CFG桩-网复合结构软基加固技术及其实际应用

研究目的:探讨有关CFG桩加固软土地基的设计、施工等方面的问题。研究方法:通过CFG桩-网复合结构加固上海某高速铁路试验段深厚软土地基的工程实例,对该法处理软土地基的设计方法、施工工艺、质量检验方法及注意事项进行了详细的阐述,并对其加固软基机理进行了较为深入的分析和探讨,对两种不同桩长的加固效果、在路堤荷载下的沉降变形规律、土工格栅的应力应变等进行了相关试验和现场测试研究。研究结果:桩长为27 m穿透软土层的CFG桩-网复合结构,填筑施工完成8个月后能满足高速铁路(有碴轨道)对软土路基承载力和工后沉降5 cm的要求,为应用CFG桩加固技术进行深厚软基处理的设计、施工与质量检验等提供了可靠的数据和参考依据,为我国在软土地区修建客运专线积累了宝贵的经验。     

CFG桩控制深厚层软土地基沉降的试验研究

高速铁路对路基的工后沉降提出了严格的要求．据研究，路基在列车荷载作用下和路基本体在自重作用下产生的工后沉降是有限的，地基引起的工后沉降决定了路基工后沉降能否满足标准要求。因此正确选择能满足高速铁路技术标准要求的合理的软土地基处理方案和设计参数，是一项迫切需要解决的课题。本文根据某CFG（Cement Flyash Gravel）桩加固深厚层软土的试验成果，研究地基沉降规律、控制软土路基工后沉降的效果及CFG桩地基沉降的计算方法，结果表明：CFG桩是一种处理深厚层软土、有效控制路基工后沉降的方法；加固区沉降宜按复合模量法（Esp=εEa，ε为复合地基与天然地基承载力标准值之比；Es为天然地基压缩模量）计算，研究成果为CFG桩在高速铁路深厚层软土路基上的设计和应用提供了依据。     

铁路客运专线CFG桩复合地基沉降监测与分析

介绍了武广铁路客运专线路基典型断面变形、应力监测方案,对CFG桩复合地基中桩身压缩量、不同深度范围内桩间土压缩量的监测结果进行整理分析,探讨了路基填筑、停载、超载预压、超载卸除等施工过程中CFG桩复合地基的变形发展规律。现场实测结果表明:在施工过程中,CFG桩复合地基中的桩、土变形并不协调,其变形差随着复合地基中应力不断调整而逐步减小;基于复合地基压缩变形的93.4%发生在CFG桩加固深度内,准确计算加固区沉降是提高复合地基沉降计算精度的关键。     

新型CFG桩板结构加固软土地基模拟研究

以京沪高速铁路某段软土地基为例,运用数值模拟和模型试验相结合的方法,研究采用新型CFG桩板结构加固软土地基的效果.采用ANSYS有限元软件模拟软土地基和新型CFG桩板结构复合地基在荷载作用下的位移,通过模型试验获得软土地基和复合地基的P-S曲线.数值模拟结果表明:经过CFG桩板结构加固的地基竖向位移明显减小,在结构加固区域范围内板、桩与桩间土以整体形式下沉,水平位移值较小.模型试验研究表明:CFG桩板结构复合地基由弹性工作状态向塑性工作状态过渡的临界外荷载为200 kPa左右,约为处理前地基临界荷载的2倍;CFG桩板结构在控制软土地基沉降方面效果显著.     

高速铁路深厚松软土层CFG桩桩筏和桩网复合地基沉降特性的试验研究

依托京沪高速铁路李窑试验工点,对深厚松软土层中CFG桩桩筏和桩网复合地基的沉降特性及规律进行了试验研究,得出如下主要结论:桩网复合地基的路堤底面地表沉降比桩筏复合地基的大20%.桩网复合地基加固区和下卧层沉降分别占相应总沉降的28%和72%;桩筏复合地基加固区和下卧层沉降分别占相应总沉降的25.5%和74.5%.桩网复合地基CFG桩桩顶和桩间土间的沉降差远远大于桩筏复合地基,二者最大比值超过10倍;桩筏复合地基CFG桩桩顶和桩间土之间的沉降差很小,可忽略不计.就沉降和承载力特性而言,桩筏复合地基的整体性好于桩网结构.     

