变长度桩-筏地基沉降特性数值模拟

依托某高速铁路DK150+180~DK150+185段软土路基工程实例,分析了该里程区间水文地质条件特点,结合有限差分法分析软件FLAC-3D建立"CFG桩+褥垫层+筏板"复合地基三维数值模型,对改变桩长条件下桩-筏复合地基随动态填土荷载作用下的沉降特性进行对比研究,结果表明:随填筑荷载增加,桩-筏复合地基各结构协调工作是个动态平衡过程;因桩-土之间存在刚度差异,桩顶应力集中程度及沉降均大于桩间土,且路基中心形成沉降"槽",最大沉降值约65mm左右;随桩长度增加桩顶与桩间土沉降逐渐减小;桩长度从15m增至21m,沉降随桩长增加减小幅度趋势较快,而桩长超过21m后,沉降随桩长增加减小幅度趋势缓慢,侧面说明软土地区采用桩-筏复合地基处理措施时桩长易控制在15~21m。     

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。     

柔性基础下褥垫层厚度对带帽CFG桩复合地基特性分析

带帽CFG桩复合地基应用于高速铁路处理深厚软土地基工程中,其设计有别于建筑工程的设计。工民建房屋建筑基础为刚性基础,而铁路路基直接承受上部路堤的自重和列车运行产生的动荷载为柔性基础。因此,对于柔性基础条件下CFG桩桩帽复合地基褥垫层厚度的优化十分有意义。在现场载荷试验过程中利用橡胶板模拟高速铁路的柔性路基基础,通过改变褥垫层厚度,研究桩帽复合地基沉降变形及桩土荷载分担特性。     

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。     

高铁软基工后沉降特性与加固效果

高速铁路深厚软土地基的工后沉降控制是世界性难题,为此,依托于沪宁城际高速铁路,统计分析100余公里路基段3a运营期的沉降监测数据,将工后沉降划分成可以评价沉降控制效果的4个等级,并结合沉降推测评估,将其区划为稳定、基本稳定、临界超限与超限4个状态;针对地基处理措施工后沉降控制效果分析中传统方法存在的问题,提出"当量软弱土厚度"概念,可量化分析地基处理措施的工后沉降控制效果。分析表明:高铁路基的工后沉降与当量软弱土厚度成正相关关系,不同处理措施加固地基存在一个"临界"当量软弱土厚度,桩-板结构处理的地基沉降处于临界超限时,对应的当量软弱土厚度是桩-筏复合地基的1.7倍,是桩-网复合地基的2.2倍;桩-板结构处理的地基单位当量软弱土厚度工后沉降值仅为桩-筏复合地基的59%,桩-筏复合地基是桩-网复合地基的76%。     

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。     

基于温克勒假设的旋喷桩复合地基分析

软土地区的高等级公路建设必须首先解决软土地基的承载力不足、压缩沉降过大、沉降稳定持续时间长等问题。实践证明，旋喷桩因为能与桩间土共同分担上部荷载并协调变形形成复合地基，所以它在增加地基强度、提高地基承载力、减少土体压缩变形等方面效果显著。近年来，随着高等级公路建设规模的不断扩大，旋喷桩在解决软弱地基上填筑路基和非桩基桥涵构造物地基承载力不足等方面有着越来越广阔的应用空间。     

带帽PTC桩在高速拓宽软土路基处理中的试验监测分析

新旧路基间差异沉降的控制是软土地区高速拓宽工程中路基处理的关键问题之一。在北方某高速改扩建工程中,软土路基处理采用了带帽PTC桩复合地基方案,并在试验路段中开展了地基处理效果的综合试验监测。基于原位监测数据,本文系统分析了带帽PTC桩网复合路基的锤击成桩扰动效应、复合桩土应力比、超孔隙水压力、施工期路基沉降及水平变形特征等规律。分析结论可供类似工程刚性桩复合地基的成桩工艺选择、桩型设计参数优化、路基填筑速率及变形控制等的设计、施工借鉴参考。     

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,20m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。     

沿海铁路桩-网复合结构地基沉降的试验与理论研究

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-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,并研究了桩-网复合结构地基的沉降计算方法。     

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。     

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.     

