效提出膨胀土地基变形控制方法，并结合广西百色东站货场堆场地基处治工程现场检测结果和地基变形量预测结果进行验证。结果表明:采用0.6 m厚5 %石灰改良膨胀土+0.4 m厚级配碎石的双层结构对膨胀土地基进行换填，可使地基回弹模量从10 MPa提高至72 MPa。改造区域内实测地基顶面回弹模量均值79 MPa，最大沉降量126 mm。该地基变形控制方法具有较高的可靠性。     

粉喷桩处治公路软基沉降影响因素及效果评价

以邯大高速公路为工程背景,建立 ANSYS 有限元仿真模型,对粉喷桩桩长、桩间距、桩径及桩间土承载力对公路软基沉降的影响进行了分析,并对粉喷桩处治公路软基沉降的效果进行了评价。结果表明：对粉喷桩处治公路软基沉降效果影响最主要的是桩间距,桩间距每增加0.5 m,路基沉降量增加约51.1％～131.3％;针对不同的桩间距布置方案,给出了对应的沉降差预估参考值。     

处治土路基顶面动静验收参数及其验收标准分析

为研究吉林省典型处治土路基顶面动静模量和动静弯沉转换关系并确定处治土路基验收弯沉标准,依托长余高速公路和双洮高速公路,针对石灰处治黏性土与水泥处治砂性土路基,采用聚类分析方法,研究分析了其路基顶面FWD动弯沉与贝克曼梁静弯沉间的相关性,同时基于现行规范所提出的路基模量与动弯沉关系模型计算了路基顶面动模量,并与承载板所测路基静回弹模量进行了对比分析。结果表明:两种典型路基顶面的动静模量与动静弯沉间均具有较好的相关性,其中路基顶面动静弯沉间具有良好的幂函数关系,路基顶面动静模量间具有良好的线性关系。最后,采用双层路基结构体系计算模式,提出了吉林省典型处治土路基验收弯沉标准值,为吉林省典型处治土路基的施工控制,以及检测和验收提供了参考。     

堆积体边坡碎石土抗剪强度试验研究

基于大型室内直剪试验结果,对含石量及含水量分别与堆积体边坡碎石土黏聚力及内摩擦角的关系进行了深入研究。结果表明：碎石土黏聚力的大小随着含石量的增加,表现出先逐渐增大后减小的趋势,内摩擦角随着含石量的增大表现出逐渐增大的趋势;黏聚力随含水量的增大有一定程度的增大,超过碎石土中细粒土塑限含水量后逐渐减小。基于试验结果,将碎石土的黏聚力表示为含水量与含石量的二元函数,并提出了考虑饱和度与基质吸力影响的碎石土的抗剪强度公式,将有助于准确评估降雨作用下碎石土边坡的稳定性。     

CFG桩复合地基在全风化岩无砟轨道路基沉降控制中的应用研究

以全风化岩作为无砟轨道的路基,必须进行加固。目前,对山区全风化岩CFG桩复合地基工后沉降的计算参数如何选取的研究不多,而高速铁路设计规范对无砟轨道路基工后沉降控制的要求极为严格。针对山区全风化岩采用CFG桩进行加固,并对其复合地基工后沉降计算参数的选取加以分析。研究结果表明:全风化层CFG桩复合地基的沉降计算采用压缩模量计算方法更为合理,同时对于不同地区、不同性质全风化层应分别建立压缩模量与标贯击数之间的经验关系式;CFG桩在穿过具有明显黏性土特性的全风化岩层后,结合沉降计算,再往下至少进入深层1～2 m,地层含水量较大时,桩长宜再加长。     

滨海新区道路软土地基处理中有效桩长的确定

天津滨海地区地质条件差,软弱土多,多年来采用水泥搅拌桩处理桥梁及通道两端高填土路基,由于水泥搅拌桩刚度较小,桩长超过一定值时,再增加桩长将不会对桩的承载特性有明显的改善,这一桩长就是临界桩长或称有效桩长。为合理确定水泥搅拌桩有效桩长,该文根据在刚性基础下桩土顶面的位移协调条件,从沉降的角度出发,得到了复合地基有效桩长的计算方法。     

风化砂改良膨胀土强度特性试验研究

结合湖北省宜昌市小溪塔至鸦鹊岭一级公路改建工程,风化砂改良膨胀土路基施工项目,对掺入不同比例风化砂的膨胀土进行了直剪试验、无侧限抗压强度试验、CBR试验和回弹模量试验,探讨不同掺砂比例对强度指标的影响及其变化规律.试验研究结果表明,掺砂能改善膨胀土的力学强度性能,掺砂之后的膨胀土的强度指标可以达到路基材料的要求;掺砂对内摩擦角的影响较小,对CBR值的影响较大,黏聚力、无侧限抗压强度和回弹模量随着掺砂比例的改变而改变;随着掺砂比例增大,内摩擦角增大,CBR值增大,黏聚力、无侧限抗压强度和回弹模量先增大后减小;随着掺砂量的增加,内摩擦角增大的趋势先快后慢,CBR值和黏聚力的变化趋势出现波动,无侧限抗压强度和回弹模量的变化趋势由快逐渐趋于平稳.     

高速公路软土地基CFG桩处治方案优化

通过埋设沉降观测板对路基横断面沉降变形进行实时观测,得出了横断面方向路基沉降变化规律,计算分析了不同水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）平面布置方案的复合地基承载力,确定了基于均衡沉降控制的公路软基CFG桩处治方案。结果表明,路基高度为3～8m时,路肩处沉降量是路基中心沉降量的62.5%～81.4%,坡脚处沉降量是路基中心沉降量的4.8%～14.6%;对地基进行CFG桩加固处理时,在满足复合地基承载力要求的前提下,综合考虑地基变形均衡性和工程方案经济性,路肩到坡脚范围内桩间距可增大0.5m。     

软土区碎石桩鼓胀变形正交数值试验影响因素分析

碎石桩复合地基在发生竖向沉降变形的同时,桩体往往也伴随着鼓胀变形,研究碎石桩鼓胀变形特性及影响因素,对分析碎石桩复合地基沉降规律及变形机理具有重要作用。该文基于正交数值试验,采用有限元软件Midas GTS建模,分析碎石桩鼓胀变形的主要影响因素,并运用极差和方差分析各影响因素的敏感性及显著性。最后通过回归分析,得出优化后的鼓胀变形计算公式。研究结果表明：软土的弹性模量、黏聚力及碎石桩的置换率对最大鼓胀应变影响显著;软土黏聚力和置换率对最大鼓胀埋深影响显著;软土弹性模量及置换率对鼓胀变形长度有显著影响;碎石桩的力学参数对鼓胀变形特性影响很小。单因素分析指出：在软土弹性模量较小时,增大弹性模量可有效减少最大鼓胀应变及鼓胀变形长度。软土黏聚力的提高可减小最大鼓胀应变,且最大鼓胀的位置有一定下移,即碎石桩破坏点下移。