深厚软土地基上跨浅埋地铁桩板结构施工技术研究

桩板结构具有强度高、刚度大、稳定性好、沉降小等特点。沪杭客运专线DK5+344.8～DK5+374.8段为上跨浅埋地铁深厚软土路基,采用桩板结构处理此段特殊路基。对施工难点进行分析,深入研究桩板结构路基的施工技术,包括施工控制要点、施工工艺和施工流程等。采用全套管钻孔桩施工工艺,对桩板结构钻孔桩桩底进行注浆加固,基坑开挖与混凝土浇筑施工按分部、分段进行,同时采用硬化施工场地等措施。工程实践表明,桩板结构新技术、新工艺的应用,满足了深厚软土地基沉降控制要求。     

桩板结构在强发育岩溶无砟轨道中的应用研究

研究目的:强烈发育的岩溶地区修建无砟轨道时,有条件设桥地段多以桥梁通过,对没有改桥条件的车站咽喉区高填方路基的设计方案一直以来就是一道难题,因为路基填筑会增加岩溶顶板的附加荷载,进一步恶化岩溶稳定性,进而加速岩溶塌陷的发生。本文旨在研究一种既能控制路基填筑对岩溶的影响、减小岩溶塌陷对路基安全稳定的影响,又能控制岩溶覆盖土层的压缩沉降的设计方案。研究结论:(1)埋入式托梁桩板结构利用其承载板将上部荷载通过混凝土托梁传递到下部桩体,进而把荷载扩散到桩底下卧硬层或岩石层,既可解决岩溶地基处理问题,又可避免填土对岩溶顶板的附加荷载;(2)托梁式桩板结构具有良好的整体性和稳定性;(3)托梁式桩板结构的受力计算从多桩超静定结构转化为静定结构,可简化计算;(4)托梁式桩板结构可用于基底软硬不均差异沉降控制困难的路基设计,并具有较好的技术和经济优越性,可以在类似的山区铁路工程中推广应用。     

梁筏结构在岩溶地区铁路路基中的应用研究

以黔张常(黔江—张家界—常德)铁路DK46+840—DK47+247段路基工程为依托,建立岩溶强烈发育区桩板结构及梁筏结构的理论计算模型,对比二者的内力情况,并监测现场路基中梁筏结构的工程效果。结果表明:与桩板结构相比,梁筏结构设计合理可有效减少混凝土用量,较经济;梁筏结构可有效减小溶洞顶板的附加荷载,保护溶洞顶板;采用梁筏结构的路基沉降稳定时程短,可有效控制路基工后沉降。     

桩网与桩筏板复合地基沉降变形特性对比研究

桩网和桩筏板结构形式的刚性桩复合地基广泛应用于铁路、公路、城市轨道交通等工程中的软基加固处理，在大幅降低地基沉降的基础上可有效控制工后沉降。本文基于某高铁软基加固段桩网复合地基和桩筏板复合地基现场沉降监测结果，对比分析桩网和桩筏板两种结构形式的刚性桩复合地基沉降变形特点及沉降控制效果，并对桩网和桩筏板结构形式的刚性桩复合地基工作机理进行研究。根据两种刚性桩加固方案对沉降变形实际控制效果，提出现有刚性桩加固方案适用范围。研究成果可有效应用于软基加固处理中的刚性桩复合地基方案选型，对铁路、公路等工程路基设计具有指导意义。     

埋入式桩板结构在无砟轨道软土地基处理中的应用

结合沪宁城际铁路DK225+283.35~DK226+151.68段并行既有线深厚层软土路基的设计与施工,阐述钻孔桩结合C35混凝土板梁在无砟轨道深厚层软土地基处理中的应用,提出并行既有线埋入式桩板结构在设计与施工中应注意的问题。     

长昆高铁湖南段岩溶地段路基设计

岩溶塌陷是岩溶地区铁路路基的主要病害。由于岩溶发育的复杂性,岩溶地段路基的勘察是一个由点到面的深入过程,路基设计也同样是一个逐渐深化和动态调整的过程。在长昆高铁湖南段的路基设计中,始终贯彻动态设计的原则,不断调整和深化设计工程措施,对浅层岩溶发育区采取挖除换填处理,对深层岩溶(不易塌陷区-易塌陷区)采用注浆处理,对没有设桥条件的岩溶极易塌陷区采用低桩板结构跨越。设计方案可供类似工程借鉴参考。     

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.     

