随着国家西部大开发战略的推进,在黄土地区建设的铁路工程越来越多,加固处理黄土地基成为铁路工程建设过程中的重要问题。各种地基处理方法的施工工艺得到了不断改进和提高,有效地提高和保证了施工质量,扩大了应用范围。近年来高标准铁路建设中研究主要集中在湿陷性黄土地基处理方面,也取得了很多研究成果,而对铁路工程建设中所遇到的饱和黄土地基的研究则较少。采用水泥土搅拌桩加固饱和黄土地基是地基处理的一种方法,但目前在铁路建设中对这种方法的研究尚不完善,缺乏地区经验,水泥搅拌饱和黄土形成的复合地基的承载特性及沉降变形特性仍有待研究。本文依托兰州西至中川铁路工程,以水泥土搅拌桩加固饱和黄土地基为背景,对路堤荷载下水泥土搅拌桩复合地基的沉降进行观测,研究不同二灰掺合比对复合地基沉降的影响。运用不同的沉降预测方法对复合地基实测沉降进行曲线拟合分析,得出适合饱和黄土条件下水泥土搅拌桩复合地基沉降的预测方法,并预测复合地基的最终沉降量。分析水泥土搅拌桩复合地基的沉降控制效果,探讨路堤荷载下水泥土搅拌桩复合地基的沉降变形特性。运用数值模拟软件FLAC3D分析水泥土搅拌桩复合地基的沉降随上部荷载的变化规律,并与实测沉降的发生发展规律进行对比分析。研究主要得出结论如下:(1)随着铁路路堤的填筑,水泥土搅拌桩复合地基的沉降不断增大;路堤填筑完成后,沉降变化逐渐缓慢,并趋于某一稳定值。同一断面复合地基的沉降也不尽相同,路基中心的沉降略大于左线中心。(2)兰州西至中川机场铁路工程试验段采用水泥和粉煤灰(简称二灰)作为固化剂的水泥土搅拌桩加固饱和黄土地基,本次研究在试验段设计三种不同二灰掺合比aw的水泥土搅拌桩(分别为aw=12%、16%、20%),通过对沉降观测结果的分析可知:在一定范围内,二灰掺合比越高,水泥土搅拌桩复合地基的沉降越小,地基加固效果越显著,沉降控制效果越高。(3)通过对沉降观测数据分析,运用对数曲线法、双曲线法、三点法、Asaoka法和二次多项式曲线法对实测沉降进行曲线拟合分析,通过对比几种方法的曲线拟合效果、相对误差、方差之和及回归相关系数,得出三点法的预测精度最高,双曲线法和Asaoka法次之。因此,选用三点法对其它沉降观测点进行沉降预测分析,并用双曲线法或Asaoka法进行对比验证。(4)通过三点法、双曲线法及Asaoka法预测水泥土搅拌桩复合地基的最终沉降量,为安全起见,选取较大的预测值作为该点的最终沉降量,得出二灰掺合比为16%的水泥土搅拌桩复合地基的最终沉降量,左线中心为116.1mm,路基中心为114.7mm。表明工程采用二灰掺合比为16%的水泥土搅拌桩加固处理后的饱和黄土地基能够满足该标准铁路对地基工后沉降的要求。此外水泥土搅拌桩复合地基的沉降主要发生在路堤填筑过程和填筑完成后的6个月内,发生的沉降约占最终沉降量的75%,路堤填筑完成后24个月时,复合地基的沉降已基本完成。(5)运用数值模拟软件FLAC3D对该工况进行建模及模型分析之后,得出水泥土搅拌桩复合地基的沉降随路堤荷载增大而增大,由于复合地基存在复杂不确定因素的影响,因而变化规律与实测沉降略有不一致;路基中心的沉降最大,向外逐渐减小;随着二灰掺合比的增加,复合地基沉降减小,增加到一定值时继续增加,沉降控制效果就不太显著。