武广客运专线CFG桩离心模型试验研究.pdf

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1、搴!籀、壬。主程与趣卞：i疆。溪武广客运专线CFG桩离心模型试验研究李建斌，苏谦(西南交通大学土木工程学院，四川成都610031)【摘要】利用离心机相似原理⋯，模拟CFG桩复合地基施工填筑后的变形规律及路基的长期使用性能，探讨几个阶段中CFG桩和软土的变化规律，为从事软基处理研究的科研人员提供参考。【关键词】模型制作；地基填土变化；路基顶面沉降；桩体应力变化【中图分类号】TU473．1+1CFG桩是处理软基的一种常用方法‘21。本试验以双线路堤为例，研究武广线CFG桩复合地基变化规律。模拟主要分为两个阶

2、段：一是施工填筑后桩土的变形规律；二是通车运营后路基长期使用性能规律。以期为结构计算模式、优化设计、工程性能等方面的研究提供参考。1模型设计与制作原型路堤路基面宽12．8m，路堤中心高度为5m，边坡系数m=1：5，路堤底宽为28．8nl；地基为水平地基，CFG桩设计长为20In，桩间距1．2m，桩径0．6m，正方形布置。根据边界条件等pJ，试验采用N=60的模型率，换算后，模型的路堤顶面宽23cm，底宽48cm，路堤中心高8．0cm，CFG桩长33em，桩径1．0cm，桩间距2．0cm。‘模型尺寸及检测

3、器表的布置见图l及图2。图1CFG桩复合地基模型尺寸(单位：era)模型材料的选用和制作。(1)地基填土：试验分两层，第一层为稳定土层，厚8em。174【文献标识码】B填土材料采用水泥土代替，压实度按100％进行控制。第二层填土厚23cntl，按照现场实测软土参数控制，取∞=25．0％，y=19．0kN／m3。第三层填土厚10em，按照现场实测软土参数填筑，取∞=30．o％，y=16．5kN／m3。图2测点平面布置(单4．-#-"：era)(2)桩：采用M25的水泥砂浆制作，配合(质量)比为：水泥：细砂

4、：水=100：380：120，压缩模量取Es=1200MPa。(3)路基填筑：在桩基养护30d后进行填筑。填筑时先在模型箱内满铺填料并压实，待整个路基填至设计高度后，再按照路堤实际形状切削成型。(4)土工格栅：采用相似材料(纱窗)替代。(5)路堤上部荷载：路堤上部荷载包括轨道静荷载和列车换算荷载。采用与轨道板等宽的铁板按重量相等来等效替代，并在每股道线路纵向满铺。2试验数据2．1。地基填土变化数据[收稿日期]2008—04—18四川建筑第28卷2008．09露薯芏霉藕鸶罐节芏稽溪试验过程中地基填土的状态

5、的变化如表1、表2所列。表1第二层填±状态指标模型制作完成时试验完成后含水量m(％)2520—21．4密度y(kN／m3)19．020．1～20．5干密度7d。。(kN／m3)16．6616．9—17．5表2第三层填土状态指标模型制作完成时试验完成后含水量m(％)3020．6～25．1密度y(kN／m3)16．519．2—20．3干密度’，d。。(kN／m3)12．716．1—17．2‘由表2、表3可以看出，模型试验前后，地基填土的含水量发生了比较大的变化。主要原因有两个方面，一是CFG桩成桩过程中的水

6、化作用是一个放热的化学反应，对桩周土中的水分起了一定的蒸发作用；二是CFG桩在土体中形成了一个排水通道，有助于水分的排放。2．2路基顶面沉降随时间的变化路基放置以及通车运营期间路基面沉降时程曲线如图2和图3所示。襄曩j路堤放置时间(月)圈2路堤工后放置半年路基顶面沉降随时间的变化百一龚陋督鐾路堤放置时间(月)圈3路堤在上部荷裁作用下路基顶面沉降随时间的变化图2为模拟路基放置时间为6个月。由于路基的填筑是按最大干密度进行控制的，可以假定路基本身没有发生沉降。不难看出，地基前4月沉降较快，然后地基沉降逐渐趋

7、缓，到了第6个月，地基的沉降已经很小，累积的总沉降为4．3mm。在此期间，平均月沉降速率为0．71mm。图3为模拟路基通车运营时问为10年。从图表可以看出，通车后的前14个月的时间里，地基的沉降变化最为迅速，累积沉降为5．2mln，平均月沉降速率为0．37mm。此后，路基面累积沉降继续增加，但沉降速率逐渐减小，到第46个月的时间，地基累积沉降达到最大的6mm；从第46个月以后起，地基基本已经没有沉降发生。从路基修建完成到运行10年。地基的总沉降为10．3mm。2．3桩体应力变化曲线图4表现的是离心机加速

8、度从0—60g的加速过程中桩身轴力变化曲线，该图可以用来描述外部荷载从小到大加大过程中，桩体应力变化的规律。从图中可以看到，由于桩侧软土摩阻力的存在，造成的桩身轴力从桩顶到桩底呈逐步递减的变化规律。当外加荷载较小时，力作用在桩身上产生的变形就小，同时，因不能很好地调动桩周土体的摩阻力，从桩顶到桩端，轴力衰减较小；当桩顶荷载逐步加大时，桩体产生的变形逐步增大，桩与周围土体之间产生相互滑动的趋势也逐步增大，桩周土体的摩阻力逐渐发挥出来，从桩顶到