CFG单桩及单桩复合地基承载力试验研究

研究目的:通过"高速铁路软土地基沉降控制试验研究"项目的路基试验段研究试验,和对CFG单桩及单桩复合地基承载力进行的静载检测及数据分析,验证采用CFG桩网复合结构加固地基的处理方法是可行的,可为高速铁路路基的设计、施工提供指导.研究结论:通过对路基试验段的试验研究和静载检测及数据分析,总结出了检测CFG单桩及单桩复合地基承载力的静载试验方法;证明了静载试验能够检测CFG单桩及单桩复合地基的承载力;试验结果为完善CFG单桩及单桩复合地基加固软土地基检测标准提供了依据,为在高速铁路软土地基加固工程中推广应用提供了指导.     

CFG桩处理中等压缩性土地基试验研究

针对京沪高速铁路中等压缩性土的基本特性,以及路基设计中广泛采用CFG桩复合地基的处理措施,进行了CFG桩处理中等压缩性土地基的现场试验.对中等压缩性土基本特性、CFG桩施工工艺及质量检测、CFG桩复合地基和桩筏基础沉降变形特性、荷载分担规律等进行了研究.试验表明CFG桩复合地基可满足高速铁路工后沉降和差异沉降的控制要求,得出了京沪高速铁路中等压缩性土地基工程特性、CFG桩施工工艺及质量检验方法以及CFG桩复合地基和桩筏基础的设计原则.     

基于螺杆桩的高铁梁场软土地基加固技术研究

为解决高铁梁场深厚软土地基加固问题,结合南沿江城际铁路金坛西梁场项目,对CFG桩、水泥搅拌桩、旋喷桩、钻孔灌注桩、预应力管桩、螺杆桩等加固方法,从技术可靠性、经济可行性等方面进行比选,最终选取螺杆桩作为高铁梁场制梁、存梁台座的地基加固方式;并对制梁、存梁台座下螺杆桩加固的复合地基设计及施工控制要点进行了阐述。对单桩及复合地基承载力进行了检测,对制梁、存梁台座使用时的变形沉降进行了监测,结果都满足设计及使用要求;这表明螺杆桩复合地基能满足高铁梁场深厚软土加固的需要,可供类似工程参考。     

哈大客运专线CFG桩与MIP桩复合地基沉降特性试验研究

哈大客运专线新营口站修建于东部沿海深厚软土地层中,对路基沉降控制极其严格,因此,对CFG桩结合MIP桩处理的复合地基沉降特性进行研究,对路基沉降控制有着重要的现实意义。选择新营口站为试验段,布置液位沉降计、单点沉降计及剖面沉降管综合测试复合地基的沉降。试验结果表明:各阶段的沉降,路基中心线处最大,右线中心线处次之,右路肩线处最小。通过钢筋混凝土板的刚性调节作用,桩土沉降差较小。路基沉降主要发生在路基填筑和堆载预压期间,复合地基的沉降主要来自下卧层的压缩量。深厚软土地层中采用CFG桩结合MIP桩处理后地基的工后沉降值<15 mm,满足客运专线沉降控制要求。     

CFG桩在铁路软土路基加固中的应用

CFG桩作为软土地基加固的措施之一，近几年在铁路工程中应用越来越广泛。由于高速铁路对路基变形要求较高，而经CFG桩复合地基处理的软土路基工后沉降很小，所以，只要在施工中注意质量控制，完全可以达到高速铁路的控制沉降要求。根据CFG桩的原理，介绍了CFG桩施工过程中的质量控制方法，具有一定的实用性。     