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。     

刚柔长短组合桩-网复合地基工作性状研究

研究目的:为了探讨刚柔长短组合桩-网复合地基控制深厚软土路基工后沉降的可行性,须深入研究该类复合地基在深厚软土路基中的工作性状。为此,依托哈大高速铁路新营口车站路基处理工程,有针对性地开展现场试验研究。研究结论:(1)桩体刚度与桩间土体刚度存在较大的差异,是路堤填土中产生"土拱效应"的直接原因,且土拱效应的强弱取决于差异刚度的大小;(2)该类复合地基下的沉降变形模式主要包括路堤等沉区域、路堤土拱效应影响区域、负摩阻力作用区域、正摩阻力作用区域以及下卧土层等沉区域等五方面,且褥垫层基础的刚度是桩体与土体差异沉降大小的主要影响因素;(3)该类复合地基中CFG桩桩顶压力平均值是桩间土压力平均值的196倍,而MIP桩桩顶压力平均值是桩间土压力平均值的22倍,MIP桩有效提高了浅层土体的地基承载力;(4)采取刚柔长短组合桩-网复合地基联合堆载预压法加固深厚软土路基,可消除96%以上的沉降量,工后沉降可控制在2.0 mm左右,能满足高速铁路运营期间的稳定性要求;(5)研究成果能够为高速铁路、高速公路的深厚软土路基处理提供良好的指导作用。     

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。     

桩板结构处理高铁采空区路基变形监测研究

研究目的:桩板结构是一种新型的地基加固处理技术,其用于高速铁路采空区上方无砟轨道路基尚缺乏成熟工程经验。本文以合肥至福州高速铁路上饶五府山车站采空巷道上方桩板结构路基为研究对象,通过现场变形测试试验获取沉降变形数据,研究采空区路基和桩板结构的变形特点与规律。通过本研究,拟探求桩板结构处理采空区路基变形特点与规律,确保工程安全。研究结论:(1)合肥至福州高速铁路上饶五府山车站采空巷道上方桩板结构无砟轨道路基沉降变形控制效果显著,预测工后沉降量仅0. 31 mm,小于5 mm的容许工后沉降量,满足规范要求;(2)采空巷道顶板的变形很小,在1 mm以内;(3)桩板结构加固高速铁路采空巷道上方路基效果很好,可在类似工程中推广。     

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。     

铁路既有线斜向旋喷桩复合地基试验研究

研究目的:在我国西北湿陷性黄土地区分布着广泛的铁路既有线,其中路基沉降问题严重困扰着线路的运营安全,已成为铁路既有线路基普遍而严重的问题之一。在当前既有线铁路不断提速和扩建的形式下,快速有效地治理黄土地区路基沉降问题以保证列车安全平稳的运行有着十分重大的意义。斜向高压旋喷技术因其具有机械操作简单、施工速度快、无需中断行车的优势,目前广泛应运于既有线铁路路基的加固,应用前景看好,但其相关的理论研究比较少。本文依据宝(鸡)中(卫)K 329~K 331段地基补强项目,设计不同角度的斜向旋喷桩复合地基模型试验,并借助FLAC3D对模型试验结论进行验证。研究结论:(1)不同角度的斜向旋喷桩复合地基承载力明显高于天然地基;(2) 30°～90°范围斜向旋喷桩复合地基承载力为中间低两边高;(3)模型试验和数值模拟得出的复合地基承载力特征值相差不大;(4)桩体的角度越大,轴向压力最大值越大,角度越小,轴向拉力最大值越大;(5)综合模型试验和数值模拟数据初步提出了斜向旋喷桩复合地基承载力公式;(6)当旋喷桩角度较小时,建议以抗拉强度来控制桩体的强度;(7)本研究成果主要应用于铁路既有线路基病害整治工程。     

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。     

客运专线桩复合地基复合模量计算方法探讨

客运专线对路基沉降控制较普通铁路更为严格,复合模量作为桩复合地基沉降计算的重要参数,是衡量加固区土层刚度与应力扩散作用重要指标,而目前结合面积加权法获取复合模量计算复合地基沉降值与实测值误差较大,探索更为合理桩复合地基的复合模量计算方法已经成为工程界面临重要课题之一。本文采用弹性力学理论法、剪切位移法等,对桩合地基的复合模量进行修正计算,并将成果应用到甬台温客运专线DK273+300搅拌桩联合插塑板(长板-短桩)多元复合地基断面与DK234+600浆喷桩和布袋桩联合处理软基断面沉降计算分析中。研究结果表明:利用修正公式计算复合模量较利用面积比公式计算值大,且不同修正法得到完全不同的计算值,在沉降中要慎重选取计算方法。研究成果可以为客运专线软土桩复合地基设计提供理论参考。     

