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内陆盐渍土地区铁路路基的CFG桩复合地基试验研究

赖天文  
【摘要】:内陆盐渍土是指在内陆的一些湖泊、洼地周围分布的,地表下1.0m深的土层内易溶盐平均含量大于0.5%的土。这种土既具有盐渍土的性质,同时又具有软土的部分特点。对该种地基进行处理时,既要考虑如何提高承载力、减小沉降量,还要考虑盐渍土的腐蚀性、盐溶性和盐胀性对处理方案的影响。 新建兰新第二双线DK821+600~900为内陆盐渍土地基处理试验段,其地基处理方案为:先挖除地表下1m范围盐渍化强烈的盐渍土,再做CFG桩复合地基,复合地基的褥垫层采用lm厚的水泥土层,该层同时也兼起毛细水隔断层的作用。 在盐渍土地区采用CFG桩复合地基的形式还不多见,对这方面的理论研究还很少。本文以该试验段为依托工程,对盐渍土地区CFG桩复合地基的承载和变形特征进行系统的研究,探讨了发生盐溶和盐胀时的承载机理和变形特点,具体进行了以下的工作: (1)通过进行单桩和单桩复合地基的载荷试验研究其承载能力,以及荷载与桩顶沉降之间的关系; (2)通过定期测定地下水位以上地基土中的含盐量、含水量、温度、桩侧应力、桩顶应力和桩间土应力,研究含水量、含盐量、温度的变化规律,及其对CFG桩复合地基的承载性能的影响; (3)通过现场埋设测试元件,测量在路堤填筑过程中CFG桩复合地基垫层底面处桩顶、桩间土应力,研究桩上应力比随路基填筑高度而变化的规律,以及路堤荷载作用下CFG桩复合地基的承载机理; (4)采用传递系数法模拟研究桩侧摩阻力的分布,并结合现场的实测情况分析盐溶和盐胀时桩侧摩阻力的变化,及其对CFG桩复合地基承载力和变形的影响,探讨盐渍土中发生溶陷变形和盐胀变形时的CFG桩复合地基承载机理以及变形特点; (5)通过计算机模拟,研究垫层参数的变化对桩土应力比的影响,提出通过调整垫层的弹性模量或厚度来改变桩土应力比,达到控制复合地基总沉降量的目的; (6)通过室内试验和现场测试,得出水泥土层具有很好的隔断效果;通过理论分析,提出CFG桩复合地基的沉降计算模型,对试验段的沉降变形进行计算分析,并讨论发生溶陷和盐胀时CFG桩复合地基的新增附加变形量; (7)通过计算机模拟桩长、桩径、桩间距等对沉降量的影响,研究以沉降控制为目的的CFG桩复合地基参数的优化设计; (8)通过埋设沉降标,进行现场路基沉降观测,依据现场沉降观测结果,归纳总结出盐渍土路基沉降发展和变形特点,提出工后沉降的预测方法。 CFG桩复合地基承载的最大特点是桩土共同承担荷载,桩土应力比是反应它的一个重要参数,是解决复合地基承载与变形的关键。可以通过改变垫层参数和CFG桩的设计参数来调整桩土应力比,达到控制沉降量的目的。 CFG桩复合地基能较大幅度地提高天然地基土的承载力、大幅度降低地基土的总沉降量和不均匀沉降,且其对内陆盐渍土环境因素的变化不敏感,能够保证铁路路基基底的长期稳定性。因此,CFG桩复合地基可以作为内陆盐渍土地区铁路路基基底处理的有效措施。


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