深厚软土层CFG桩板复合地基加固效果评估

哈大客运专线DK217+241.66~DK219+005.68段新营口车站路堤位于滨海相沉积地基上,其松软土、软土厚度超过55 m,在此深度内没有较好土层可作为CFG桩持力层。地层的中、上部分广泛分布有松软土、软土,具有灵敏度高、厚度大、地下水位高、压缩性大、渗透性小的特点,地基承载特性和变形特性对客运专线路基工程极为不利。在CFG桩板复合地基施工过程中,遇到了严重的扩孔、窜孔及桩头下沉问题,虽然最终采取"隔三打一"及调整CFG工艺参数等措施解决了问题,但极大地降低了施工效率,复合地基的施工时间几乎延长了1倍。面对如此困难的复合地基施工现状,对地基的预测工后沉降是否能达到规范要求并没有十分的把握。鉴于此,由中铁五局和西南交大岩土工程系组成的专题科研小组对此进行了全过程的测试、分析和研究。本文以此为案例,通过介绍深厚软土层CFG桩板复合结构加固地基的施工、科研情况,重点讨论软土流变、复合地基变形、荷载特性以及加固效果。     

高速铁路CFG桩筏复合地基沉降变形特性研究

选取京沪高速铁路CFG桩筏加固软土地基的典型断面,采用ABAQUS有限元程序建立了三维数值模型。考虑高速铁路路堤分级填筑施工过程和长期荷载作用,对CFG桩加固后路基填筑期和运营期的沉降进行计算模拟,分析CFG桩筏复合地基沉降变形发展规律。研究结果表明：计算结果与实测值相一致,数值模型可以较好地反映路基填筑过程和后期沉降过程。基于该方法预测了高速铁路运行10 a后的沉降,桩筏复合地基技术可以有效地控制京沪高速铁路（凤阳段）的工后沉降,可为类似工程提供参考依据。     

刚柔长短组合桩-网复合地基工作性状研究

研究目的:为了探讨刚柔长短组合桩-网复合地基控制深厚软土路基工后沉降的可行性,须深入研究该类复合地基在深厚软土路基中的工作性状。为此,依托哈大高速铁路新营口车站路基处理工程,有针对性地开展现场试验研究。研究结论:(1)桩体刚度与桩间土体刚度存在较大的差异,是路堤填土中产生"土拱效应"的直接原因,且土拱效应的强弱取决于差异刚度的大小;(2)该类复合地基下的沉降变形模式主要包括路堤等沉区域、路堤土拱效应影响区域、负摩阻力作用区域、正摩阻力作用区域以及下卧土层等沉区域等五方面,且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;(3)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,而MIP桩桩顶压力平均值是桩间土压力平均值的22倍,MIP桩有效提高了浅层土体的地基承载力;(4)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,可消除96%以上的沉降量,工后沉降可控制在2.0 mm左右,能满足高速铁路运营期间的稳定性要求;(5)研究成果能够为高速铁路、高速公路的深厚软土路基处理提供良好的指导作用。     

深厚软土区CMP桩与CFG桩组合桩型复合地基工作特性研究

以哈大客运专线某工点为背景,针对深厚软弱土层承载力较差的问题,尝试采用水泥搅拌桩(CMP)和CFG桩组合桩型用于地基处理,研究加固后复合地基的力学性状和沉降变化规律.结果表明,在这种复合地基中,CFG桩的作用主要是提高复合地基整体承载力和控制沉降,而CMP的主要作用是提高浅层土体的承载力.加固后复合地基中CFG桩桩端与桩顶的刺入现象不同,竖向沉降主要发生在下卧层中,本工点中下卧层沉降变形约占总沉降的78％.     

