高速铁路软基处理中CFG桩间距合理布置研究

论文摘要

以达成铁路改造工程中新建时速200～250公里客货共线铁路路基综合施工技术及标准研究课题为依托,对软基处理中CFG桩间距合理布置研究进行了系统的现场测试和室内离心试验,在此基础上采用程序GEOSLOPE中的SIGMA/W计算模块,对比分析了不同桩间距对路基及土基受力变形的影响。现场测试表明,CFG桩处理软土地基满足设计要求。在工期时,随着荷载增加(路基填土)路基中心地基表面的沉降也增加,总沉降还是满足工期要求,地基的水平位移随着路基填土高度增加而发展较快,到设计高度时几乎稳定,说明地基处理有效果。采用离心模型试验针对典型断面的CFG处理软土地基进行模拟,设计了五组离心试验分别控制不同的桩间距,探索了不同桩间距情况下软土地基处路基、地基及桩应力应变的变化过程,试验结果表明:桩间距对CFG桩复合地基的加固特性有显著影响。随着桩间距增大,地基的沉降与水平变形、桩及桩间土应力、桩土应力比、加筋垫层筋带应变等均增大。当桩间距在3～4倍桩径时,路堤中心地表的沉降和坡脚地表的水平位移随桩间距的增加变化较缓慢。当桩间距超过5倍桩径后,路堤中心地表的沉降和坡脚地表的水平位移随桩间距的增加显著增大。当桩间距≥6倍时整体地基和路基破坏。采用计算机程序GEOSLOPE中的SIGMA/W模块对CFG桩处治软土地基沉降的受力变形进行模拟,并在此基础上对比了桩间距分别为1.5、2.0、2.5、3.0m时的处理效果。计算结果表明采用该计算模型当桩间距≤2.5m时,路基整体沉降、CFG桩的强度等都能满足设计规范的要求。根据现场试验及理论计算得出结论:本项目CFG桩软基处理采用3～4倍桩径桩间距(1.5～2.0m)既能满足规范要求,又能比原设计节约工程造价约1/4,经济效益显著,可在以后的类似工程中大力推广。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究的现状
• 1.3 主要的研究内容
• 1.4 拟采取的研究方法、技术路线
• 第2章 现场试验
• 2.1 现场试验的主要内容与目的
• 2.1.1 主要内容
• 2.1.2 目的
• 2.2 试验工点情况
• 2.2.1 试验工点位置情况
• 2.2.2 试验工点地基处理情况
• 2.3 测试仪器及传感器布设
• 2.3.1 孔隙水压计（JMZX5502A）
• 2.3.2 位移计
• 2.3.3 测斜管
• 2.3.4 水泥应变计
• 2.3.5 柔性位移计
• 2.3.6 土压力盒
• 2.4 数据观测情况及分析
• 2.4.1 孔隙水压消散规律（孔隙水压力）
• 2.4.2 桩顶桩底刺入量，桩身压缩（位移计）
• 2.4.3 地基水平位移（测斜管）
• 2.4.4 桩身的应变，应力测试（水泥应变计）
• 2.4.5 垫层拉筋（土工格栅）受力（柔性位移计）
• 2.4.6 砂垫层底面桩头及桩间土压力（土压力盒）
• 2.5 本章小结
• 第3章 CFG桩复合地基桩间距离心模型试验研究
• 3.1 离心试验设计
• 3.1.1 试验设备及性能
• 3.1.2 试验方案设计
• 3.1.3 测试方法及内容
• 3.1.4 加载历程
• 3.2 试验过程
• 3.3 试验数据与分析
• 3.3.1 模型一 （无加固措施）
• 3.3.2 模型二─CFG桩加固（三倍桩间距）
• 3.3.3 模型三─CFG桩加固（四倍桩间距）
• 3.3.4 模型四─CFG桩加固（五倍桩间距）
• 2.3.5 模型五─CFG桩加固（六倍桩间距）
• 3.4 本章小结
• 第4章 CFG桩复合地基桩间距数值模拟
• 4.1 计算模型
• 4.2 计算参数
• 4.3 计算结果分析
• 4.3.1 模型变形图
• 4.3.2 应力等值线图
• 4.3.3 路基顶面位移分析
• 4.3.4 路基底面位移分析
• 4.3.5 CFG桩应力分析
• 4.3.6 CFG桩变形分析
• 4.4 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目