高速铁路湿陷性黄土桩筏复合地基沉降控制效应

为研究和分析高速铁路荷载作用下刚性桩桩筏复合地基控制湿陷性黄土地基沉降的效应,采用离心模型试验的方法对不同桩间距设置条件下的刚性桩桩筏复合地基进行了模拟试验.试验研究表明:湿陷性黄土地基无法满足高速铁路轨道结构对路基工后沉降的要求,需要加固处理.随着桩间距由2倍增至6倍桩径,地基总沉降量及工后沉降量显著增大且变化速率较大,桩间土对桩体的负摩阻力增大.桩间土与桩体相对位移中性点位置随着桩间距的增大而显著降低,工后阶段中性点位置变化趋势为逐步上升并趋于稳定.工后阶段筏板与桩体相对位移量呈减少并趋于稳定的趋势.差异沉降主要发生在施工阶段,桩筏复合地基工后阶段控制沉降及差异沉降的能力较好.     

路堤荷载下刚柔长短组合桩网复合地基现场试验研究

文章依托哈大高速铁路新营口车站路基处理工程,开展了刚柔长短组合桩网复合地基现场试验研究,研究结果表明:路堤填土中"土拱效应"的强弱取决于桩体与桩间土体两者差异刚度的大小;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;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,且MIP桩有效提高了浅层土体的地基承载力;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能满足高速铁路运营期间的稳定性要求。     

堆载加芯搅拌桩复合地基荷载传递与变形特性

加芯水泥土搅拌桩常被用于软土路基加固,为研究堆载作用下加芯水泥土搅拌桩复合地基的荷载传递规律、变形特性以及芯长比对其影响,结合实际工程案例进行现场基底沉降、地基深层水平位移、分层沉降、内芯桩竖向应力监测,构建不同芯长比三维有限元复合地基数值模型进行验证、对比分析,研究结果表明：①在堆载作用下,软土路基加固区存在中性点,在中性点上下,钢筋砼内芯桩与水泥土外壳桩荷载传递方式有所不同,钢筋砼内芯桩主要承担上部竖向应力,而水泥土外壳桩由传递剪切应力转换为承担上部竖向应力;②增加芯长比可以增加桩体的有效桩长,增长水泥土外壳桩承担传递剪应力功能的长度,减少作用在桩土界面的负摩阻力大小,有利于控制沉降;③增加芯长比能有效减少基底桩顶以及桩间土的沉降量,减少桩间土的竖向应力分担。     

滩涂极软地基托板桩法处理技术研究

为研究滩涂极软地基上托板桩的工作特性,开展了现场试验和有限元分析.现场实测了地表沉降及土压力,并据此建立了二维平面应变模型,进而对不同时期的地基土超孔隙水压力、土压力、沉降、水平位移等问题进行了研究.研究结果表明:随着填土高度增加,桩顶与桩间土差异沉降增大,产生土拱效应和拉膜效应,桩身轴力、桩体荷载分担比和桩端附近土体超孔压增大;填筑完成后超孔压消散,地基土逐渐固结,桩间土与桩顶差异沉降增大后趋于稳定,桩体荷载分担比逐渐稳定在80％左右;土工格栅拉力较小,传递荷载的能力有限;浅层地基土对桩体有负摩阻力,桩身轴力沿深度先增大后减小;托板桩法可有效控制地基土水平位移.     

真空-堆载联合预压处理地基的沉降特性

通过现场试验和理论分析计算,对堆载预压法和真空-堆载联合预压法2种方法处理相近地质条件软基的沉降特征、沉降计算理论和结果等进行了对比研究。结果表明：真空荷载能够加速地基沉降、增加地基的总沉降量,但等效真空荷载引起的沉降增量要小于真实的堆载荷载;真空-堆载联合预压下的加固区沉降比堆载预压更加均匀;将真空荷载等效为正荷载,按照分层总和法和Hansbo解进行真空-堆载联合预压沉降和固结计算,经修正后结果令人满意。真空-堆载联合预压计算时的沉降修正系数m_s小于堆载预压;真空荷载可有效地消除工后沉降。     

CFG桩复合地基处理软弱路基沉降机理

结合兰永一级公路软弱路基处理技术研究项目,分析CFG桩复合地基处理软土路基的沉降机理.利用非线性有限元软件ADINA,建立三维模型,结合比奥固结理论,地基土体按多孔介质材料考虑,采用Mohr-Coulomb理想弹塑性模型做固结分析,将填土视为荷载逐级施加,采用生死单元对CFG桩复合地基进行数值模拟.结果表明,CFG桩复合地基处理软土路基沉降随着路堤填土高度的逐层增加而增大;随着时间的推移,沉降量前期不断增加,在工后300d左右沉降量增加缓慢,最终趋于稳定;满足一级公路工后沉降要求,地基土中超孔隙水压随填土高度的增加不断增大,在工后逐渐消散,加固效果明显.     

