超固结膨胀土地基桩网结构路基承载特性现场试验研究

以膨胀土区云桂客运专线CFG桩网结构路基为工程背景,开展全尺寸现场路基填筑试验,对比分析3种不同桩长和2种不同桩间距CFG桩网结构路基的桩土沉降、桩土应力比、格栅拉力以及地基反力的演变规律。研究结果表明:随着荷载的增加,土拱效应会经历初级土拱-完整土拱-增强土拱的演变过程,土拱效应的增强与地基的超固结特性和静置期间的应力重分布有关,二次填筑过程中长桩(S3、S4)的土拱系数曲线经历了从摩擦型桩到端承式桩的转变,这种现象对于短桩(S2)并不明显。桩的承载效率E随着桩长的增加而增大,最终稳定值约为80%;在填筑初期会产生较大的瞬时地基反力,从而导致桩间土强度折减效应的波动,其随着土拱效应的产生迅速减小并趋于稳定,S1~S4的稳定值分别为0.81、0.56、0.46、0.31。格栅应变主要发生在填筑初期,第一次填筑过程中的应变主要由桩土差异沉降导致,第二次填筑过程中的应变主要由复合地基整体沉降导致。最后通过对比分析7种不同土拱理论计算结果,发现同时考虑地基反力并引入土拱塑性系数α和等效土压力系数β能够更好地预测该地区拱的发展过程,现有理论方法均无法直接预测土拱的增强效应。研究成果可为类似地区高速铁路桩网结构的结构设计和变形控制提供参考。