红层松软土粉喷桩复合地基现场测试与数值分析

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遂宁-重庆铁路(简称遂渝铁路)全长144公里,是我国“四纵四横”快速铁路网主骨架中沪汉蓉通道的重要组成部分,是连接成都与重庆两个特大城市的便捷快速通道,是我国第一条一次铺设跨区间无缝线路、旅客列车时速200公里、货物列车时速120公里的客货共线新建铁路。遂渝铁路经过地段大部分为红层软岩风化、剥蚀而成的低山丘陵地貌。线路地基是以红层软岩风化物质沉积为主的软粘土,压缩性高,渗透性弱,承载力低。红层泥岩软土地基的工后沉降大,沉降持续时间长,根据《时速200km/h铁路设计暂规》要求,遂渝铁路红层地区路基需要进行加固处理,才能满足时速200公里铁路路基工后沉降的要求。本文以此为背景,采用粉喷桩加土工格栅复合地基加固措施,并选择遂渝铁路DK10作为试验工点,进行了现场监测和三维数值模拟,以研究红层粉喷桩加土工格栅复合地基的沉降变化规律,并判定红层地区采用粉喷桩加土工格栅复合地基的可行性和可靠性。DK10试验工点进行为期1年半的现场监测,其中工后监测历时1年,监测内容包括软土地基的沉降、路堤基床底面沉降、坡角处不同深度处的水平位移、粉喷桩顶的土压力、桩间土的土压力、不同深度的孔隙水压力,以及土工格栅的受力。监测结果表明,DK10+320断面工后第一年的沉降为0.033~0.048m,工后总沉降为0.051~0.053m,满足《200km/h客货共线铁路设计暂规》“工后沉降不大于15cm,沉降速率不大于4cm/年”的要求。粉喷桩复合地基桩土应力比为3.75。土工格栅最大受力为48.72kN/m,接近土工格栅的抗拉强度。证实采用粉喷桩处理软粘土地基是可行的。数值模拟采用FLAC3D软件,建立了粉喷桩复合地基三维模型,考虑了复合地基的桩土界面及土工格栅的影响,模拟了路堤分层填筑过程及工后固结过程,分析了原状和复合两种地基工况,并对两种计算结果进行了对比分析。论文对现场监测结果与数值模拟结果进行了对比分析,地基表面的沉降分布趋势与现场监测成果基本一致,数值模拟的工后沉降量与现场监测结果十分接近,可以用来预测铁路路基的工后沉降,对类似工程具有一定的参考价值。
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