高速铁路CFG桩-筏复合地基沉降试验研究

为了解路堤荷载作用下CFG桩-筏复合地基沉降变形特性,在京沪高速铁路凤阳试验段进行了沉降变形现场试验.设置沉降板、观测桩和测斜管,分别监测地基面桩土沉降、路基顶面沉降和地基侧向水平位移,分析了沉降变形随路堤填筑高度和时间的变化规律,探讨了双曲线沉降预测方法.研究结果表明:CFG桩-筏复合地基沉降随路堤填筑高度和时间的增加而增大;路基经过6个多月的静置后,沉降已趋于稳定;复合地基总沉降量小于15 mm,桩土沉降差小于2 mm;路堤坡脚线外1 m处的地基侧向最大水平位移小于4 mm;采用双曲线法进行路基沉降预测是可行的,且预测精度较高.采用CFG桩-筏复合处理后的地基总沉降、沉降差和水平位移均较小,路基沉降稳定较快,能够提高路基的稳定性并缩短工期.     

桩筏复合结构加固高速铁路深厚软基长期性状的现场试验研究

结合杭甬高速铁路上虞北站深厚软土地基处理加固工程,开展典型路基断面桩筏复合结构长期工作特性的现场试验研究,测试获得筏板变形、地基沉降、桩顶反力、筏板钢筋应力及筏板下土压力随时间的变化规律。研究结果表明:桩筏复合结构可以满足深厚软基高铁无砟轨道工后沉降控制要求;筏板沉降沿路基横向呈现中心大、边缘小的分布形式,桩顶反力则沿筏板横向呈边缘大、中间小的马鞍形分布;铺轨6月后,筏板的累计工后沉降仅为0.48 mm,边缘处桩顶反力约为平均桩顶荷载的1.41倍、中心处桩顶反力约为平均桩顶荷载的0.75倍;筏板与其下的地基之间存在接触压力,且沿筏板横向呈抛物线型分布,大约承担30%上部荷载。     

长期荷载下有侧向约束柔性桩复合地基试验

为探讨长期荷载作用下柔性桩复合地基的工作性状,进行了有无侧向约束条件下夯实水泥土桩复合地基的长期荷载对比试验.在复合地基表面埋设沉降标,量测了桩体和土体沉降值,得到了桩和土的沉降随时间的变化规律;通过在桩间土表面、桩顶、桩端埋设土压力盒和在桩身埋设内贴应变片PVC管量测应力值,获得了桩顶与土顶应力、桩-土应力比、桩身轴力随时间发展的变化规律.试验结果表明:在长期荷载作用下,设置了约束长桩夯实水泥土桩复合地基的工作性状明显优于无约束夯实水泥土桩复合地基的工作性状——大幅度缩短了进入沉降稳定时间(约为64%),减小工后沉降量(约为29%~42%),降低桩-土应力比约39%;明显地调整了桩身轴力分布.分析认为:采用柔性桩加固软土路基时,在加固区边缘设置刚性长约束桩,能有效地控制路基的工后沉降,提高路基的承载性能.     

海域软土地基塑排板堆载预压处理效果研究

随着我国东南沿海地区的大规模开发,在沿海软土地区修建高速公路势在必行,但由于其自身天然含水率大、压缩性高、抗剪强度较弱等特点无法直接作为高速公路地基,且海域地区往往直接受到潮汐影响,气候环境复杂,施工条件恶劣,因此,选择合理的地基处理方式十分重要.塑排板堆载预压处理方法作为一种成本低、损耗小、施工便捷的地基处理方式被广泛地运用到各类软基工程中.本文以77省道延伸线龙湾至洞头疏港公路工程为依托工程,从沉降、水平位移、孔压三个方面讨论海域软土地区塑排板堆载预压的加固效果,建立路基三维数值分析Flac 3D模型,分析塑排板埋设与未埋设两种工况下路基沉降、孔压、水平位移的变化规律.结果表明:1塑排板堆载预压加固地基效果显著,有效地提高了路基沉降速率,缩短了工期,大大减小了路基工后沉降;2塑排板堆载预压法在一定程度上限制了路基水平位移的发展,使得路基稳定性得到了提高;3塑排板堆载预压法在初期可以有效地加速路基内部孔压消散,提高土体固结速率,但后期效果一般,两种工况差别不大.研究成果可为类似工程提供参考.     

