高速铁路CFG桩筏复合地基现场测试研究

基于沉降控制设计理念,沪宁城际铁路路基试验段采用CFG桩筏复合地基。为探索其沉降控制机理和承载特性,对路基沉降变形、桩土应力分布、超孔隙水压力消散等进行了长期观测,获取了一些客观的数据。分析了路堤荷载作用下复合地基沉降、土体侧向变形、桩土应力沿路基横向分布以及孔隙水压力随时间变化规律,探讨了桩土应力比与荷载分担比变化规律。为CFG 桩筏结构在高速铁路软基处理中应用进一步理论研究与设计优化提供试验依据。     

刚柔性桩复合地基加固双层软弱地基现场试验研究

为研究路堤荷载下刚柔性桩对深厚双层软弱地基的加固效果及其桩土荷载传递规律,结合连云港港某铁路软基处理工程,采用带帽预制方桩和带扩大头的双向搅拌粉喷桩联合加固,对路堤填筑过程及预压期内地表沉降、桩土差异沉降、深层水平位移、超静孔隙水压力、桩土应力比以及桩土荷载分担的变化规律进行了分析。结果表明：载荷试验中复合地基桩土应力比随外荷载增加而增加;地基变形发生在填土期,预压期内沉降变形继续并逐渐趋于稳定;填土荷载向刚性桩及搅拌桩桩顶集中,刚性桩桩顶应力增长较快;面积置换率为22.2%的预制方桩（含桩帽）承担了56.2%的荷载,但其承载力只发挥了不到18%;面积置换率和土质条件是桩土荷载分担比的主要影响因素。     

长短桩复合地基受荷性状的影响因素分析

采用大型有限元软件ABAQUS,对不同褥垫层模量、厚度、短桩模量及基础上不同的荷载对刚柔性长短桩复合地基的长桩与土的应力比、短桩与土的应力比、长短桩应力比、基础沉降的影响及其规律进行了分析.数值分析表明:垫层的存在增大了地基的沉降,可调节复合地基中桩土应力的分配;随着垫层模量的增加,长桩桩身应力增加,短桩应力减小;增加短桩的刚度,复合地基的沉降减少;随着基础顶面荷载的增加,桩土应力比增大,位移差也增大.结合武汉某住宅小区的长短桩静载荷的现场监测数据,分析了工程中长桩与土、短桩与土、长短桩应力比的变化规律.数值分析和现场监测数据分析结果可为该类型地基的设计和施工提供依据.     

橡胶水泥土桩复合地基受力性能的有限元分析

目的 分析橡胶水泥土桩复合地基在上部荷载作用下的受力性能,为研究橡胶水泥土桩复合地基奠定基础.方法 通过ABAQUS有限元软件建立了桩土三维有限元模型,对不同橡胶粉掺入的橡胶水泥土桩进行计算分析,研究荷载-位移、桩身应力等各种影响其性能的曲线.结果 随着橡胶粉掺量的增加,荷载-沉降曲线拐点弱化.橡胶粉掺量增大,桩间土的竖向附加应力越大.由于橡胶粉掺入增加了桩间土的水平位移,使桩间土处于三向受压状态,促进了其承载能力的发挥,调整了桩土应力比.结论 合理的调配橡胶掺入比,可以在满足复合地基的沉降控制条件下,发挥桩土共同作用,改善复合地基的受力性能.     

中等压缩性土短桩网复合地基变形现场测试特性

为优化高速铁路中等压缩性土地基处理方案,依托赣龙高速铁路试验段,采用现场试验及理论分析方法,研究了短桩网复合地基的变形特性,并与天然地基进行对比。结果表明：复合地基加固区沉降占总沉降的62%~75%;地基侧向位移主要发生在预压土堆载期,20 m深度范围是主要的侧向位移层,在相似条件下,复合地基与天然地基沉降主要发生的时间、主要的沉降土层厚度及路基横断面沉降差异较大。结果显示了短桩网复合地基可有效控制中等压缩性土地基变形。     