高铁路基下长短桩处理的湿陷性黄土地基沉降分析

以某高速铁路客运专线湿陷性黄土路基试验工程为依托,进行了沉降变形观测和路基沉降预测,研究了高速铁路技术条件下长短桩复合地基的沉降变形特性和沉降控制效果。结果表明,地基压缩沉降是路堤沉降的主要组成部分,地基的沉降主要体现在地基处理深度以下的下卧土层的沉降上。采用双曲线法、三点法和Asaoka法曲线拟合法预测路堤的最终沉降量是合理的,剩余沉降量满足铺设无砟轨道对路基工后沉降的控制要求,采用CFG桩+柱锤冲扩桩的长短桩复合地基是一种合理、有效的沉降控制方法。     

软土复合地基桩及地基土侧向变形试验与分析

通过温福高速铁路软土路堤试验段工程,对"桩(预应力管桩、CFG桩)-桩帽-土工网垫"复合结构形式加固软土地基进行分析,采用测斜仪对桩体及地基土的深层侧向变形进行现场实测,对桩及地基土的位移实际情况做出评判,了解路堤荷载下整个路堤"桩-网复合结构"位移变形场的分布,评价不同连接形式条件下桩及地基土的深层变形特点,进而评价路堤的稳定状态。     

布袋注浆桩地基用于软基处理的试验研究

布袋注浆桩(布袋桩)用于软基加固处理是一项新技术,本文对布袋桩在沿海软土地基处理中的应用效果进行试验研究。通过埋设分层沉降管、测斜管,测试布袋桩复合地基深层沉降和路基边缘的深层水平位移,探讨其加固效果。研究表明:采用布袋桩复合地基处理方法,其地基沉降随荷载增加而增加,上部土体沉降量较下部沉降量大;深层土体的水平位移小,表层土体水平位移较大;地基沉降最大值和水平位移最大值均发生在地表以下1.5-2m,说明该段土层扰动最大。     

铁路软土地基沉降测试分析

以广珠准高速铁路软土路堤试验沉降测试结果为例,对软土地基处理中的坡脚外边桩沉降、地表横纵向差异沉降、侧向位移引起的沉降等问题进行了分析,并提出了沉降计算中地基压缩土层厚度的确定方法。对大变形的深厚软土地基,在沉降和稳定计算中应考虑沉降引起的路堤填筑荷载的增加值;对铁路路堤,可不考虑不同地基处理方法引起的竣工后差异沉降;在进行沉降计算时,宜针对地基的不同位置,分别采用应力法和应变法确定地基土体压缩层的厚度。     

CFG桩—网复合地基承载特性与稳定性现场试验研究

CFG桩-网复合地基是目前加固软弱地基的一种较为常用的方法。根据新建时速350 km/h武广客运专线铁路无砟轨道典型的软黏土地基的现场工程特性,在路基施工过程中使用静土压力盒、位移计和沉降计对复合地基进行应力、变形和沉降分析。测试数据表明：桩顶和桩间土的应力分布随时间的变化呈一定比例关系。加筋垫层的作用相当明显,能有效控制横向的变形和提高整体稳定性。上部荷载通过加筋垫层的作用,将应力重新调整分配到桩和桩间土上,二者共同受力下有效地控制地基的沉降和变形。     

塑料排水板处理软基山体填筑施工监测分析

原地表沉降及边桩水平位移速率常作为路基施工中软土地基稳定性监测的控制指标.通过对上海某植物园塑料排水板(PVDs)处理后的软土地基在园林山体填筑过程中的监测数据进行分析,包括原地表沉降、边桩水平位移、边桩竖向位移、孔隙水压力、分层沉降以及深层水平位移,研究适用于园林山体填筑过程中稳定性控制指标及预警值.     

路堤荷载下碎石桩复合地基长期监测分析

在深厚软土地基上修建高速公路时，沉降控制是一个难以解决的问题。碎石桩由于其桩体模量和渗透系数较高，能有效减少路堤沉降并增加固结速率而被广泛应用于软土路基处理中。迄今为止，关于碎石桩复合地基的长期观测实例较少，对于路堤荷载下碎石桩复合地基的工作特性并不十分清楚。本文通过对某高速公路碎石桩处理断面的长期观测，较为全面地研究分析了路堤荷载作用下碎石桩复合地基的荷载传递规律，沉降控制效果以及固结特性。     

超大面积深厚软土桩-网复合地基承载性状分析

通过有限元Plaxis软件,对厦深高速铁路潮汕车站的超大面积深厚软土桩-网复合地基承载性状进行全断面数值模拟,系统地分析了其沉降变形、土压力变化、桩体受力、土工格栅拉力、超孔隙水压力变化等情况。结果表明:土层的沉降随填筑高度的变化具有一定的间歇性,沉降主要集中于加固区下面的下卧层中;土压力的发展变化呈现出明显的阶梯状,并贯穿于整个施工阶段。在竖向,管桩桩体轴力的峰值出现在淤泥质黏土层顶部,而没有出现在桩体顶部;在横向,沿路基中心向外,桩体剪力及弯矩依次逐渐增大。土工格栅的最大拉力出现在桩帽边缘处,桩间的拉力较小,在管桩顶部加设桩帽有助于均匀格栅中的拉力,避免局部应力集中;桩端土层以下超孔隙水压力随填筑加载而增长的幅度较大,桩端土层以上则较小,桩体有效地将上部荷载传递到深部较好土层,减轻了浅部软弱土层的负担,从而达到控制沉降的目的。