真空联合堆载预压法加固软土地基的试验研究

根据某真空联合堆载预压法加固深厚层软土的试验成果,分析了地基沉降规律、控制软土地基路基工后沉降的效果,以及满足高速铁路路基工后沉降标准要求的预压时间.为真空联合堆载预压法在高速铁路深厚软土路基上的设计和应用提供了依据.     

路堤荷载下DJM-PVD复合地基固结特性数值分析

以淮盐高速公路现场试验段为原型,采用数值分析方法分析了路堤荷载下DJM-PVD复合地基的固结机理和桩土应力分配特性.数值计算中采用单元体模型来代表复合地基.数值分析结果表明:路堤荷载下,DJM-PVD复合地基上部中桩间土沉降大于桩体沉降,桩端附近桩体沉降大于桩间土沉降,存在桩土差异沉降,桩土差异沉降使得桩间土承担荷载和桩体承担荷载相互转移;复合地基的桩体应力集中、桩体应力比等与均桩土差异沉降的发展密切相关;DJM-PVD复合地基的固结机理主要包括3部分:排水板的排水效应、粉喷桩的应力集中效应以及桩土间荷载转移形成的孔压梯度,三者均能加速地基的固结,减少工后沉降.     

CFG桩复合地基承载力分析

某客运专线某标段采用CFG桩加固技术。对CFG桩进行了低应变动测、单桩承载力试验、复合地基承载力试验及理论计算。结果表明：一类桩占93.9%,二类桩占6.1%;单桩承载力及复合地基承载力特征值均大于设计值。建立了三维有限元模型,模拟分析了CFG桩顶及桩间土应力随加载水平的变化关系以及CFG桩及桩间土应力分担比。模拟结果表明：1)随着荷载的增加,CFG桩顶应力及桩间土应力也随之增大,但CFG桩顶应力的增长速率大于桩间土;2)加载初期,CFG桩与桩间土应力分担比逐渐增大,且增长速度较快;随着荷载的增加,桩土应力分担逐渐趋于稳定。     

双向复合地基的有限差分法分析

在对双向复合地基的各组成部分及工作原理进行分析的基础上,基于薄板变形的有限差分法理论和Winkler 弹性地基模型,对水平-竖直向增强体系进行合理假定,并考虑复合地基中碎石桩的双向排水作用,提出了桩土应力比随时间变化关系式以及路基工后沉降计算方法.该方法综合反映了桩土应力比随时间变化的特性以及荷载大小、网及桩间土的刚度、复合地基置换率、散体材料桩体的双向固结作用等因素对桩网复合地基的工后沉降的影响.用文中计算方法对一工程实例进行计算,验证了计算方法的可行性.     

新建南广铁路路基CFG桩施工及质量控制

CFG桩是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩。其和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。由于桩体的强度和模量比桩间土大,在荷载作用下,桩硕应力比桩问土表面应力大,桩顶的垫层材料在受压的同时会挤向周围桩间土。CFG桩复合地基通过褥垫层与路基连接,以保证在任意荷载下桩和桩间土始终参与工作。起到加固湿软黏土、软土地基的作用。本文结合新建南广铁路NGZQ一7标南江口车站软基处理,主要介绍CFG桩的施工程序,质量检测。     

高层建筑长短桩复合地基技术应用及理论探讨

高层建筑长短桩复合地基技术既可以提高地基承载力,又可以减少沉降,经济性好、安全性高,有良好的发展前景。针对该技术的特点,作者参照近年来国内外的工程应用和研究情况以及自己的研究成果,确定了该技术的主要影响因素,主要为褥垫层厚度、长桩的长度及置换率、短桩的长度及置换率、上部结构刚度,并对这些因素在沉降和荷载分担比上进行探讨,得出有益结论。结论如下:褥垫层厚度对筏板底的差异沉降基本不影响,平均沉降则随之增大略有增加,但有一定的极限;当褥垫层厚度在一定范围内时,长桩荷载分担比随褥垫层厚度的增大而显著减小,土体显著增大,短桩荷载分担比有所增大,继续增加褥垫层厚度后,各部分荷载分担比趋于稳定;长桩长度对筏板底的差异沉降影响有限,其增幅缓慢,平均沉降则随之减小;长桩荷载分担比随长桩长度的增加而增大,土体和短桩则随之减小,但有一定极限;长桩置换率超过一定范围后,对筏板底沉降和桩土荷载分担比影响不明显;短桩长度和短桩置换率对筏板底沉降和桩土荷载分担比影响较小;上部结构刚度对筏板底差异沉降和桩土荷载分担比影响较小,筏板底的平均沉降随上部结构刚度增大而增大,随后增幅变缓。这些结论可为该类型复合地基的设计和应用提供参考。     

