高速铁路CFG桩复合地基沉降计算方法研究

以武广高速铁路路堤CFG桩复合地基2个试验路段共28个断面的实测数据为依据,开展了路堤荷载作用下CFG桩复合地基沉降变形特性的分析,进一步结合分层总和法,获取了相应的沉降修正系数,由此得到了适用于高速铁路CFG桩复合地基的沉降计算方法,对完善高速铁路路堤CFG桩复合地基的设计技术具有参考价值。     

CFG桩复合地基施工过程监测与数值分析

结合高速铁路某试验段工程,开展CFG桩+垫层处理地基试验。实测复合地基沉降变形、桩顶应力、桩间土应力;分析路基沉降变形、桩土应力比随填筑高度的变化规律;利用FLAC-3D建立路堤荷载下CFG桩复合地基三维参数化数值计算模型,将现场实测数据与数值计算结果进行对比,分析研究路堤荷载作用下CFG桩复合地基的工作性状。研究成果有助于高速铁路复合地基沉降控制、承载特性和应力传递机理的研究。     

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。     

高速铁路软土路基采用粉喷桩处理的沉降预测与控制

高速铁路不仅要求路堤稳定,而且对路堤工后沉降的控制有极严格的标准,《京沪高速铁路设计暂行规定》规定:路基建成后铺设无缝轨道时,路基工后沉降量一般地段不应大于5cm,年沉降速率小于2cm/a。同时从京沪高速铁路沿线的工程地质条件分析,仅上海—南京段软土地基总长度达到103.6km,因此,软土地基工后沉降的有效预测与控制成为高速铁路路堤设计与施工的关键。粉体喷搅桩(简称粉喷桩)是近年来软土地基处理常用的方法之一。天然软土地基经过粉喷桩处理后,形成粉喷桩复合地基,达到提高地基承载力和减少沉降的目的。围绕满足高速铁路严格的工后沉降要求出发,改进和完善了粉喷桩复合地基沉降计算理论,推导出粉喷桩复合地基固结度计算公式,从粉喷桩处理软土地基的机制、处理效果、桩土变形特性及复合地基固结特性等方面进行系统的研究,主要内容如下:(1)粉喷桩复合地基剩余沉降计算方法研究。以Terzaghi一维固结理论为基础,推导出粉喷桩复合地基加固区平均固结度的计算公式,考虑了桩体刚度对固结的影响因素。提出与沉降相关的粉喷桩复合地基平均固结度计算公式,修正了以往计算平均固结度时不考虑沉降的不合理性。建立了粉喷桩复合地基工后沉降及铺轨后某一时刻剩余沉降计算公式。现场实测验证了公式的合理性及其反映规律的正确性。(2)对粉喷桩复合地基临界桩长的机制和测试结果进行分析。临界桩长的确定对粉喷桩复合地基的应用意义较大,提出粉喷桩复合地基临界桩长存在与否的新观点,较为合理地解释了目前临界桩长研究中出现的矛盾。在目前常用的水泥掺入比、桩径等条件下,粉喷桩复合地基的临界桩长并非总是存在,其存在与否与地质条件、桩身强度的分布等因素有关。对于桩体打穿软土层至相对硬层、桩身强度比较均匀的粉喷桩复合地基,并不存在临界桩长。(3)首次将粉喷桩复合地基技术应用于工后沉降要求严格的我国第一条高速铁路软土地基,研究了粉喷桩复合地基处理软土路基的适用性。粉喷桩复合地基的成功应用,将为我国高速铁路和客运专线的建设节省巨大的投资,同时也拓宽了粉喷桩复合地基的应用前景,具有较大的理论意义和重大的社会经济效益。(4)系统地进行了粉喷桩复合地基的变形和应力的原位观测,分析粉喷桩复合地基地表沉降、深层沉降、侧向位移、桩土沉降差、桩土应力比,研究复合地基土体的固结特性,得到许多有价值的结论。进行粉喷桩复合地基工后沉降预测与控制研究,得出采用粉喷桩复合地基处理本试验段类似条件的高速铁路软土地基可以在较短的工期内满足工后沉降要求的结论。根据理论计算沉降与实测沉降的差异,提出在高速铁路软土路基处理中采用动态设计的新概念。对粉喷桩复合地基沉降计算方法、沉降推算方法的适用性进行分析。对于柔性基础下粉喷桩复合地基,在桩顶有柔性基础、桩底为较硬土体的情况下,其加固区的沉降计算采用复合模量法较符合实际;而对于下卧层的压缩值采用应力扩散法比较合理,压缩量采用分层总和法进行计算。     