沪宁城际铁路软土路基地基处理设计综述

以沪宁城际铁路路基工点设计为例,介绍钻孔桩联合板梁结构、管桩桩筏整体结构、CFG桩桩筏结构、CFG桩桩网结构、碎石注浆桩桩筏整体结构、搅拌桩结合素混凝土微型桩等新型地基处理措施的应用情况。     

客运专线岩溶区地基注浆加固研究

研究目的:随着客运专线规划与建设在全国展开,客专桥梁穿越岩溶区现象比较常见,如何分析岩溶区注浆加固对桩基沉降的控制效果,并确定合理的注浆加固方案是岩溶区铁路客运专线桥梁桩基设计面临的问题。以某岩溶区铁路客运专线桩基为依托工程,利用基于规范的理正软件,分析不同注浆方案对桩基沉降的控制效果,在此基础上确定合理的岩溶区地基注浆加固方案。研究结论:通过研究得出:(1)只对溶洞注浆可以较好地控制桩基倾斜,但不能有效控制桩基竖向沉降量;(2)只对桩尖土层注浆可以有效控制桩基竖向沉降,但不能有效控制桩基倾斜;(3)同时对溶洞和桩尖土层注浆既可以控制竖向沉降,又可以控制倾斜,是为较合理的加固方案;(4)以上结论可为岩溶区桩基注浆加固提供参考。     

高速铁路无砟轨道路基沉降监测和研究

研究目的:高速铁路对路基工程工后沉降控制十分严格,路基工程工后沉降主要为铁路铺轨完成后地基的残余沉降。石家庄—武汉高速铁路设计标准为时速350 km,全线无砟轨道。为研究地基加固措施的科学性,在建设过程中,选取代表性试验工点对复合地基沉降进行监测和研究。研究结论:采用桩+板结构和CFG桩复合地基联合堆载预压措施加固深厚松软土地基,施工期沉降约占最终总沉降的72%～85%,有效地控制了路基工后沉降,整个区段内纵向沉降较为均匀,符合区段路基铺设无砟轨道要求,加固措施有效可行。     

铁路路基浅埋式桩板结构极限状态法荷载组合与配筋设计研究

我国铁路工程设计正从容许应力法向极限状态法转轨,2019年实施的《铁路路基设计规范(极限状态法)》缺少桩板结构极限状态法设计的荷载组合和配筋相关规定。桩板结构作为应用广泛的地基处理方式,有必要研究其极限状态法设计方法,为铁路路基设计全面转轨提供基础。通过系统研究浅埋式桩板结构极限状态法与容许应力法的荷载组合与配筋设计理论,采用有限元方法对瑞九铁路典型浅埋式桩板结构的荷载组合与配筋进行计算分析对比,主要结论为：(1)浅埋式桩板结构采用铁路桥涵极限状态法与铁路桥涵容许应力法荷载组合存在较好对应关系,设计方法转轨衔接流畅;(2)铁路桥涵极限状态法计算正截面承载力控制的板配筋量比铁路桥涵容许应力法计算配筋量多出约23%,安全余度存在较大差别;(3)浅埋式桩板结构采用建筑极限状态法设计存在组合值系数不明确、板抗剪安全余度低和裂缝控制配筋量低的问题,可靠度存疑,不建议采用。     

高速铁路桩网复合地基低矮路基动静荷载传递特性研究

在某高速铁路低矮路基DK849+557和DK849+575断面(路基高度3.0m和3.2m)进行了路基填筑试验和现场原位1∶1动载模拟试验。路基填筑试验表明,静态填筑荷载应力基本符合半球形理论假设,桩间土应力实测值与计算结果较为一致。550万次模拟动载试验表明,整个过程中路基不同深度处静态应力、动态应力和动变形水平略有波动,土拱基本处于稳定状态;动应力在路基土拱中基本按照均质体进行传递;提出了路基面动荷载引起CFG桩桩网复合地基桩间土应力采用Boussinesq公式进行计算的方法。