塑料排水板堆载预压处理软土地基对临近桥梁桩基的影响研究

对某软土地基的塑料排水板堆载预压进行了桩基沉降和地基土孔隙水压力监测,使用ABAQUS有限元分析软件建立了三维有限元分析模型,现场实测数据结合有限元模型分析结果,系统研究了塑料排水板堆载预压处理软土地基对临近桩基的影响,研究结果表明:堆载预压初期孔隙水压力急剧增加,前期孔隙水压力消散较快,后期逐渐减小;临近桩基的变形主要以水平变形为主,竖向位移较小,随着孔隙水压力的消散,桩身水平位移随时间逐渐减小;堆载预压对临近桩基的不利影响主要发生在堆载预压初期,该阶段桩侧被动土压力和桩身弯矩均最大,且都位于桩顶处,随着孔隙水压力的消散,桩侧被动土压力和桩身弯矩都随时间逐渐减小;桩身最大水平位移和最大弯矩都随堆载预压距离的增加而急剧减小,因此在桩基附近进行塑料排水板堆载预压处理软土地基时,应保持合适的堆载预压距离.     

夯实水泥土楔形桩复合地基工作性状试验研究

针对软土地基中的夯实水泥土桩复合地基,分别进行1组圆柱形桩和3组不同楔角楔形桩的9桩复合地基对比试验,研究这4组复合地基在相同条件下的桩－土平均沉降差、桩体应力、平均桩－土应力比、平均沉降随荷载变化的规律.研究结果表明:夯实水泥土楔形桩能有效地调节桩－土沉降差和地基沉降,提高地基承载力:增大楔形桩的楔角能使桩体较早地发挥其承载性能:在一定荷载范围内,夯实水泥土楔形桩复合地基的平均桩一土应力比夯实水泥土圆柱形桩复合地基的平均桩一土应力比大:随着荷载的增加,桩体所分担的荷载是有限的,夯实水泥土楔形桩复合地基的平均桩－土应力增长趋于稳定或下降,即楔形桩的倾斜侧壁能有效地缓解桩体应力集中现象.     

混凝土芯砂石桩载荷试验及沉桩数值分析

混凝土芯砂石桩能够有效地减少工后沉降和工后差异沉降。为进一步了解混凝土芯砂石桩复合地基的加固机理,预制芯桩对复合地基承载力的提高作用以及砂石壳加速固结排水的作用,采用基于ABAQUS有限元数值分析方法建立轴对称平面应变模型,对混凝土芯砂石桩单桩及单桩复合地基载荷试验进行模拟,并将结果与现场实测数据进行对比。对单桩沉桩过程进行了模拟,并结合圆孔扩张理论和砂井固结理论进行分析。研究结果表明:预制芯桩承担了大部分上部附加荷载,最终荷载分担比约为0.7,有助于提高复合地基承载力;沉桩至5m深度处,地基土隆起对沉桩引起的超孔压影响不大,砂石桩的存在大大加快了地基土中超孔隙水压力的消散和桩周土强度的恢复。     

考虑无井阻和土体非线性的真空-堆载联合预压复合地基固结分析

针对真空-堆载联合预压复合地基固结问题,考虑土体的非线性,通过引入对数模型,给出真空-堆载联合预压复合地基非线性固结问题的解析解。运用算例分析讨论了复合地基固结性状的变化规律。结果表明,真空-堆载联合预压复合地基非线性固结问题可看作是真空荷载和堆载两者叠加的效果,其按应力定义的固结度与按变形定义的固结度不同;按应力定义的固结度,当土体压缩指数与渗透指数之比小于1时,增大真空荷载值或堆载值,固结加快,当其大于1时,情况则相反;土体压缩指数与渗透指数之比、井径比、涂抹区大小越大,桩土模量比越小,固结越慢;在时间因子较小时,扰动区土体超静孔压增长速度明显大于未扰动区;距离桩体越远,超静孔压消散越慢。