钢渣桩在湿陷性黄土地基中的应用探讨

通过钢渣桩在湿陷性黄土中的静荷载试验、土压力调试等试验结果的基础上，对钢渣桩复合地基、桩间土和钢渣单桩的p-s曲线以及其各自的承载力和相应的沉降量进行了分析，探讨了附加应力沿深度变化规律；研究了桩间土承载力、桩土应力比和桩土荷载比的变化规律，对钢渣单桩和碎石柱以及钢渣桩复合地基和石灰粉煤灰桩复合地基等的承载力特性进行了对比分析；对单桩施工影响范围和施工时地基隆起量进行了观测．     

钢渣桩在湿陷性黄土地基中的应用探讨

通过钢渣桩在湿陷性黄土中的静荷载试验、土压力测试等试验结果的基础上,对钢渣桩复合地基、桩间土和钢渣单桩的p-s曲线以及其各自的承载力和相应的沉降量进行了分析,探讨了附加应力沿深度变化规律;研究了桩间土承载力、桩土应力比和桩土荷载比的变化规律,对钢渣单桩和碎石桩以及钢渣桩复合地基和石灰粉煤灰桩复合地基等的承载力特性进行了对比分析;对单桩施工影响范围和施工时地基隆起量进行了观测。     

CFS桩复合地基承载特性的现场试验研究

为进一步了解水泥粉谋灰钢渣桩(CFS)桩的加固机理，通过现场静载荷试验，研究了复合地基桩土应力比(荷载分担比)随荷载的变化规律，分析了置换率对桩土应力比的影响．采用大面积现场堆放钢坯的方式，模拟运行期间CFS桩复合地基的承载性状，研究了堆载作用下基底的沉降、地基土体深层水平位移、地基土体竖向附加应力分布、临近桩体水平位移及桩前(后)附加应力变化规律；探讨了堆载作用下，CFS桩复合地基—临近桩体的共同作用机理。为完善该复合地基设计理论提供了参考。     

柔性楔形桩复合地基承载特性试验研究

为了研究夯实水泥土楔形桩复合地基在粉质黏土地基中的承载特性,对碎石垫层作用下,3组不同楔角的夯实水泥土楔形单桩复合地基和1组等直径单桩复合地基进行竖向静载对比试验。分析复合地基中桩顶沉降、桩周土沉降、桩-土平均沉降差随荷载变化的规律,以及桩的荷载传递规律。试验结果表明:在相同地质条件下,夯实水泥土楔形桩承载性状比等直径桩好,且能更好地调节桩土之间的沉降;此外,桩身轴力的分布与桩体的楔角有关,在合理楔角范围内,桩体分担基础上部的荷载随楔角的增大而增加;土体距离桩心一定范围内的沉降曲线呈"勺子"型趋势变化。     

有无土工格栅-夯实水泥土楔形桩工作性状试验研究

对夯实水泥土楔形桩复合地基的平均沉降随荷栽的变化规律、平均桩一土应力比以及桩身荷载传递规律进行了试验研究。结果表明：在相同荷载作用下,有土工格栅复合地基与无土工格栅复合地基相比,平均沉降小,平均桩一土应力比大,桩身轴力大;在相同的荷载时,桩身轴力中桩最小,角桩最大。     

路堤荷载下低强度混凝土桩复合地基性状分析

目前在柔性基础下复合地基的设计中仍沿用刚性基础下复合地基的设计理论,因而造成实测值与设计值相差甚远.本文通过某高速公路软土地基处理中进行的现场试验,对路堤柔性基础下低强度混凝土桩复合地基的性状进行了分析研究.测试的项目包括桩土应力、桩土表面沉降、分层沉降、侧向变形等.研究结果表明:在柔性基础下这种复合地基可发挥桩间土的承载能力,其桩土应力比的变化趋势为先减小后增大;另外,实测的沉降量比按刚性基础下复合地基理论计算的沉降量要大.     

