真空-填土自载联合预压加固软土机理及其实际应用研究

摘要

随着我国东部经济快速增长与交通运输需求之间矛盾日益突出,修建京沪高速铁路以及东部地区城际高速铁路,实现铁路的跨越式发展势在必行.高速铁路对路基的变形控制要求很高,它提高了对路基地基条件的要求,强调对工后沉降的严格要求,这就要求对地基进行经济、有效的处理.京沪及东部城际高速铁路沿线软土地基不但分布广泛,而且成因类型复杂,厚度大,一般地基处理方法成本高、难度大.真空-填土自载联合预压技术具有良好的经济性和独特的优越性,其特点是路基的填筑土可作为堆载荷载与真空一起联合进行预压,路基稳定性基本不存在问题,填土速率也不受太多限制;路基填筑完成后,其上不必继续堆载超载土方,真空可相当于超载加速土体固结速度,没有超载土方的堆移和挖除工程,缩短工期;在同等处理深度和要求下,与其它软基处理方式相比施工简单、费用少.因此,在软土地基加固工程中得到广泛应用.对于深厚软基而言,特别是含有硬夹层和透水性较好的砂土夹层的复杂软基,工程施工中最关心的是真空-填土自载联合预压加固有效深度、加固效果、真空最佳卸荷时间、工后沉降以及其对周围环境影响控制技术问题,目前,这方面的研究还较少,理论上也未能揭示出真空预压-填土自载联合预压加固软土地基的实质.深入研究抽真空能-渗流场-固结关系理论可进一步揭示真空-填土自载联合预压加固软土地基的机理,有助于解决目前工程应用中存在的问题,改进设计方法.本文通过理论分析、室内试验和现场工业试验相结合的方法,首先,从理论上分析和研究了真空-填土自载联合预压软土地基加固机理.然后,在此基础上提出真空-填土自载联合预压法加固深厚复杂软基的设计方法、施工工艺和对周围环境影响控制措施,初步解决加固有效深度、加固效果、真空最佳卸荷时间、工后沉降控制以及对周围环境影响控制关键技术等问题.最后,把真空-填土自载联合预压法应用到京沪高速铁路深厚复杂软土地基的处理中,并进行了现场测试和监测.结果表明获得了初步的成功:有效加固深度可达塑料排水板的插设深度27m左右;加固效果明显,3个月土体平均固结度达90﹪以上;密封效果良好,一台泵加固1200m<'2>面积条件下,膜下真空度达到并稳定在90Kpa以上;工后沉降满足高速铁路的要求;通过采取针对有效的措施,可把该法对周围环境的影响控制在最小范围之内.这些对进一步发展和完善真空预压加固软基机理,推广其在高等级铁路软基加固工程中应用,具有重要的理论价值和实际意义.

目录

摘要

前言

第1章真空预压加固软土机理及实际应用研究概况

1真空预压法国内外研究现状

1.1真空技术的发展历史

1.2真空技术的应用

1.3真空预压法的发展和研究现状

2真空预压法加固机理研究概况

2.1真空预压法理论研究

2.2真空预压法室内试验研究

2.3真空预压设计和工程施工技术研究

3真空预压法存在的问题和进一步研究方向

4结论

第2章真空-填土自载联合预压法软基加固机理研究

1概述

2排水固结法原理

3真空预压法软土加固原理

3.1真空预压法刚性膜与柔性膜试验

3.2真空预压法与堆载预压法的异同

3.3真空预压与堆载预压加固地基的应力分析

3.4真空预压与堆载预压加固地基的应变分析

3.5真空联合预压固结度计算

3.6砂井地基真空固结计算

4真空-填土自载联合预压加固地基机理

4.1加固机理

4.2真空预压加固有效深度分析

4.3真空卸荷(停泵)标准

5主要结论

第3章真空-填土自载联合预压施工工艺及质量检验研究

1真空-填土自载联合预压法设计

1.1概述

1.2沉降计算

1.3真空-填土自载联合预压加固地基工后沉降分析

1.4真空-填土自载联合顸压加固地基稳定性分析

2真空-填土自载联合预压法施工工艺及质量检验

2.1施工工艺

2.2真空-填土自载联合预压质量控制技术

3结论

第4章真空-填土自载联合预压在高速铁路软基加固中的应用研究

1概述

2试验段工点概况

3真空-填土自载联合预压技术

3.1真空预压软基加固技术

3.2真空-堆载联合预压加固软基的主要施工工艺

3.3真空-填土自载联合预压现场测试

4现场测试结果及分析

4.1真空度观测

4.2分层沉降观测结果分析

4.3水平位移观测结果分析

4.4孔隙水压力观测结果分析

4.5土压力观测结果分析

5结论

第5章结论与展望

主要参考文献

致谢