生石灰桩预融处理岛状冻土是一种新的地基处理技术，目前国内外相关研究极少。为明确生石灰桩复合地基在岛状冻土区的实际效果，依托漠河机场改扩建工程地基处理项目开展生石灰桩预融技术研究。通过对现场生石灰桩开展地温及变形监测、挖探及室内外试验，经过近1 a的观测和试验，对生石灰桩复合地基的地温、桩径、干密度、含水率等关键参数的变化特征进行深入分析，明确生石灰桩处理岛状冻土地基能达到预融并加固融土地基的工程效果。研究结果表明：生石灰桩能完全融化桩间冻土，且预融处理后的复合地基在3个月内即已基本稳定。处理后的复合地基变形量小(竖向膨胀2.4～3.0 mm)，稳定快(施工完成后3个月达到稳定)，承载力满足设计要求。生石灰桩预融冻土后桩体发生膨胀，膨胀率受深度影响较小，与土体粒径成分关系较大，砂类土膨胀率低于黏性土。生石灰桩膨胀对桩周土体的挤密作用随范围扩大而减小，最大影响范围为1.25倍桩径。生石灰桩完工近1 a后，桩体完全熟化，桩体含水率明显高于桩周地基土体，桩周地基土体含水率平均降低了约8%，且距离桩体越近含水率越低。

对伊绥高速公路K44+400K44+575段冻土区实际问题进行CFG桩—筏复合地基承载力与沉降变形研究。通过桩—筏承载力试验得出结论桩低轴力值减小量高达桩顶轴力值的45%左右;由于桩间冻土在CFG桩影响范围内且筏板放热作用导致上部冻土融化冻土侧摩擦阻力降低,使得筏板下的CFG桩桩身轴力向下传递较快,实验用A筏板最大沉降量为1.19 mm。通过有限元模拟得到的桩底反力数据与实验数据对比分析可知二者符合情况良好,证明了有限元计算的合理性;荷载级别到达12级时柱底反力约为65 kN。

冻土地区公路工程施工,由于地基的冻融作用及其他不良冻土现象的影响,通常会产生各种工程病害,进而影响工程质量。碎石桩的复合地基施工技术,通过碎石桩及桩间土的共同作用形成承载力较高的复合地基,改善土的物理力学指标,提高地基土的承载力,减少地基土的压缩变形,并消除路基下多年冻土的融沉和不均沉降等病害。

以哈大高铁苏家屯段为研究对象,利用有限元软件ADINA对其进行三维模拟,结果表明,未经CFG桩处理的高铁路基沉降值不符合规范要求.通过改变CFG桩参数(褥垫层模量、褥垫层厚度、桩径、桩间距、桩长),利用有限元软件进行多次二维模拟,得到各参数与路基沉降的关系.最后将CFG桩的参数进行组合,模拟出路基在CFG桩各参数组合条件下的路基沉降值.模拟结果表明,当褥垫层厚度为350 mm,褥垫层变形模量为120 MPa,桩间距为2 m,桩径为0.5 m,桩长为9.5 m时,路基沉降量最小.

在伊绥高速公路K44+400～K44+575段建立CFG桩—岛状冻土温度试验场,通过观测并分析CFG桩在岛状冻土中的温度变化情况,得出了CFG桩在岛状冻土中的温度变化特点,以及桩上筏板的温度变化规律,并通过有限元软件建立CFG桩—岛状冻土热传递模型,分析了不同的影响因素对CFG桩温度场的影响,并得出部分结论。

简化分析冻土下褥垫层作用机理,从变形协调的角度对混合型复合地基褥垫层厚度进行理论推导。构建桩体和桩间土沉降量、桩顶刺入量、褥垫层压缩量和冻胀量四者之间的平衡关系,建立季冻土地区混合型复合地基褥垫层厚度公式。