有无侧向约束夯实水泥土桩复合地基数值模拟

基于长桩侧向约束作用,利用大型有限元软件ADINA,对柔性基础下夯实水泥土楔形桩及夯实水泥土圆柱形桩复合地基进行了数值模拟,得到了在各级荷载作用下的桩土平均沉降差及桩土应力比,并与无侧向约束条件时进行了对比。结果表明,在侧向约束条件下,与圆柱形桩复合地基相比,楔形桩复合地基能减少桩土沉降差,降低桩土应力比,从而改善复合地基的工作性状,为工程应用提供有益的参考。     

桩网复合地基的模型试验加固效果对比研究

为了探究不同形式的桩网复合地基加固软土的效果,设计了3组复合地基进行室内模型试验。第1组为PVC管材加固软土地基,第2组为桩承式复合地基,第3组为PVC管材与砂桩复合地基。在模型箱钢板内侧壁涂上黄油,并覆以塑料薄膜来减小边界效应;在PVC管材和土工编织网（格栅）上粘贴应变片,来测试PVC桩体应力及加筋拉力;在桩间土、砂桩顶部安装土压力盒,在路面的中心、路肩处安装百分表来测定相应的变形。试验结果表明：1）对于路面、路肩的沉降及二者的差异沉降,第3组沉降值最大,第2组沉降值最小;2）PVC桩与土应力比中,第2组应力比与其它2组比较则大得多;3）格栅应变变化规律较紊乱,在相应测点的格栅应变则是第2组最大。3组试验的结果说明在软土路段,在条件允许时,宜采用桩承式路堤来加固,加固效果更好。     

组合荷载作用下倾斜桩基横向承载特性

为研究竖向与横向荷载组合作用下倾斜桩基的横向承载特性,结合珠海市横琴桥桩基选型工程开展了室内模型试验和数值模拟,在此基础上分析了不同桩身倾角、不同桩顶间距、不同竖向荷载及不同层厚比条件下倾斜桩基在组合荷载下的受力及变形特性。结果表明：增大桩身倾角、桩顶间距、承台顶竖向荷载、层厚比有利于提高倾斜桩基横向承载力,其中桩顶间距对桩基横向承载力的影响最大,其次分别为桩身倾角、承台顶竖向荷载、层厚比。倾斜桩基中的2#角桩桩顶弯矩最大,1#角桩桩顶弯矩次之,3#中桩桩顶弯矩最小;各基桩桩顶弯矩随桩身倾角、桩顶间距的增大而减小,随竖向荷载的增大先减小后增大;各基桩桩顶横向荷载分担随桩身倾角、桩顶间距及承台顶竖向荷载的增大趋于均匀。倾斜桩基右侧地基土横向变形随横向荷载的增大而增大,桩基左侧地基土横向变形随横向荷载的增大几乎不变,但其桩-土脱离程度逐渐增大;增大桩身倾角可减小桩-土脱离的程度;靠近承台底的地基土位移等值线呈波浪形,远离承台底的地基土位移等值线呈椭圆形。     

基坑底部土体裙边加固模型试验与数值模拟研究

为研究基坑底部土体裙边加固对基坑变形和内力的影响,分别对未进行坑底加固和采用坑底裙边加固2种工况进行模型试验。在填土过程中预先浇筑加固土体,实现坑底土体加固。在基坑开挖过程中对地表沉降、冠梁侧向位移、桩身弯矩以及桩后土压力进行监测。用有限元软件Abaqus对模型试验进行拓展,将基坑变形的计算结果进行极差分析。研究表明,对坑底土体采用裙边加固,可以有效地减小支护结构的侧向位移;坑顶地表沉降虽有减小,但效果不明显;桩身弯矩略小于未进行坑底加固的工况;土体开挖,桩随着坑底下某一点发生转动,造成桩上半部分土压力减小,桩底处土压力增大;裙边加固尺寸中深度相较于宽度对基坑的变形影响更大;土体加固深度与宽度超过一定范围,控制基坑变形的效果有所提高但不明显,加固深度宜取0.3~0.4倍的开挖深度,宽度宜取0.35~0.45倍的开挖深度。     

