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原文传递高速铁路软土路基采用粉喷桩处理的沉降预测与控制

论文题名：	高速铁路软土路基采用粉喷桩处理的沉降预测与控制
关键词：	铁路软土路基;粉喷桩复合地基;地基工后沉降;高速铁路;铁路软土地基;临界桩长;沉降计算;平均固结度;计算公式;复合地基处理;预测与控制;桩身强度;剩余沉降;柔性基础;计算方法;固结特性;动态设计;地质条件;地基沉降;应力
摘要：	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，竣工初期年沉降速率小于2cm/a。同时从京沪高速铁路沿线的工程地质条件分析，仅上海至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。本文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，推导出了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理、处理效果、桩土变形特性及复合地基固结特性等方面进行了系统的研究，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，推导出了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。提出了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可用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理和测试结果进行了分析。临界桩长的确定对粉喷桩复合地基的应用意义较大，提出了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.在国内首次应用粉喷桩复合地基处理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，分析了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，研究了复合地基土体的固结特性，得到了许多有价值的结论。 5.进行了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类似本试验段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，提出了在高速铁路软土路基处理中采用动态设计的新概念。 6.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了分析。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的，压缩量采用分层总和法进行计算。关键词：高速铁路，软土地基，工后沉降，沉降预测与控制，粉喷桩，复合地基，沉降，固结度，临界桩长，动态设计
作者：	王祥
专业：	道路与铁道工程
导师：	周顺华
授予学位：	博士
授予学位单位：	同济大学交通运输学院
学位年度：	2006
正文语种：	中文