CFG桩复合地基持力层模型试验研究.pdf

铁道建筑 RailwayEngineering July，2009 文章编号：1003．1995(2009)07一0044．05 CFG桩复合地基持力层模型试验研究 闫宏业，叶阳升，蔡德钩，张千里 (中国铁道科学研究院铁道建筑研究所高速铁路轨道技术国家重点实验室，北京 100081) 摘要：下卧持力层的受力变形特性是高速铁路地基处理研究的重要内容。通过复合地基持力层模型试 验研究，测试分析持力层在不同桩端处桩土应力比条件下的应力和变形。试验结果表明，持力层不同深 度处桩土应力比随桩底初始应力比减小而减小，应力比沿深度逐渐减小；持力层的应力重分布现象与路 基土拱极为接近，呈倒土拱形式，桩底处桩土应力比越大，倒土拱现象越明显。 关键词：复合地基模型试验持力层应力 倒土拱 中图分类号：TU472．3+2文献标识码：A 高速铁路无砟轨道结构对路基工后沉降提出了非 1．56 g／cm3。传感器布置如图1所示。持力层用土采 常严格的要求，多种刚性桩或半刚性桩复合地基方法 用粉质黏土，其含水量控制在20％附近，其压缩和剪 用于处理软弱地基，CFG桩复合地基就是其中一种，通 切试验结果如图2、图3所示。 常在桩顶上铺设垫层，如加筋网垫、水泥土和钢筋混凝 在储存室内的土样静置2d后进行填筑，填筑过、 土层等。由于桩土模量悬殊及垫层作用，桩承担大部 程中控制含水量和密实度。填筑完毕后，静置2d。试 分路基荷载，并传递至下卧持力层，处理区范围内的桩 验前，先铺设柔性板，再放置6根桩，为了保证桩的垂 间土承担小部分荷载，产生较小变形，对于土质持力层 直度，桩的周围用砂子填充。在桩顶放置加压盖板，以 而言，桩端地基士产生较大附加应力，下卧持力层的物 使上部荷载平均传递到6根桩上。试验采用千斤顶进 理力学特性直接影响总沉降量。因此，持力层的受力 行加载，每级荷载为lOkN。 变形特性将成为高速铁路地基处理研究中更加重要的 表1持力层试验模拟工况 内容。本文主要测试分析持力层在不同桩端处桩土应 力比作用下的受力变形特性。 1试验设计 通过京沪高速铁路李窑现场试验段的加筋网垫 CFG桩复合地基数值分析表明，桩底平面桩土应力比 2结果与分析 与持力层模量有较大关系，桩底平面桩土应力比在7 。16之间。而对于桩底应力比较小时的持力层应力 2．1应力 分布与半无限空间应力分布较为接近。因此，试验安 图4～图7分别为柔性层厚度b=3mill时，桩底 排的桩底平面应力比为大于和接近现场条件的工况， 下0．05m(第一层)、0．15m(第二层)、0．30m(第三层) 控制桩底处桩土应力比在30—100之间。桩端不同应 和0．50m(第四层)深度处不同位置的竖向应力随荷 力比通过改变柔性板刚度来实现，通过多次加载试验 载变化的结果。应力随荷载增加而增加，桩底下方应 调整，确定试验工况如表1所示。采用土体最大干密 力明显大于桩间土，两桩中点偏大于四桩形心。当单 g，cm3，对应的最佳含水量为埘= 度为m=1．73 桩荷载加载至9．22kN时，O．05m深度处桩底应力达 13．5％，持力层重塑土体控制含水量为20％，干密度为到663．9kPa，桩间土应力为6．6—6