开挖诱发坑内既有基桩附加内力的模型试验

既有建筑下挖改造引起的基坑被动区土体侧移会对坑内基桩承载性产生重要影响. 通过室内模型试验研究坑内基桩在被动区土体侧移作用下的桩身受力特性,重点分析支护结构与坑内基桩距离、开挖深度、桩顶竖向荷载及承台约束高度对基桩弯矩和剪力的影响. 试验结果表明,在悬臂式支护开挖条件下,被动区土体位移模式呈倒三角形,基桩弯矩和剪力沿桩身分布具有多个异号峰值,桩身自上而下可分为开挖裸露段、被动受荷段和主动作用段. 基桩与支护水平间距越小、基坑下挖深度越大,基桩各部位弯矩和剪力越大,且竖向受荷和桩身侧向变形的耦合效应将使桩身弯矩变大. 桩顶约束高度的改变会对基桩弯矩和剪力产生影响,在其他条件相同时,约束高度越大,基桩弯矩和剪力越小. 研究结果可为地下增层工程的设计提供支撑.     

高铁不同刚度桩网复合地基工作性状差异

结合沪宁城际铁路CFG桩网复合地基试验段和京沪高铁砂桩网复合地基昆山试验段,在现场试验断面埋置土压力盒、沉降计和孔隙水压计等监测仪器,获取地基沉降、桩和桩间土压力、孔隙水压等监测数据,对比分析CFG桩与砂桩网在高速铁路地基工作性状及工后沉降控制效果中的差异。分析结果表明：CFG桩网和砂桩网联合堆载预压均可满足高速铁路无砟轨道工后沉降控制要求,CFG桩网复合地基沉降总量与沉降速率均小于砂桩网复合地基,且收敛速度快;受桩刚度差异的影响,CFG桩网复合地基与砂桩网复合地基桩土应力规律存在较大差异,前者桩土应力比随着路堤填筑加载而增大,最终趋于稳定,后者桩土应力比随荷载增加先增大后减小,再增大,呈波浪形变化;CFG桩网地基超孔压消散速率远小于砂桩桩网地基的超孔压消散速率;在施工工期较短的情况下,与砂桩网复合地基相比,CFG桩网复合地基处理技术的工后沉降控制效果更优。     

砼芯水泥土搅拌桩复合地基工作特性分析

针对砼芯水泥土搅拌桩复合地基工作特性较为复杂的问题,基于砼芯水泥土搅拌桩(DCM)复合地基载荷板试验,采用弹塑性有限元方法,讨论不同芯长比和含芯率条件下砼芯水泥土搅拌桩复合地基的荷载传递、承载力和沉降变化规律.计算结果表明:随着芯长比的增加,越来越多的上部荷载集中至砼芯,同时桩周土体上的竖向应力减小;水泥土搅拌桩外壳在上部与桩周土和砼芯共同承担竖向荷载,随着桩体入土深度的增加变为负责传递砼芯与桩周土之间的剪应力;砼芯长度控制了桩土侧摩阻力的发挥长度,而且使得桩土侧摩阻力沿深度均匀发挥;芯长比和含芯率对于砼芯水泥土搅拌桩复合地基承载力的影响是相互的,选择合适的芯长比和含芯率组合,能最大限度地发挥砼芯水泥土搅拌桩桩复合地基的承载力.     

复合地基沉降影响因素的半解析元分析

采用半解析有限元，将复合地基的位移水平两个方向上选取解析函数，竖向离散为多项式，并将复合地基视为横观各向同性材料，克服了有限元法中人为设定计算边界、计算量大的弊端，将三维沉降问题转化为一维问题计算，收敛速度很快，显著减少了计算工作量，提高了计算精度．通过改变复合地基置换率、加固深度，桩土模量比和水平加固范围，研究了复合地基的加固效果．计算结果表明，增大置换率，桩土模量比和水平加固范围，对减小沉降作用很小，而增加加固深度能明显的减小复合地基沉降．因此，在以控制沉降量为主要目的复合地基优化设计中，应首先考虑增加加固深度．