短桩桩-网复合地基建设期沉降特性研究

高速铁路软土路基设计标准已经由"强度控制"上升到"变形控制"。因此,对高速铁路软土地基处理措施中所占比重较大的桩-网复合地基沉降特性进行研究,显得尤为重要。基于此,依托某高速铁路桩-网复合地基工程实例,建立二维数值模型,对路基上部填土荷载下地基的沉降特性进行研究。研究结果表明:随路基上部填筑荷载增加,地基沉降逐渐增大;最终稳定时,路基中心地基表层形成沉降"盆",地表最大沉降约为26mm;地表沉降横向影响区域为距离中心一侧0~22m,约为填筑高度的3倍;路基整体变形较小,且沉降主要发生在建设期,侧面验证研究区软土地基采用短桩桩-网复合地基处置效果较好。     

附加应力法计算刚性桩复合地基路基沉降

部分刚性桩复合地基路基实际沉降超过计算沉降的重要原因之一是现有沉降计算方法存在严重缺陷。在分析桩土沉降关系和桩土作用的基础上,提出了路堤下刚性桩复合地基沉降计算新方法——附加应力法。首先根据桩土作用计算桩土附加应力,然后采用分层总和法计算复合地基沉降。经工程实例验证后,利用附加应力法研究了桩长、桩间距、扩底、桩帽等因素对路基沉降的影响,并与现行方法计算的沉降进行对比。分析表明:附加应力法可以考虑单桩竖向承载力、桩帽转移荷载能力、桩土相互作用等因素的影响,计算沉降与实测沉降接近;利用桩帽将路堤大部分荷载转移到桩顶可以有效减小路基沉降;扩底比桩长加大更经济合理;按"强桩、大间距、大桩帽"原则设计的复合地基比密桩复合地基更经济合理。     

CFG桩在路基拓宽中应用的数值模拟

以有限元软件Plaxis为工具,对软土路基拓宽进行模拟,揭示了路基拓宽后CFG桩复合地基的变形规律和承载特性。结果表明：路基拓宽后的最大沉降和水平位移均发生在新填筑的路堤,新路基采用CFG桩复合地基处理法能有效地减小沉降和水平位移,桩长和桩问距对CFG桩复合地基的荷载传递有较大影响。     

长短桩复合地基沉降变形规律试验研究

通过模型试验、数值模拟2种方法对长短桩复合地基沉降变化规律进行研究,结果表明:荷载变化对地基沉降有直接影响;在进行沉降控制设计时,长桩长度和长短桩长度比是影响复合地基整体沉降的关键,长桩长度调整复合地基的整体加固深度,短桩长度调整复合地基中的复合加固区的压缩量;长短桩复合地基不同深度位置处的沉降不同,单桩加固区的压缩量最大,其次为复合加固区,最后为下卧层;采用长短桩的地基处理形式能够有效控制地基整体沉降和差异沉降。     

路堤下混凝土桩复合地基沉降监测与分析

对某高速公路沉管灌注法施工的素混凝土桩复合地基在路基填筑和预压期的表面沉降进行了监测,对监测结果进行了分析和评价,探讨了复合地基沉降偏大的原因,对路堤下混凝土桩复合地基设计和施工提出了建议。     

CFG桩复合地基施工过程的沉降数值模拟与分析

高速铁路在软弱路基中的施工过程及其工后沉降是影响高速铁路运营安全的重要因素.根据武广高速铁路某段实际工况,选取一典型断面,运用ADINA有限元软件对CFG桩复合地基的施工过程和最终沉降进行数值模拟分析.研究结果表明,CFG桩复合地基能较好地适用于客运专线软土地基加固处理,满足客运专线路基承载力和设计变形值的要求,有效地控制工后沉降,加固效果明显.