筏板式与桩帽式CFG桩数值对比分析

从研究CFG桩复合地基的沉降出发,应用PLAXIS二维有限元分析软件对新建铁路曲阜站路基沉降进行了分析,比较了用带桩帽和带筏板的CFG桩加固地基后对地基沉降的影响。分析表明,两种CFG桩复合地基的最终沉降相差较小,均能满足设计要求。带筏板和带桩帽的CFG桩复合地基在坡脚处的水平位移变化较小,表明施工过程中路基边坡是稳定的。用带桩帽的CFG桩代替带筏板的CFG桩加固软土地基在技术上是可行的,在经济上是合理的。     

新型CFG桩板结构变形机理的模型试验研究

通过新型CFG桩板结构复合地基的模型试验,对天然软土地基及新型CFG桩板结构复合地基在不同等级荷载作用下的变形发展进行了较为细致的研究,提出了在荷载作用下桩板结构的变形规律以及CFG桩板结构对周围地基沉降的影响规律.试验表明,在相同基础荷载作用下,新型CFG桩板结构能有效地减小地基沉降量且对周围地基沉降的影响不明显.     

CFG桩复合地基的加固机理及应用

CFG桩复合地基能够提高土体的承载力,减小地基不均匀沉降等优点,近几年来在铁路软土地基处理中的应用越来越广泛。介绍了CFG桩复合地基结构的构成,并对CFG桩复合地基的加固机理和受力情况的分析说明,可以为铁路路基桩网结构的设计提供理论依据,对实际工程也具有一定的参考意义。     

高速铁路CFG桩-筏结构沉降控制现场试验

研究目的:通过对京沪高速铁路典型工点现场地基沉降试验研究,掌握CFG桩加固后的深厚松软土地基加固区与下卧层的压缩沉降及地基总沉降变形规律,进一步评价高速铁路CFG桩-筏结构处理深厚层地基的沉降控制效果。研究结论:现场实测数据表明:(1)CFG桩-筏结构路基的工后沉降满足规范要求;(2)下卧层沉降是沉降的主要组成部分,约占总沉降的74%;(3)桩-筏结构的地基沉降控制效果要好于桩-帽-网结构,本文试验条件下,前者沉降约为后者的73.5%~75%;(4)分析表明,对于沉降要求严格的无砟轨道软土路基可优先采用桩-筏基础结构型式。     

海相软土地区铁路深长双向搅拌桩复合地基加固效果分析

针对18 m以上深长双向搅拌桩复合地基加固海相软土地区铁路路基的长期加固效果问题,依托新建青连铁路连盐试验段进行了现场试验研究。通过施工期的工艺优化和成桩质量控制,填筑期的荷载传递规律分析,以及贯穿施工期到运营期的长期沉降观测,验证了深长双向搅拌桩复合地基加固的长期可靠性。结果表明:干法和湿法双向搅拌桩加固苏北地区含水量在37%~55%之间的海相深厚软土地层具有可行性,试验桩长20 m范围内成桩质量良好;从施工期到运营期的路基沉降控制效果良好,满足规范对沉降的要求。试验研究成果拓展了双向搅拌桩的适用范围,在加固深度方面突破了现行规范规定的干法桩不宜大于15 m、湿法桩不宜大于18 m的限制,并且具有较好的经济效益和社会效益。     

长螺旋泵压CFG桩加固客运专线软土地基工程应用研究

研究目的:石武客运专线河南段郑州及周边地区土层以饱和粉土、粉细砂、饱和软粘土为主,施工过程中出现了地面沉降、桩周土体开裂等问题;为解决这一工程建设中出现的难题,研究采用长螺旋泵压CFG桩复合地基技术加固软土地基的施工方法,控制地表沉降变形,提高客运专线路基的工程质量。研究结论:通过对采用长螺旋泵压CFG桩复合地基技术加固软土地基施工方法的研究,提出了施工工艺流程和施工要注意的要点,并对施工过程中可能出现的技术问题进行了分析,提出了可采取的控制措施,实践验证此方法取得了较好的效果,可为类似工程提供借鉴。